Марс - Красная Звезда
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Марс
 Исследователи
Миссии после 2012 г.
Страница: MAVEN (Part #1, Part #2), Mangalyaan/Индия (Part #1), ExoMars (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4);
Марс - красная звезда
ExoMars

Старт миссии к Марсу

     14 марта 2016 г. в 12:31:41.981 ДМВ (09:31:42 UTC) с ПУ №39 площадки №200 космодрома Байконур стартовые команды ГК «Роскосмос» осуществили пуск ракеты-носителя «Протон-М» (8К82КМ №93560) с разгонным блоком (РБ) «Бриз-М» (14С43 №99560) и космическим аппаратом проекта ExoMars 2016 в рамках совместной программы Европейского космического агентства (ЕКА) и Роскосмоса.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Отделение КА от РБ произошло в 23:15 после окончательного выхода на отлетную траекторию. Межпланетной станции, включающей орбитальный модуль Trace Gas Orbiter (TGO) и демонстрационный посадочный модуль EDM Schiaparelli («Скиапарелли»), дали в каталоге Стратегического командования (СК) США номер 41388 и обозначение 2016-017А. «Бриз-М», также выведенный на траекторию перелета к Марсу, получил номер 41389 и обозначение 2016-017В, а оставшийся на околоземной орбите топливный бак - номер 41390 и обозначение 2016-017С.
     Расчетная циклограмма выведения приведена в таблице.

ЦИКЛОГРАММА ВЫВЕДЕНИЯ
КА ExoMars 2016 на траекторию перелета к Марсу 14-15 марта 2016 г.
Время (ДМВ)
Этапы
12:31:42
Старт
12:33:42
Отделение первой ступени PH «Протон-М»
12:37:09
Отделение второй ступени PH «Протон-М»
12:37:29
Сброс головного обтекателя
12:41:24
Отделение головного блока (РБ «Бриз-М» и КА ExoMars 2016)
12:42:58
1-е включение РБ «Бриз-М», формирование опорной орбиты
14:09:46
2-е включение РБ «Бриз-М», переход на промежуточную орбиту
16:23:58
3-е включение РБ «Бриз-М», выход на переходную орбиту
22:47:52
4-е включение РБ «Бриз-М», переход на отлетную траекторию КА
23:13:01
Отделение КА ExoMars, начало перелета к Марсу
00:28
Первый прием радиосигнала на наземной станции в Малинди (Кения)
01:01
Передача первой тестовой команды на КА
ЦИКЛОГРАММА ВЫВЕДЕНИЯ
КА ExoMars 2016 на траекторию перелета к Марсу 14-15 марта 2016 г.

     Два прибора из четырех на борту TGO созданы в Институте космических исследований (ИКИ) РАН. Научная программа миссии продолжает дело, начатое аппаратом Mars Express, который уже 12 лет работает на орбите вокруг Марса и также является плодом сотрудничества европейских и российских космических организаций. Приборы на КА ExoMars имеют лучшую чувствительность и пространственное разрешение и позволят на новом уровне рассмотреть вопрос, возможна ли жизнь на Марсе сейчас и была ли она в прошлом.

Точнее, чем ожидалось

     14 марта на Байконуре было пасмурно. Ровно в назначенное время ракета поднялась над степью, распугав сусликов и сорок, и всего через несколько секунд скрылась в облаках.
     На траекторию полета к цели ExoMars 2016 выводился в течение 12 часов, которые стали очень волнительными, особенно для тех, кто помнил неудачи «Марса-96» и «Фобос-Грунта». В предыдущий раз PH «Протон» запускала межпланетную миссию в ноябре 1996 г. с использованием разгонного блока типа ДМ (и тогда «Марс-96» не смог выйти на траекторию полета к Марсу). Сегодняшний пуск отличался тем, что использовался модернизированный «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М», который работал дольше, чем обычно, по уникальной циклограмме выведения, которая использовалась впервые.
     Однако все прошло точно по плану, и никаких сложностей не возникло. Первая, вторая и третья ступени носителя отработали, отделились и вошли в плотные слои атмосферы в заданных районах, а головной блок - РБ «Бриз-М» и КА ExoMars - благополучно достиг суборбитальной траектории с наклонением 51.55°. Первое включение двигателя «Бриза-М» обеспечило довыведение на опорную орбиту, за ним последовали еще три разгонных импульса вблизи перигея орбиты:

