Миссия ExoMars стартовала к Красной пленете

0
6

Глаза всего международного космического сообщества смотрели на то, как Европейское космическое агентство и Роскосмос приступили к реализации первой фазы своего исследования Марса. Экспедиция, известная как ExoMars («Биология на Марсе»), основной задачей которой является поиск условий для жизни на Красной планете, началась в понедельник, 14 марта.

Старт РН Протон-М с миссией ExoMars на борту

Как известно, на первом этапе планируется доставить к Марсу орбитальный аппарат по исследованию атмосферы, названный Trace Gas Orbiter (TGO) и десантный модуль снижения и посадки с именем «Скиапарелли». Эти два аппарата, из которых и состоит модуль ExoMars-2016, выведены в космос ракетоносителем «Протон-М» в конфигурации с разгонным блоком «Бриз-М». Второй этап экспедиции планируется осуществить в мае 2018 года, когда на Красную планету доставят автоматический вездеход. [ВИДЕО | Пуск РКН Протон-М с КА миссии ExoMars-2016]

Концепция проекта ExoMars стала понятна в июле-августе 2009 года, когда ЕКА подписало контракты с НАСА и Роскосмосом. Однако, вследствие бюджетных сокращений в 2012 году, НАСА завершило свое участие в проекте. Год спустя, Роскосмос стал главным партнером ЕКА, когда было подписано соглашение, обязующее российскую сторону сделать два ракетоносителя «Протон-М», приборы для TGO и неподвижную платформу для исследований. Запуск ExoMars-2016 первоначально намечался на 7 января, но его пришлось отложить вследствие обнаруженных неисправностей. [Инфографика: Миссия ExoMars]

«Сотрудничество по проекту ExoMars показывает, что несмотря на текущее политическое напряжение между Европой и Россией, наши космические агентства могут по-прежнему успешно работать вместе. ExoMars — уникальный пример европейско-российского сотрудничества по исследованию и освоению дальнего космоса. Полет 2016 года – только первая ступень нашего сотрудничества. В будущем, Роскосмос и ЕКА планируют реализовать многие совместные проекты по зондированию близкого и дальнего космоса», – сказал Сергей Савелиев, заместитель директора Роскосмоса.

Подготовительные работы к запуску начались в прошлом декабре, когда TGO и «Скиапарелли» доставили на Байконур. Разработчик и изготовитель ExoMars-2016 итальяно-французская компания Thales AS и технический персонал космодрома провели серию испытаний, чтобы полностью подготовить эти аппараты, прежде чем они были соединены друг с другом в середине февраля. 21 февраля TGO заправили топливом – в него залили 1,5 тонны оксида азота и одну тонну гидразина.

На заключительном этапе подготовительных работ производилась интеграция ExoMars-2016 с разгонным блоком «Бриз-М» и ракетоносителем «Протон-М». 29 февраля модуль установили сверху «Бриз-М» и соединили с переходным устройством в «чистой комнате» космодрома. Затем эту объединенную структуру поместили в головной обтекатель, подготовили и перевезли на место соединения с «Протон-М». 11 марта ракетоноситель с модулем ExoMars-2016 на специальной железнодорожной платформе переместили на стартовую площадку и установили в вертикальное положение.

После старта трехступенчатый носитель, а затем разгонный блок, почти через 11 часов успешно доставили ExoMars-2016 на высоту 4900 км. Далее, на скорости 33000 км/ч, «Бриз-М» отделился от марсианского модуля, первый сигнал от которого принят наземной станцией «Малинди», расположенной в Кении и принадлежащей итальянскому космическому агентству, и ретранслирован в Европейский центр космических операций (ESOC), что в Германии.

Фаза ввода в эксплуатацию продлится шесть недель, во время которой вся аппаратура будет интенсивно проверятся специалистами центра ESOC. В июле, ExoMars-2016 войдет в маршевую фазу полета. На данном этапе наземные станции только три раза в неделю будут осуществлять стандартные проверки по функционированию космического аппарата. На конец июля намечен корректировочный маневр, позволяющий пересечься с Марсом в октябре. «Скиапарелли» отделится от TGO 16 октября. Три дня спустя орбитальный аппарат выйдет на марсианскую орбиту, а «Скиапарелли» попытается приземлиться на Красной планете.

TGO первоначально выйдет на высокую эллиптическую орбиту и ему потребуется четверо марсианских суток (сола), чтобы завершить один виток. Неоднократные маневры аэроторможения между январем и ноябрем 2017 года позволят вывести орбитальный аппарат на 400-километровую круговую орбиту. Научные операции начнутся в декабре 2017 года и продолжатся в течение двух лет. TGO также будет использоваться при посадке вездехода ExoMars-2018 и для ретрансляции данных на Землю от «Скиапарелли», вездеходов Opportunity и Curiosity.

