Двойной удар по Марсу

Вчера в 17:42 по Москве спускаемый модуль «Скиапарелли» миссии «ЭкзоМарс» успешно отделился от орбитального зонда TGO, чтобы уже завтра, 19 октября войти в атмосферу Марса. Рано утром (в 05:42 по Москве) TGO успешно выполнил маневр перехода на гиперболическую относительно Марса орбиту, чтобы избежать столкновения с планетой. Корреспондент Indicator.Ru Иван Крылов поговорил о научных перспективах проекта с разработчиками установленных на TGO приборов.

«ЭкзоМарс» — это совместный проект госкорпорации «Роскосмос» и Европейского космического агентства (ЕКА) по изучению Марса. Проект официально стартовал 14 марта 2013 года, когда главой Роскосмоса Владимиром Поповкиным и главой ЕКА Жан-Жаком Дорденом в Париже был подписан договор о сотрудничестве.

Проект заключается в двух запусках, первый из которых состоялся 14 марта текущего года с космодрома Байконур. В тот день была успешно запущена ракета-носитель «Протон-М» с космическим аппаратом российско-европейской миссии «ЭкзоМарс-2016». Подобно многим автоматическим станциям, «ЭкзоМарс-2016» состоит из двух блоков: орбитального и посадочного. Это орбитальный модуль TGO (Trace Gas Orbiter, который займется анализом состава атмосферы планеты и ретрансляцией данных) и посадочный модуль, известный как EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module — «модуль-демонстратор входа, снижения и посадки»), названный в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли.

Перелет от Земли до Марса занял семь месяцев. Все это время орбитальный и посадочный аппараты находились вместе, и вот теперь модуль «Скиапарелли» отделился от орбитального аппарата, чтобы начать собственный полет. С этого момента и до посадки модуль будет передавать данные через TGO, а во время работы на поверхности — через ретранслятор на марсианском спутнике NASA.

Короткая и героическая жизнь

19 октября аппарат должен войти в атмосферу Марса со скоростью 21000 км/час и начать торможение. Для этого используется специальный парашют, защитные панели, а на последнем этапе посадкой аппарата будут управлять с помощью гидразиновых ракетных двигателей малой тяги. Местом посадки модуля выбрано плато Меридиана — участок поверхности Марса, неподалеку от экватора планеты, идеально подходящий для безопасной посадки. Однако «Скиапарелли» недолго будет работать на поверхности: это во многом испытательный аппарат, который был создан для отработки технологий посадки в марсианских условиях, необходимых для второго запуска в 2020 году, когда к Марсу планируется отправить полноценный марсоход «ЭкзоМарс».

«Посадочный модуль не предназначен для долгой жизни на поверхности Марса, его батареи хватит примерно на неделю работы. На посадочном модуле установлены приборы для мониторинга погоды: измерения скорости ветра, влажности, давления и температуры, а также электрических полей и концентрации атмосферной пыли на поверхности планеты. Но основная его цель — демонстрация возможностей и отработка технологий посадки» — объяснил в интервью Indicator.Ru Александр Трохимовский, главный специалист ИКИ РАН.

Основная научная нагрузка миссии — поиск в атмосфере Марса следов метана и других газов, которые могут быть признаками биологических и геологических процессов — ложится на орбитальный зонд TGO. Для этого на модуле установлены четыре детектора, два из которых полностью российского производства — они разработаны в ИКИ РАН.

Один из них — FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) — это детектор высокотепловых нейтронов высокого разрешения. Он измеряет потоки нейтронов, исходящих с поверхности Марса с целью построения карт содержания воды в приповерхностном слое грунта.

«Прибор обладает очень высоким пространственным разрешением, он создает карты с высокой степенью детализации. Существующие сейчас данные с размером одного пикселя порядка 400 км были получены прибором HEND, который установлен на аппарате Mars Odyssey, работающем с 2001 года. С FREND мы ожидаем получить данные с размером пикселя порядка 40 км. Кстати, прибор HEND тоже был создан в ИКИ РАН и успешно работает вот уже 15 лет», — рассказал Indicator.Ru старший научный сотрудник ИКИ РАН Алексей Малахов, один из создателей прибора.

«Нос» на орбите

Еще один отечественный прибор на борту TGO — ACS (Atmospheric Chemistry Suite).

«ACS — это комплекс приборов, включающий в себя три спектрометра. Суммарный диапазон этого прибора простирается от видимой области до дальней ИК (от 0,7 до 17 мкм). У каждого из них разное спектральное разрешение, научные задачи и режимы работы. Один из которых — наведение на Солнце и измерение солнечных затмений, когда мы будем наблюдать марсианскую атмосферу на просвет. Это позволит провести точные измерения газового состава атмосферы, что и является главной целью миссии. Это прибор полностью российский, все три канала сделаны в ИКИ, по своим характеристикам он превосходит существующие аналоги», — утверждает Александр Трохимовский, один из создателей комплекса.

17 октября, примерно через 12 часов после отделения, модуль TGO совершил маневр по выходу на сильно вытянутую эллиптическую орбиту Марса с периодом 4 дня. Однако на рабочую орбиту он будет выходить еще целый год, посредством сложных маневров.

«Это не штатная орбита, в дальнейшем она будет корректироваться, пока не станет круговой с высотой порядка 400 км. Это произойдет в конце 2017 года. На промежуточной эллиптической орбите аппарат останется довольно долго — несколько месяцев. Планируется запустить приборы на 8 дней — две четырехдневные орбиты. На этих орбитах мы поработаем в конце ноября», — отметил Александр Трохимовский.

Ожидается, что собранные на орбите данные позволят однозначно ответить на вопрос о происхождении метана в атмосфере Марса. Сейчас ученые сходятся во мнении, что метан в марсианской атмосфере присутствует, но в незначительном объеме (менее 1%). Поскольку метан не может стабильно существовать в атмосфере, обнаружение даже небольшого количества этого газа свидетельствует о наличии активных источников. На Земле основным источником метана в атмосфере являются бактерии, поэтому возможно, что на Марсе тоже протекают биологические процессы. Однако газ может иметь и химическое происхождение: он образуется в ходе различных геологических процессов.

«Только обнаружив место концентрации метана, можно будет проверить, что именно является его источником — геологические процессы или бактерии, живущие на глубине», — заявил корреспонденту Indicator.Ru Алексей Малахов.