    - 1-е включение на 269 секунд - выход на опорную круговую орбиту 182x182 км, наклонением 51.55° и периодом 87 мин 59 сек;
    - 2-е включение продолжительностью 1083 сек - выход на промежуточную орбиту 299x5278.9 км, наклонением 51.58° и периодом 145 мин 25 сек;
    - 3-е включение продолжительностью 871 сек - выход на переходную орбиту 699x21085.7 км, наклонением 51.55° и периодом 376 мин 14 сек;
    - 4-е включение продолжительностью 749 сек вывело аппарат на отлетную траекторию, которую формально можно рассматривать как незамкнутую околоземную орбиту с перигеем 757.6 км и наклонением 51.56°.

     Блок дополнительных топливных баков «Бриза» был сброшен после третьего включения и найден средствами СК США на орбите, очень близкой к расчетной. Четвертый импульс также был отработан очень точно.
     В 20:12:45 UTC, на 16 секунд раньше плана, на высоте около 4900 км произошло отделение КА от «Бриза-М». Через некоторое время двигатель разгонного блока включился еще раз и выдал импульс увода (около 5 м/с), изменив траекторию РБ так, чтобы свести к нулю шанс столкновения с космическим аппаратом или воздействия на него при пассивации. И очень кстати: семью часами позже, около 03:00, на обсерватории в Бразилии был заснят «Бриз-М», который сопровождали еще шесть слабых объектов - очевидно, отделившиеся от него фрагменты.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     А тем временем комплекс TGO+EDM выполнил разворот к Солнцу и закрутку вокруг оси, направленной на него. В 21:28:26 был включен передатчик на TGO, и его сигнал приняла на двухметровую антенну итальянская наземная станция Малинди в Кении, подтвердив ожидаемое состояние борта.
     С этого момента аппарат взял на управление европейский ЦУП в Дармштадте (ESOC, Германия), осуществляя связь сначала через Малинди, затем через 15-метровые антенны Маспаломас (Испания) и Куру (Французская Гвиана), а с удалением аппарата от Земли - через станции дальней космической связи в Австралии (Нью-Норсия) и Аргентине (Маларгуэ). В соответствии с программой операторы отследили раскрытие панелей солнечных батарей и выдали на борт тестовую команду, которая благополучно прошла. Начались траекторные измерения.
     Первый этап миссии - запуск и первичные операции - продолжался трое суток. Связь с КА поддерживалась через широконаправленную антенну (Low Gain Antenna); основная остронаправленная антенна была переведена в безопасное положение. Ориентация аппарата поддерживалась на гироскопах. Солнечные и звездные датчики работали штатно. Было выполнено одно тестовое включение двигателей в рамках штатных проверок. Научные приборы не включали, но их температура оставалась в безопасных пределах.
     17 марта в 19:00 UTC первый этап завершился и начался двухнедельный этап ввода аппарата в эксплуатацию. Примерно на седьмые сутки после старта (21 марта) планировалась первая коррекция траектории КА с помощью его двигателя, однако измерения показали, что «Бриз-М» вывел аппарат с такой высокой точностью, что в ней нет необходимости.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     На этапе комплексной проверки научной аппаратуры 5 и 6 апреля прошли первые включения российских приборов на TGO - спектрометров и нейтронного детектора. 7 апреля включили камеру высокого разрешения CaSSIS, которая передала первый снимок космического пространства. Анализ данных показал, что приборы успешно перенесли нагрузки при взлете и первые три недели перелета к Красной планете.

Первый снимок с борта ExoMars (CaSSIS)
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)


Научные задачи

     ExoMars - совместный проект ЕКА и Роскосмоса по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата. Он открывает новый этап космических исследований для Европы и России. Главной задачей проекта является поиск признаков жизни на Марсе.
     Предыдущие исследования породили ряд вопросов, и один из самых интригующих - происхождение обнаруженного в атмосфере метана. На Земле он является почти исключительно продуктом биологических процессов, лишь малая часть его может быть образована вулканической или гидротермальной активностью. Помимо метана, будут изучаться и другие газовые примеси, их количество и источники.
     Вслед за первой миссией планируется второй этап проекта ExoMars с запуском 2018 г., в рамках которого на поверхность Марса будет доставлена российская посадочная платформа с европейским автоматическим марсоходом на борту. Два прибора для этой миссии также готовятся в ИКИ РАН. В рамках проекта ExoMars создается объединенный европейско-российский наземный комплекс приема данных и управления межпланетными миссиями.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