Научные приборы,установленные на орбитальном аппарате TGO миссии ExoMars

Основной задачей TGO является мониторинг сезонных изменений атмосферы и температур. Его приборы также попытаются обнаружить водород в атмосфере, что будет свидетельствовать о наличии в этом месте водяного льда под поверхностью. Он в состоянии обнаружить малые концентрации различных газов в атмосфере, таких как метан, водяной пар, оксид азота и ацетилен.

Габариты орбитального аппарата: 3,5x2x2 метра. С развернутыми солнечными панелями, вырабатывающие 2 кВт мощности – 17,5 метров. Его масса – 4,3 тонны. Стоит заметить, что ExoMars-2016 станет самым тяжелым космическим аппаратом, когда-либо отправленным к Марсу.

TGO имеет в своем распоряжении четыре прибора для исследований и обнаружения незначительных газовых примесей:

NOMAD – позволяет с помощью трех спектрометров (два инфракрасных и один ультрафиолетовый) производить обнаружение различных компонентов в атмосфере, включая метан и другие примеси.

ACS – необходим для исследования химического состава атмосферы. Дополнит данные, полученные от NOMAD в инфракрасном диапазоне. Прибор 100% российский. Изготовлен Институтом космических исследований. Его действие основано на принципе преломления солнечного света. В марсианской атмосфере, несмотря на то, что она сильно разрежена, все равно присутствуют примеси различных газов. Так вот. солнечные лучи, попадая в атмосферу отражаются от молекул, при этом отраженная волна меняет свой спектр. ACS разложит отраженный спектр с беспрецедентной точностью, в 100 раз выше, чем подобные приборы. Возможно, именно этот прибор даст окончательный ответ на вопрос относительно наличия метана на Марсе.

CaSSIS – камера с высоким разрешением, способная к получению цветных снимков в оптическом диапазоне. Обеспечит визуализацию места поверхности, где будут обнаружены газовые примеси приборами NOMAD и ACS, а также мест, где находятся большие залежи водяного льда.

FREND – нейтронный детектор для обнаружения водорода. С помощью этого российского прибора планируется впервые создать глобальную карту распределения водяного льда под марсианской поверхностью. Его чувствительность на порядок превышает, аналогичный прибор DAN, установленный на Curiosity.

Научные приборы установленные на борту космического аппарата Скиапарелли миссии ExoMars

«Скиапарелли» – предназначен для отработки технологии приземления, которая будет использоваться при посадке вездехода ExoMars-2018. Он отработает свою научную программу на поверхности в течение 8 дней. После отделения от TGO десантный модуль будет опускаться на поверхность в режиме молчания, чтобы уменьшить потребляемую мощность.

Он будет активизирован за несколько часов до входа в марсианскую атмосферу на высоте 122,5 км. «Скиапарелли» задействует аэродинамический тепловой экран во время входа в атмосферу и развернет парашют, когда достигнет высоты 11 км. Система реактивной тяги уменьшит скорость до 7 км/ч, а когда он достигнет двухметровой высоты, двигатели выключаться и модуль упадет на поверхность.

Основные этапы посадки модуля Скиапарелли на поверхность Марса.

«Скиапарелли» приземлится на Плато Meridiani – равнине, где есть древний слой гематита и окиси железа, которые почти всегда формируется в окружающей среде, содержащей жидкую воду. Приземление «Скиапарелли» будет второй европейской попыткой осуществить посадку на Марсе после того, как космический аппарат Beagle-2 не смог это сделать в 2003 году.

Десантный модуль имеет следующие масс-габаритные параметры: 1,65 метра в диаметре, 1,8 метра в высоту, масса – 600 кг. Способен удачно приземлиться на грунт, где находятся камни до 40-сантиметровой высоты, а также на поверхность с уклоном в 12,5 градусов. Оснащен набором датчиков, которые будут отслеживать поведение всех ключевых технических средств: специального материала для теплозащиты, парашютной системы, высотомера и тормозной системы.

Его оборудование состоит из таких приборов:

DREAMS – для измерения скорости ветра и его направления, определения влажности и давления, температуры воздуха в атмосфере и на поверхности, прозрачности атмосферы и ее электропроводности.

DECA – спусковая камера. Она предоставит дополнительную научную информацию и точные данные о месте посадки. Позволит визуально определить прозрачность атмосферы и соберет данные для 3D-топографии поверхности в месте приземления.

COMARS – набор из трех датчиков для высотомера.

CCR – уголковый отражатель для лазерной локации, что позволит другим орбитальным станциям точно определять свое местоположение.

Программное обеспечение с названием AMELIA точно обработает техническую информацию от аппаратных средств «Скиапарелли», чтобы не допустить изменения запрограммированной траектории и проанализирует плотность и скорость ветра в атмосфере, начиная с момента входа.