Аппарат TGO миссии «ЭкзоМарс-2016» готовится к первым научным измерениям

Аппарат вышел на орбиту вокруг Марса 19 октября 2016 года

Фото Pline с сайта wikimedia.org

Научные приборы на борту космического аппарата Trace Gas Orbiter (TGO, миссия «ЭкзоМарс-2016») проведут первые научные измерения на следующей неделе.

Аппарат вышел на орбиту вокруг Марса 19 октября 2016 года. Выполнив запланированный маневр торможения с помощью основного двигателя, он перешёл на высокоэллиптическую орбиту с периодом 4,2 суток. В её перицентре расстояние до поверхности Марса составляет 230–300 км, в апоцентре — почти 98 000 км.

Основная научная миссия начнётся, когда TGO выйдет на рабочую орбиту. Она будет близкой к круговой и достаточно низкой, с высотой около 400 км над поверхностью. Это произойдёт лишь через год после начала торможения с помощью атмосферы, предположительно к марту 2018 года.

Но уже сейчас, когда аппарат находится у Марса, научные группы получили возможность провести калибровки приборов и провести первые наблюдения.

Российско-европейский комплекс научной аппаратуры на борту TGO состоит из четырех приборов. Один из приборов - российский нейтронный детектор ФРЕНД уже проводил научные наблюдения: вначале в ходе перелёта от Земли к Марсу, а затем после отделения модуля «Скиапарелли» и выхода TGO на орбиту был снова включён 31 октября 2016 года. Сейчас ФРЕНД проводит калибровку в полете для изучения радиационного фона на орбите вокруг Марса.

Будущая задача ФРЕНД состоит в измерении потока нейтронов от поверхности планеты, которые рождаются в результате взаимодействия с частицами космических лучей. По характеристикам нейтронных потоков можно судить о составе грунта и, в частности, о наличии в нём водорода. Поскольку водород входит в состав молекулы воды, то по данным ФРЕНД можно будет судить о том, как распределен водяной лёд в грунте Марса на глубине около 1-2 м. Первые наведения прибора на Марс состоятся уже в начале следующей недели.

Три других прибора на борту TGO проведут первые проверочные измерения на орбите вокруг планеты 20–28 ноября.

Два спектрометрических комплекса, российский ACS (АЦС) и европейский NOMAD, будут исследовать состав марсианской атмосферы. Их главная задача - измерить концентрации её малых составляющих, то есть газов, присутствующих в очень малых, или «следовых», концентрациях. Особенно интересен метан, который на Земле имеет, в основном, биогенное или гидротермальное происхождение.

Оба прибора работают в нескольких режимах. Первый - режим «солнечных затмений», когда поле зрения приборов направлено на Солнце. По мере движения аппарата по орбите Солнце «заходит» за горизонт планеты и просвечивает атмосферу. Второй - режим измерения на лимбе, при этом поле зрения также направлено на край планетного диска, но Солнце находится за аппаратом. Третий - режим измерения в надир, когда прибор «смотрит» вниз, на поверхность Марса, и измеряет солнечный свет, отраженный от поверхности. По тому, как изменяется спектр солнечного излучения после прохождения через атмосферу или отражения от неё, можно судить о наличии в ней тех или иных веществ.

Во время измерений 20–28 ноября 2016 года наблюдений в режиме «солнечных затмений» не будет, но поля зрения обоих приборов будут направлены на лимб планеты, а также в надир, так что обе научные группы смогут проверить точность наведения для подготовки к будущим измерениям.

Возможно, что таким образом удастся зарегистрировать ночные свечения в верхней атмосфере Марса. Они возникают, когда на ночной стороне планеты рекомбинируют атомы, появившиеся в результате распада молекул под действием частиц солнечного ветра на дневной стороне. Рекомбинируя, атомы испускают энергию в виде фотонов, которые и регистрируются как свечения.

Также предполагается провести наблюдения Фобоса, ближайшего к Марсу спутника. Кроме этого, будут получены первые изображения Марса с помощью камер комплекса CaSSIS. Во время обоих витков CaSSIS вначале проведёт тестовые включения с наведением на звёзды, чтобы откалибровать инструмент, а затем будет наводиться на Марс. Поскольку TGO находится на высокоэллиптической орбите, у исследователей будет возможность получить изображения Марса с большего и меньшего расстояний, чем когда аппарат выйдет на рабочую орбиту. Правда, при этом скорость движения в перицентре будет выше, чем на рабочей орбите, поэтому предстоит тщательно спланировать график съёмок.

CaSSIS работает в режиме стереопар: вначале делается первый снимок, затем камера поворачиваться и делает второй снимок, как бы глядя назад. В результате один и тот же участок снимается под двумя разными углами. После обработки такой стереопары можно построить модель поверхности и судить об относительной высоте деталей ландшафта.

Пока исследователи не планировали съёмок конкретных областей. В районе перицентра TGO будет пролетать над областью под названием Лабиринт Ночи, и в это время будет предпринята попытка сделать стереопару. Во время второго витка, возможно, CaSSIS сможет снять Фобос.

Цели эксперимента CaSSIS - получить фотографии тех деталей на поверхности, которые могут иметь отношения к источникам и стокам следовых газов, а также районы, которые могут статьи местом посадки аппаратов второго этапа миссии.

Во время двух витков 20–28 ноября также будут проводиться проверки связи и передачи данных на Землю, в том числе информации от марсоходов Curiosity и Opportunity (НАСА).

Проект «ЭкзоМарс» — совместный проект РОСКОСМОСА и Европейского космического агентства по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата с орбиты и на поверхности планеты. Он откроет новый этап исследования космоса для Европы и России.