Характеристики аппаратов миссии ExoMars 2016
Орбитальный модуль TGO
Стартовая масса
3732 кг
   в т.ч. масса научной аппаратуры
112 кг
Габариты
(без солнечных батарей)
3.5х2х2 м
Вырабатываемая мощность
2000 Вт
Солнечные батареи
Размах 17.5 м, площадь 20 м2, фотоэлементы на арсениде галлия с тройным переходом
Аккумуляторы
Две литий-ионные батареи общей емкостью - 5100 Вт-ч
Ориентация
Солнечные датчики, два звездных датчика, четыре маховика (момент импульса 23 Н*м*с), разгрузка с помощью ЖРД
Двигательная установка
Маршевый двигатель S400-15 на двухкомпонентном топливе (монометилгидразин+окислы азота MON1) тягой 424 Н для основных маневров, 20 двигателей S10-18 системы реактивного управления тягой по 10 Н
Остронаправленная антенна
Связь с Землей Х-диапазона диаметром 2.2 м, передатчик 65 Вт
Связь с марсоходами и посадочными модулями
Три УKB-ретранслятора (предоставлены NASA) с одной спиральном антенной
Посадочный модуль Schiaparelli
Размер (диаметр) без теплового щита
1,65 м
Диаметр теплового щита
2.4 м
Высота
1.8 м
Масса
600 кг
Диаметр парашюта
12 м
Связь с орбитальным модулем
Две антенны УКВ-диапазона
Двигательная установка
Три группы по три двигателя на гидразине (400 Н каждый)
Срок активного существования
Несколько суток
Место посадки
Равнина Меридиана, 2° ю. ш., 6°з.д.,
посадочный эллипс 30x200 км
Характеристики аппаратов миссии ExoMars 2016

     Аппараты миссии ExoMars 2016 послужат решению ряда научных задач:

     - Исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбиты, включая измерение количества и распределения метана в атмосфере;
     - Изучать возможный вулканизм Марса, измеряя содержание вулканических газов;
     - Изучать распространенность воды в подповерхностном слое с большей детальностью, чем на Mars Odyssey;
     - Определить, являются ли условия на поверхности Марса теоретически пригодными для существования жизни;
     - Разведать районы посадки;
     - Провести мониторинг радиационной обстановки на пути к Марсу, на орбите и поверхности планеты.

     На орбитальном модуле TGO установлены уникальные инструменты, предназначенные для детального анализа состава марсианской атмосферы, в частности таких примесей, как метан, водяной пар, двуокись азота и ацетилен, присутствие которых даже в малых (менее 1%) концентрациях может указывать на наличие активных биологических или геологических процессов. TGO также будет снимать элементы рельефа, которые могут являться источниками газовых примесей (вулканы, гейзеры).

TGO в МИКе космодрома Байконур
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Особый интерес к метану объясняется тем, что, согласно предыдущим исследованиям, его концентрация в атмосфере изменяется в зависимости от местоположения и времени. А так как это соединение недолговечно в геологических масштабах и распадается под действием солнечного ультрафиолетового излучения, то его присутствие означает наличие активного источника.
     Спектрометры на орбитальном модуле будут также предоставлять данные о сезонных изменениях температуры и состава атмосферы, аэрозолей, облаков - все это нужно для создания подробных моделей климата планеты. Картирование водорода с орбиты с высоким пространственным разрешением поможет в обнаружении подповерхностных отложений водяного льда. Выявленные таким образом интересные места и источники газовых примесей могут стать потенциальными районами посадки будущих миссий.
     Модуль Schiaparelli тоже имеет научные задачи, несмотря на то, что предназначен главным образом для отработки технологии посадки. Во время своего короткого шестиминутного спуска и в течение нескольких суток на поверхности Марса комплекс датчиков будет анализировать параметры внешней среды, в том числе проведет первые (!) измерения заряда атмосферных частиц. Это поможет понять механизм зарождения глобальных пылевых бурь на Марсе.

Инструменты TGO

     NOMAD (Nadir and Occupation for MArs Discovery) включает в себя три спектрометра - два инфракрасных и один ультрафиолетовый - и предназначен для идентификации компонентов атмосферы с высокой чувствительностью. Он может работать как в режиме солнечного просвечивания, так и в прямых надирных наблюдениях.

Инструмент NOMAD
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Измерение спектра солнечного света в широком диапазоне длин волн - инфракрасном (2.2-4.3 мкм), ультрафиолетовом и видимом (0.2-0.65 мкм) - позволит обнаруживать компоненты с низкой концентрацией и строить пространственно-временную карту их распределения.
     В то время, когда аппарат выходит из тени или входит в тень, прибор смотрит на Солнце последовательно сквозь разные слои атмосферы. Такой метод, называемый солнечным просвечиванием (затмением), позволит не просто измерить полное содержание интересующих элементов, а построить вертикальный профиль их концентрации.
     При этом каждую секунду NOMAD снимает до шести небольших участков полного спектра. Это позволяет наблюдать несколько различных молекул-мишеней, которые поглощают на разных длинах волн. Во время всего сеанса длительностью около 5 минут на каждой длине волны может быть измерено до 300 спектров, по которым, в зависимости от уровня пыли, восстанавливается профиль состава атмосферы от ее верхней части почти до поверхности.
     В надирных наблюдениях NOMAD будет регистрировать солнечный свет, отраженный от поверхности и атмосферы Марса, глядя вниз под прямым углом. В таком режиме он оказывается чувствительным к более низким уровням освещенности. Вместе с составом атмосферы также можно изучать особенности поверхности, например льды и вечную мерзлоту. Такие сеансы наблюдений будут проводиться в среднем каждые 3-4 сола (солнечный день на Марсе, составляющий 24 часа 39 минут) в разное местное время по всей планете.
     В УФ и видимом диапазоне каждую секунду будет сниматься изображение по всему участку спектра - от 200 до 650 нм, охватывая наиболее подробную информацию о некоторых интересных молекулах, таких как озон, серная кислота, а также об атмосферных аэрозолях.
     NOMAD разработан в Бельгийском институте космический астрономии в Брюсселе. В создании прибора участвовали организации Испании, Италии, Великобритании, Канады и США.

     ACS (Atmospheric Chemistry Suite) - комплекс для изучения химии атмосферы, состоящий из трех спектрометров и блока электроники. Спектрометры будут зондировать атмосферу Марса в разных режимах: в затменном и при дневных и ночных наблюдениях в надир, когда регистрируется отраженный солнечный свет и собственное излучение планеты. По характерным особенностям полученных спектров можно узнать, какие вещества составляют атмосферу, определить их концентрацию и распределение по высоте, и в этой работе результаты ACS и NOMAD будут дополнять друг друга.

Основные параметры ACS
Режимы наблюдений
  Солнечные затмения
  Все приборы
  Дневные надирные наблюдения
  TIRVIM и NIR
  Ночные надирные измерения
  TIRVIM
Характеристики
  Масса
  33.3 кг
  Потребление
  50 Вт
  Спектральный диапазон
  0.7-17 мкм
  Объем передаваемых данных
  1.6 Гбит в сутки
Основные параметры ACS

     Спектрометры в составе ACS используют многие технические решения, отработанные во время предшествующих космических миссий и экспериментов: Spicam (на КА Mars Express), «Русалка» (МКС, 2009-2011 гг.), ПФС («Марс-96», Mars Express и Venus Express, 2005-2015 гг.). От предшественников комплекс ACS отличает более высокое спектральное разрешение и чувствительность.
     Среди других целей эксперимента - определение концентрации малых составляющих атмосферы, в том числе метана, с чувствительностью до одной частицы на триллион в объеме, исследование распределения отношения дейтерия к водороду (D/H) в атмосферной воде, регистрация других соединений кислорода с водородом: Н2O2, ОН, НO2, построение тепловых карт Марса, карт распределения аэрозолей (пылевых и ледяных), водяного пара.

     В комплекс входят три спектрометра:
     - NIR (Near-IR) - эшелле-спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (0.7-1.6 мкм) высокого разрешения, предназначен для мониторинга вертикальных профилей и распределения водяного пара, исследования дневного свечения молекулярного кислорода, поиска ночных свечений, вызываемых фотохимическими процессами в атмосфере Марса.
     NIR сочетает технику эшелле-спектрометра и акустооптического перестраиваемого фильтра (AOTF, Acousto-Optic Tunable Filter), который разделяет порядки дифракции. Спектральное разрешение прибора составляет - 20000, причем прибор может одновременно вести запись спектров высокого разрешения в широком диапазоне длин волн. Его отличают малые габариты, низкое энергопотребление и высокая надежность из-за отсутствия движущихся механических частей.

     - MIR (Mid-IR) - эшелле-спектрометр среднего инфракрасного диапазона (2.3-4.2 мкм) для измерения содержания метана, отношения дейтерия к водороду, поиска малых составляющих атмосферы и исследования аэрозолей.
     Прибор представляет собой эшелле-спектрометр со скрещенной дисперсией. Угловые дисперсии эшелле-решетки и сканирующей дифракционной решетки ориентируются во взаимно перпендикулярных направлениях, при этом на детекторе спектры соседних порядков эшелле располагаются друг над другом, обеспечивая одновременное измерение спектра в широком диапазоне, покрывая в одном кадре спектральный интервал шириной до 300 нм. Это позволяет отображать различные атмосферные газы одновременно.
     Высокое спектральное разрешение (-50000) и хорошее отношение сигнал/шум (-5000 без учета усреднения) позволит при затменных наблюдениях достичь предела детектирования метана 20-50 частей на миллиард.

     - TIRVIM - Фурье-спектрометр теплового инфракрасного диапазона (1.7-17 мкм), который работает по принципу V-образного интерферометра (двойной маятник). Эта идея продолжает инициативу Василия Ивановича Мороза, создателя школы исследований планет в ИКИ в 1968-2004 гг., который впервые ввел Фурье-спектрометры в эту область космической науки и значительно способствовал их развитию.

Фурье-спектрометр TIRIM
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Прибор имеет апертуру 50 мм и охлаждаемый детектор. Он тоже может работать в двух различных режимах: наблюдений в надир, на дневной и ночной стороне, и в режиме солнечных затмений. В первом измеряются профили температуры в атмосфере (по полосе углекислого газа 15 мкм), содержание малых составляющих и аэрозолей. Во втором ведется мониторинг пыли, облаков и температуры поверхности, картирование метана в полосе 3.3 мкм.
     Все приборы в составе ACS разработаны в ИКИ РАН. В подготовке эксперимента также принимали участие организации Франции (Лаборатория исследований атмосферы, окружающей среды и космоса LATMOS Национального центра научных исследований CNRS), Германии, Италии.
     В соответствии с программой миссии 5 апреля впервые после старта спектрометрический комплекс ACS перевели в штатный рабочий режим, питание было подано на электронику управления комплекса и все узлы приборов. Для проверки функционирования по командам с Земли проведено более десяти различных тестовых сеансов работы каждого из трех спектрометров. По итогам анализа служебной телеметрии и научных данных замечаний к аппаратуре нет, выполнение команд, объем получаемых данных и их содержание соответствуют требованиям и ожиданиям.

     CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) - система цветной стереоскопической съемки поверхности, которая будет рассматривать места, являющиеся потенциальными источниками газовых примесей, и искать динамические поверхностные процессы, например сублимацию, эрозию или вулканизм. Прибор будет также использоваться для подбора потенциальных мест посадки, предоставляя данные о деталях рельефа и других возможных опасностях.
     Источники газовых примесей, которые могут обнаружить NOMAD и ACS, будут тщательно фотографироваться системой CaSSIS с разрешением на поверхности порядка 5 м. Стереоскопическая реконструкция позволит достичь вертикального разрешения около 6 м.
     Прибор расположен на той стороне аппарата, которая всегда обращена к Марсу. Стереоизображения получаются при съемке одного и того же участка поверхности с разных углов во время орбитального пролета. Поскольку аппарат будет вращаться вокруг оси, поддерживающей ориентацию солнечных панелей, имеется специальный приводной механизм, который должен компенсировать вращение относительно вертикальной оси во время съемки.

Стереоскопический инструмент CaSSIS
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Тот же механизм, собственно, и обеспечивает получение стереопары: камера поворачивается на 10° вперед по ходу движения, получает первое изображение, затем разворачивается на 180° и под углом 10° назад делает второе. Оптимальное соотношение сигналов реализуется при одинаковых условиях освещенности во время первой и второй съемки.

Характеристики прибора CaSSIS
  Телескоп
  Трехзеркальный анастигмат
  Фокусное расстояние
  880 мм
  Апертура
  135 мм
  Угловое разрешение
  5 мкрад (1")
  Поле зрения телескопа
  1.34x0.88°
  Полосы длин волн
  Pan (центр 650 нм, ширина 250 нм); ИК (центр 950 нм, ширина 150 нм); ближний ИК (центр 850 нм, ширина 120 нм); синий-зеленый (центр 475 нм, ширина 150 нм)
Характеристики прибора CaSSIS

     Блок электроники прибора установлен отдельно на аппарате, рядом с телескопом.
     Система разработана Бернским университетом в Швейцарии с участием организаций из Италии и Польши.
     7 апреля 2016 г. в процессе проверки работоспособности оборудования камеру CaSSIS первый раз включили и получили снимок космического пространства - композицию из двух кадров выбранного в случайном порядке участка космоса в направлении южного полюса небесной сферы, сделанных с небольшим смещением. Во время съемки был задействован поворотный механизм камеры.
     Обработка снимка показала, что и камера, и механизм наведения работают хорошо. «Первое включение камеры прошло гладко, - сообщил научный руководитель эксперимента Николя Тома из Бернского университета. - Хотя камера и не предназначена для съемки далеких звезд, первые изображения выглядят очень обнадеживающими. Все указывает на возможность получить хорошие данные на Марсе».

     FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) - детектор эпитепловых нейтронов с высоким разрешением, предназначенный для регистрации и картографирования потоков нейтронов от поверхности Марса. Эти данные позволяют судить о содержании водорода и, как следствие, воды и водяного льда в приповерхностном слое глубиной до одного метра. Карты распространенности водорода важны для выбора мест посадки будущих марсианских миссий.
     Прибор FREND создан в Отделе ядерной планетологии ИКИ РАН и во многом похож на своих предшественников - приборы HEND и LEND для миссий NASA Mars Odyssey (запуск 2001 г., исследования Марса) и Lunar Reconnaissance Orbiter (запуск 2009 г.).
     За 13 лет работы HEND на орбите Марса были построены подробные карты нейтронных потоков и, как следствие, содержания водорода в приповерхностном слое. Но его пространственное разрешение составляет порядка 300 км, что недостаточно для подробного и детального изучения распределения приповерхностного водорода.
     Чтобы сузить поле зрения нейтронного детектора, необходимо поместить его внутрь коллиматора - экрана, который будет поглощать нейтроны, прилетающие по направлениям, отличным от надира. Такой коллиматор был применен в приборе LEND, что позволило повысить пространственное разрешение до 5 км.
     FREND объединил лучшие характеристики обоих приборов. Он будет строить карты потоков нейтронов и содержания водорода в приповерхностном грунте с пространственным разрешением 40 км. Можно будет сравнить потоки нейтронов от поверхности в зависимости от сезона, сопоставить данные орбитальных измерений с данными аналогичных приборов других миссий, орбитальных и посадочных.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Другая задача прибора заключается в мониторинге радиационной обстановки на орбите вокруг Марса, потоков нейтронов и заряженных частиц в периоды активного и спокойного Солнца. Изучение состояния гелиосферы на трассе перелета к Марсу и на марсианской орбите, определение вкладов разных типов частиц (электронов, протонов и других) в радиационную дозу чрезвычайно важно для планирования будущих миссий, в том числе пилотируемых.

Характеристики прибора FREND
  Масса
  36 кг
  Потребление
  14 Вт
  Габариты
  465x380x370 мм
  Диапазон энергий
  0.4-500 кэВ (нейтроны) и 0.5-10 МэВ (частицы)
  Разрешение по времени
  От 1 сек
  Разрешение на поверхности
  примерно 40 км
  Разрешение по глубине
  примерно 1 м
  Энергетическое разрешение
  Не хуже 100 кэВ (в диапазоне 100 кэВ-8 МэВ); не хуже 350 кэВ (8-70 МэВ)
  Объем передаваемых данных
  50 Мбит в сутки
Характеристики прибора FREND

     Конструкция прибора включает в себя детекторы - четыре пропорциональных счетчика, наполненных гелием-3 (3Не) под давлением в 6 атм. Они регистрируют нейтроны с энергиями в диапазоне 0.4-500 кэВ. Каждый из детекторов ведет независимое накопление отсчетов, что улучшает статистику измерений и повышает отказоустойчивость прибора.
     Пятым датчиком является сцинтилляционный счетчик на основе кристалла стильбена, который используется для регистрации высокоэнергетических нейтронов и других частиц с энергиями 0.5-10 МэВ. Защита от антисовпадений будет отделять сигнал нейтронов от заряженных частиц высоких энергий.
     Коллимационный модуль, внутри которого располагаются все пять детекторов, сужает поле зрения прибора до пятна диаметром 40 км на поверхности Марса с круговой орбиты высотой 400 км. Наружный слой коллиматора выполнен из полиэтилена высокой плотности, внутренний - из порошка обогащенного бора (10В). Нейтроны, попадающие на стенки коллиматора, сначала затормаживаются в полиэтилене, содержащем большое количество атомов водорода, а затем, уже замедленные, попадают в слой 10В и поглощаются.
     Дозиметрический модуль «Люлин-МО», разработанный Институтом космических исследований и технологий Болгарской академии наук, будет проводить мониторинг радиационной обстановки на орбите планеты. Он состоит из двух телескопов, каждый из которых содержит по два кремниевых полупроводниковых детектора (чувствительная площадь - 2 см2).
     6 апреля 2016 г. в 09:25 по московскому времени FREND был включен впервые после запуска 14 марта, прошел проверки на обеих шинах питания и во всех своих конфигурациях в последующие 8 часов сеанса связи. Работа детекторов штатная, прибор в данный момент регистрирует галактические космические лучи.
     По мере поступления с борта информация становится доступной специалистам, находящимся в ESOC, а также внешним абонентам посредством специализированной системы распространения данных DDS (Data Dissemination System). Средства наземного научного комплекса (ИНК), расположенные в ИКИ РАН и подключенные к этой системе, получают информацию практически в темпе приема. Благодаря этому разработчики российских приборов, не присутствующие в ESOC, могут анализировать информацию непосредственно на своих рабочих местах.

Посадочный молуль

     На сегодняшний день посадка на Марс по-прежнему остается довольно сложной задачей, и в рамках миссии ExoMars предусмотрено испытание новых технологий, позволяющих осуществить управляемую посадку. Модуль Schiaparelli, известный также под техническим наименованием EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module), предназначен для отработки и демонстрации таких возможностей.
     Модуль совершает полет к Марсу в пассивном режиме и активируется лишь за несколько часов до входа в атмосферу на высоте 122.5 км со скоростью 5800 м/с. Аэродинамический теплозащитный экран обеспечивает снижение скорости до 460 м/с на высоте 11 км, где вводится парашютная система.
     Лобовой экран будет сброшен на высоте около 7 км, после чего произойдет включение радиовысотомера, измеряющего расстояние до поверхности, - это одна из экспериментальных технологий управляемого спуска. Полученные данные будут использованы для включения и управления ЖРД после сброса хвостового обтекателя и парашюта на высоте 1.3 км над поверхностью. В этот момент Schiaparelli будет двигаться со скоростью почти 75 м/с. С помощью тормозных двигателей его скорость снизится примерно до 0.5 м/с к тому моменту, и после их выключения аппарат совершит свободное падение на поверхность с высоты порядка 2 м. Удар будет амортизирован с помощью специальной сминаемой конструкции, установленной в донной части посадочного аппарата.
     Несмотря на то, что спуск будет управляемым, модуль не оснащен системой наведения или увода от препятствий. Проектные характеристики позволяют ему осуществить посадку на поверхность с камнями до 40 см и склонами крутизной до 12.5°.
     Schiaparelli выполнит посадку на Равнине Меридиана, причем в пределах его эллипса рассеяния находится место посадки американского марсохода Opportunity, работающего на Марсе уже 12 лет. Однако Schiaparelli предстоит работать на поверхности в лучшем случае несколько суток, и долгосрочной научной аппаратуры на нем нет. Электропитание в течение его короткой жизни будет обеспечиваться за счет аккумуляторных батарей.

Место посадки модуля Schiaparelli
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)


     Состав научной аппаратуры:
     - DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment and Environment Analyser on the Martian Surface) - комплекс датчиков для измерения скорости и направления ветра на местности (MetWind), влажности (DREAMS-H), давления (DREAMS-P), температуры у поверхности (MarsTem), прозрачности атмосферы (датчик освещенности солнечного излучения, SIS) и напряженности электрического поля (датчик атмосферного излучения и электричества, MicroARES).
     Измерение электрических полей на поверхности Марса в сочетании с измерениями концентрации атмосферной пыли даст новые данные для понимания роли электрических сил в процессе поднятия пыли, того механизма, который инициирует пылевые бури. Электрические поля могут возникать при трении зерен друг о друга, и посадка в сезон пылевых бурь увеличивает шанс изучить эти процессы и их последствия.
     - AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis) - датчики служебной информации, которые во время входа в атмосферу, спуска и посадки будут собирать данные об окружающей обстановке, такие как плотность и сила ветра. После определения фактической траектории спуска это поможет улучшить модель марсианской атмосферы.
     - COMARS+ представляет собой комбинированный комплекс научной аппаратуры, включающий аэротермодинамические и радиометрические датчики. Они будут проводить мониторинг тепловых потоков, воздействующих на хвостовой обтекатель модуля Schiaparelli при прохождении через атмосферу. Комплекс состоит из трех маленьких (22 мм в диаметре) комбинированных датчиков, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга, одного широкополосного радиометра и блока электроники. Масса всей аппаратуры - 1.73 кг, потребление - 4.5 Вт.
     - DECA (Descent Camera) - камера, которая будет вести съемку на этапе спуска. Для этой цели использован запасной экземпляр камеры, установленной на космическом аппарате Herschel. Устройство массой 0.6 кг и размерами примерно 9x9x9 см будет фотографировать марсианскую поверхность по мере приближения к месту посадки. По снимкам можно будет определить прозрачнаость атмосферы Марса и составить трехмерную модель рельефа поверхности в этой области, а также определить координаты точки посадки.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)
     На посадочном модуле EDM Schiaparelli установлены три сферических топливных бака объемом 17.5 л, которые вмещают 15 кг гидразина каждый. Данные баки разработаны и изготовлены на предприятии израильского государственного концерна военной промышленности RAFAEL по заказу ЕКА. Основной продукцией RAFAEL являются системы вооружения, однако концерн занимается также выпуском двигательных установок, баков и арматуры для космических аппаратов.
     На предприятии отделения Manor, расположенного под Хайфой, выпускается семь типоразмеров баков для гидразина, ксенона и холодного газа, объем которых варьируется от 6 до 204 л. Топливные баки производства RAFAEL устанавливались на спутниковых платформах серии Myriad и Proteus, КА Prisma, Giove-B, Galileo IOV, Globalstar-2, 03b, Sentinel, Sloshsat-FLEVO, на возвращаемом аппарате IXV и на всех израильских спутниках.
     Следует отметить, что это не первый случай, когда израильская аппаратура отправляется на Марс: на марсоходе Curiosity была установлена система охлаждения компании Ricor. - J1.P.
EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     DECA начнет получать изображения вскоре после того, как Schiaparelli сбросит лобовой щит. Всего с интервалом 1.5 секунд будет сделано 15 снимков, которые будут храниться в локальной памяти. После посадки, во избежание повреждения данных электростатическим разрядом, прибор выждет несколько минут и затем передаст снимки в компьютер модуля, а тот - на Землю.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     - INRRI предназначен для исследований, проводимых с помощью лазерного отражателя, при посадке и передвижениях по поверхности. Рефлектор расположен на верхней стороне поверхности модуля. По нему орбитальные аппараты смогут находить Schiaparelli методом лазерной локации как во время его работы, так и в пассивном состоянии, когда он станет неподвижной точкой на поверхности Марса. Это может пригодиться для различных целей: от геодезии до проверок общей теории относительности, точно так же, как сейчас используются све-тоотражатели, оставленные на Луне миссиями Apollo и «Луноходами».
     INRRI станет первым уголковым отражателем на Марсе! Он может быть полезен также для тестирования и диагностики лазерной связи между орбитой и поверхностью, для исследования атмосферных газов вокруг. По изменению отражательной способности INRRI ученые получат информацию о накоплении и удалении пыли.

EXOMARS (ЕС/РОССИЯ)

     Отражатель очень компактный и легкий. Алюминиевый корпус с восемью «окошками» из кварцевого стекла имеет форму купола диаметром около 54 мм. Общая масса - 25 г.
     Линия связи с TGO обеспечит передачу важнейших оперативных данных, полученных во время спуска, в режиме реального времени. Вскоре после посадки Schiaparelli орбитальный аппарат начнет выполнять тормозной импульс для выхода на орбиту и вновь окажется над тем же местом лишь через четверо марсианских суток. Поэтому остальные данные, полученные в ходе спуска и посадки, будут ретранслироваться на Землю другими находящимися на орбите вокруг Марса аппаратами.
Автор: Д. БЕЦИС, "НОВОСТИ КОСМОНАВТИКИ"
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru