Каковы первые цели миссии экзомарс 2016 кратко

Обновлено: 04.07.2024

14.03.2016 года в Казахстане с крупнейшего в мире космодрома Байконур был запущен космический аппарат. В течение следующих девяти месяцев он будет направляться на планету Марс с целью детального ее изучения. Основная цель сотрудничества российского и европейского космических агентств – поиск залежей газа метана. В случае успеха миссии это докажет существование живых организмов на красной планете или, как минимум, течения активных геологических процессов.

Экзомарс. Основные положения миссии

Экзомарс – крупнейший проект по изучению планеты Марс. В ходе детального исследования ученые намерены совершить ряд революционных открытий, оперируя методами и технологиями, которые ранее не использовались. Так, например, впервые предполагается бурение скважины, глубиной в 200 сантиметров, внедрение инновационных технологий для поиска на планете источников воды, разведка мест, наиболее подходящих для приземления будущих миссий, в частности, первого космонавта на Марсе. Какая роль в программе отводится метану? Из школьного курса химии каждому известно, метан – простейший углеводород. Метан – простой и легкий, химическая формула СН4 это доказывает. На Земле метан в большинстве своем производится живыми существами: растениями в процессе гниения, животными в процессе жизнедеятельности. Было установлено, что его источником являются и геологические процессы, происходящие в недрах планет.

Ответ на главный вопрос, который не дает покоя ученым не один десяток лет: есть ли жизнь на Марсе? Поиск доказательств. Исследование поверхности и подповерхностного слоя в непосредственной близости к месту посадки, проведение геологических проб.

Определение характеристики, физических и химических свойств поверхности планеты. Анализ рельефа поверхности, степени приспособленности окружающей среды для предстоящих полётов на Марс, выявление реальных и потенциальных опасностей. Глубинное исследование планеты с целью подтверждения/опровержения факта ее обитаемости. После выполнения всех задач успешное завершение программы и возврат на Землю. Технологические цели: — успешное приземление и размещение многотонажных аппаратов на поверхности Марса; — применение буровой установки с целью взятия образцов марсианского грунта.

Миссия ExoMars 2016

ExoMars 2016. Орбитальный аппарат

NOMAD – ассортимент спектрометров высокого разрешения, находясь на орбите они способны с максимальной точностью определять состав атмосферы планеты. На этот модуль возлагаются задачи по выявлению источников метана и других веществ. Особенность аппарата состоит в его высокой производительности – его показатели втрое превосходят спектрометры-аналоги. Создание NOMAD – заслуга ассоциации ученых ЕС, США, Канады и Великобритании.

ACS – вспомогательные ИК-спектрометры. Они служат ключом данных для спектрометров. Ориентация на Солнце необходима для точного определения состава атмосферы. Это и будет основной задачей ACS. Датчик выясняет, имеет ли метан органическое происхождение (доказательством этого факта будут служить пропан, этан и др. газы, вступающие во взаимодействие с метаном) или вулканическое (метан будет сопровождать серная кислота). Создателем аппарата выступает ИКИ Академии наук России.

CaSSIS – камера с максимально возможным разрешением. Это революция в мире фототехники. Цветные и стереофотографии снимаются с качеством 500 сантиметров на пиксель. Основная задача агрегата – четкая фиксация источников газа, подбор оптимального места посадки модуля и т.д. Разработка принадлежит аспирантам итальянского и швейцарского университетов.

FREND – высокочувствительный детектор нейронов глубинного типа. Устройству под силу обнаружить чистый или находящийся в связи с атомами других веществ водород на глубине до 100 сантиметров. Агрегат незаменим для обнаружения залежей водных льдов, поиск и анализ которых является приоритетной задачей для ученых. Функциональные возможности FREND позволяют углубиться в недра планеты с нереальной до сегодняшнего дня эффективностью. Авторы разработки – ведущие специалисты Академии наук России.

Набор дополнен различными устройствами связи с Землей с целью обработки и ретрансляции данных с поверхности красной планеты. Описанные функции незаменимы для дальнейших приповерхностных этапов миссии.

Будущее Экзомарс

Основное назначение зондов, запущенных в текущем году – поиск залежей воды и метана, а также фиксация активных зон на карте. Детальный углубленный анализ обнаруженных мест запланирован на 2018 год, когда стартует второй этап проекта. В этом же году на красную планету будет отправлен функционирующий марсоход. На него и возлагаются задачи по исследованию обнаруженных месторождений газа и воды.

Устройство прогрессивного марсохода ExoMars

Основной целью миссии станет поиск в атмосфере Марса следов метана и других газов, которые могут быть признаками биологических и эндогенных геологических процессов. Дополнительная задача – отработка технологий, необходимых для более амбициозной миссии 2018 года.

Орбитальный и посадочный аппараты при запуске и в ходе перелета, который займет девять месяцев, будут находиться вместе. EDM отделится от орбитального аппарата, чтобы начать собственные полет, за три дня до входа в атмосферу Марса. С этого момента и до посадки он будет передавать данные через TGO, а во время работы на поверхности – через ретранслятор на марсианском спутнике НАСА. Орбитальный аппарат после разделения выйдет на эллиптическую орбиту. Он пролетит через верхние слои атмосферы планеты, а затем выровняет орбиту до круговой с высотой около 400 км.

В ходе перелета до Марса за связь с межпланетной станцией будет отвечать Европейский центр космических операций ЕКА. После посадки данные с EDM будет принимать сеть дальний космической связи НАСА.

Орбитальный аппарат

Главной научной целью автоматического исследовательского аппарата TGO (Trace Gas Orbiter) будет всесторонне изучение метана и других газов, которые присутствуют в атмосфере Марса в малой концентрации (менее 1%), однако являются свидетельством биологической или геологической активности.

Исследования метана прошлых лет, проведенные при помощи наземных и космических обсерваторий, имели противоречивые результаты. Ученые сходятся во мнении, что метан в марсианской атмосфере присутствует в малозначительном объеме. Несмотря на это, поскольку в геологических масштабах времени его период существования очень короткий, обнаружение даже небольшого количества этого газа свидетельствует о наличии источника в настоящее время. Большая часть метана на Земле обязана своим появлением органической жизни, однако газ может иметь и химическое происхождение. Он образуется в ходе различных геологических процессов, включающих, например, реакцию окисления железа.

Двигательная установка	двухкомпонентная реактивная двигательная система с тягой двигателя 424 Н для выхода на орбиту Марса и маневрирования
Энергоснабжение	арсенид-галиевые солнечные панели площадью 20 кв. м. общей мощностью 2 кВт
Энергоснабжение	два блока литиево-ионных батарей емкостью 5100 Вт-ч (180 А-ч)
Связь с Землей	2200-миллиметровая узконаправленная антенна X-диапазона с механизмом вращения по двум осям и 65-ваттный усилитель
Связь с поверхностью	предоставленные НАСА передатчики УКВ-диапазона с одной спиральной антенной
Система обеспечения теплового режима	обеспечивает три режима температурных условий для научных инструментов (+X, +Z и -Z)
Масса научной нагрузки	до 135,6 кг
Система отделения EDM	вращательно-выталкивающая

Научные инструменты

NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) – спектрометр, способный проводить съемку в большом диапазоне волн (от инфракрасного до ультрафиолетового), для определения компонентов марсианской атмосферы.
ACS (Atmospheric Chemistry Suite) – блок из трех инфракрасных инструментов для исследования химического состава и структуры атмосферы. Его диапазон пересекается с диапазоном NOMAD, расширяя его инфракрасную полосу. Кроме того, он будет производить съемку Солнца. Прибор разрабатывается ИКИ РАН.
CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) – камера с разрешением 5 м на пиксель для съемки поверхности Марса с возможностью получения стереоснимков. Предполагается использовать ее для анализа геологического строения планеты в местах, являющихся источниками метана.
FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) – нейтронный детектор для изучения распределения водорода в атмосфере и поиска отложений водяного льда неглубокого залегания. Разработка ИКИ РАН.

Посадочный аппарат Скиапарелли

Кроме того, EDM доставит на поверхность Марса несколько небольших, но полезных научных инструментов.

Посадка на Марс

Полет EDM к Марсу начнется в марте 2016 года. Вплоть до последних этапов подлета к планете модуль будет закреплен на верхней стенке орбитального аппарата TGO.

Сближение

За три дня до посадки орбитальный аппарат вытолкнет EDM при помощи специального механизма, после чего EDM начнет самостоятельный полет. Для экономии энергии большую часть времени при сближении модуль проведет в спящем режиме. Активация EDM состоится за несколько часов до входа в атмосферу, скорость модуля при этом составит около 5,8 км в секунду.

Торможение в атмосфере

EDM войдет в атмосферу Марса на высоте около 120 км. Сопротивление воздуха уменьшит скорость аппарата с 35 до 5 Мах. Посадочный модуль будет защищен от перегрева лобовым теплозащитным экраном. Пик вызванного трением нагрева составит 1500°C. Поскольку Скиаперелли прибудет на Марс в период глобальных пылевых бурь, этот же экран будет защищать модуль от поднятой в атмосферу пыли. Торможение продлится менее 8 минут. За это время EDM пролетит около 700 км.

Снижение

После уменьшения скорости до 2 Мах раскроется парашют, необходимый для торможения до дозвуковой скорости (менее 1 Маха). После этого от EDM отделятся лобовой и верхний теплозащитные экраны. Начнет работу доплеровский радар для измерения высоты и скорости снижения.

Посадка

На оптимальном расстоянии от поверхности активируется реактивная посадочная двигательная система. Она погасит остаток скорости, и обеспечит мягкую посадку EDM на землю. Допускается наличие на площадке обломков высотой 40 см, а наклон поверхности может составлять до 12,5°. В момент касания скорость составит менее 15 км в час. В качестве места посадки выбрано Плато Меридиана обширная равнина, находящаяся в 2 градусах к югу от экватора Марса. Оно является частью более крупной структуры, известной как Земля Меридиана. Плато содержит образовавшиеся в древности слои гематита. На Земле формации этого минерала образуются в присутствии жидкой воды.

Конструкция

Диаметр	2400 мм
Масса	600 кг
Конструкция	двухслойный алюминиевый каркас с покрытием из армированного углепластика
Парашют	диск-просвет-купольный (см. рис.) диаметром 12 м
Двигательная установка	девять двигателей тягой 400 Н, разделенные на три кластера
Электроснабжение	батареи на 8 дней работы
Связь	УКВ-передатчик с двумя антеннами для связи со спутником на орбите

Научная программа

Посадочный модуль будет проводить исследования как на этапе спуска в атмосфере, так и после посадки. В первой фазе аппарат буде изучать плотность атмосферы и характеристики ветров на разных высотах. Эти данные позволят уточнить модель марсианской атмосферы. Комплекс приборов EDM, которые будут работать на поверхности, включает MetWIND (датчик ветра), DREAMS-H и DREAMS-P (датчики влажности и давления), MarsTem (температурный сенсор), SIS (датчик солнечного света для измерения концентрации пыли в атмосфере) и MicroARES (прибор для измерения электрического поля на поверхности Марса).

14 марта 2016 года с космодрома в Байконуре был запущен космический аппарат программы ЭкзоМарс 2016 — масштабного проекта сотрудничества между Европейским космическим агентством и Роскосмосом. Это первый из двух запланированных запусков космических зондов, целью которых является детальное изучение Марса. Причем запущенный 14 марта аппарат — это не просто запущенный наобум разведчик. Одна из главных целей русско-европейского сотрудничества состоит в поиске источника метана, который докажет существование на Марсе жизни — или же активных геологических процессов.

Суть программы ЭкзоМарс

ЭкзоМарс — это масштабный проект по изучению красной планеты, в ходе которого ученые планируют сделать то, что еще никогда не делали на Марсе. Тут и бурение скважины глубиной в 2 метра, и поиски крупных источников воды на планете, и даже разведка места приземления для будущих миссий — в том числе для первого человека на планете.

Однако какую роль во всем этом играет метан? Дело в том, что он является одним из основополагающих углеводородов — класса соединений углерода и водорода, которые причисляют к органическим веществам. Метан является самым простым и легким из них: его формула CH₄, то есть он содержит всего лишь один атом сравнительно массивного углерода. На Земле метан в основном производят живые организмы: бактерии, растения и животные во время жизнедеятельности и гниения.

Однако его источником могут также служить геологические процессы в недрах планет, а также случайные взаимодействия химических веществ. На Земле метан в виде рудничного газа часто заполняет шахты, отравляя шахтеров и провоцируя взрывы. По этой же причине планеты-газовые гиганты, где нет и не было никаких живых организмов, содержат метан в своих атмосферах. А на Титане, спутнике Сатурна, метан исполняет роль воды на Земле — там текут метановые реки, небо застилают метановые тучи, и идут дождь и снег из метана.

Однако есть один нюанс — на Марсе, при отсутствии плотной атмосферы, метан быстро разлагается под воздействием ультрафиолета. Однако он стабильно присутствует в марсианском воздухе. Соответственно, должен существовать постоянный источник где-то вблизи поверхности. Это могут быть либо живые организмы, либо вулканические процессы в глубинах планеты — это тоже будет открытием, ведь сегодня считается, что тектонические процессы Марса давно утихли. ЭкзоМарс в этом году намеревается выяснить истинную причину.

Миссия ЭкзоМарс–2016

Марс и Земля иногда подходят друг к другу очень близко

Ниже можете посмотреть запись живой трансляции запуска прямо из космодрома — а дальше мы расскажем о том, что именно запустили к далекому Марсу.

Trace Gas Orbiter

NOMAD — набор спектрометров высокого расширения для всех типов веществ, способных точно определять состав атмосферы Марса с орбиты. Именно этот модуль может выявить источники метана, как и многих других разреженных веществ. Его уникальность состоит в качестве его работы — оно втрое превышает показатели существующих аппаратов. Разработали этот инструмент совместно ученые Евросоюза, США, Великобритании и Канады.
ACS — дополнительные инфракрасные спектрометры, которые послужат ключом для данных NOMAD’а. Поскольку спектрометрия атмосферы основывается на свете Солнца и рассеиваемых атмосферой лучах, ориентация на светило необходима для точности определения состава атмосферы.

Десантный зонд Скиапарелли

Вторая часть ЭкзоМарс 2016 — это спуск тестового модуля посадки марсохода, названного на честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли, открывшего каналы Марса. Разработан этот аппарат был также в России. В отличие от орбитального аппарата, на нем нет полезной нагрузки — но он поможет отработать новую технологию посадки на Марс.

Плато Меридиана на Марсе (снимок с орбиты)

Будущее ЭкзоМарс

Описанные выше исследования и процедуры произойдут в октябре, через 9 месяцев — тогда, когда аппарат доберется до Марса. Однако какие следующие шаги будут предприняты ЭкзоМарс?

Как вы уже знаете, главная задача запущенных в 2016 году зондов — это поиск месторождения метана и воды, а также их фиксация на карте. А вот детально разведать обнаруженные места планируется в рамках проекта ЭкзоМарс 2018 года, когда на Марс будет доставлен полноценный марсоход. Ему и достанется честь проверить результаты орбитальных исследований.

Устройство марсохода ЭкзоМарс

Фото: ESA / ATG medialab

Орбитальный модуль TGO, успешно вышедший на эллиптическую орбиту, в течение года будет вести цикл картографирования распространенности воды в грунте, а также исследовать радиационный фон на орбите Марса. Кроме того, снимки, которые делает этот аппарат, позволят в дальнейшем выбирать наиболее удобные участки планеты, которые могли бы послужить для посадок как автоматических, так и пилотируемых миссий. Поскольку уже известно, что на Марсе существует много воды и даже вечная мерзлота, TGO поможет обнаружить места вероятных оазисов на поверхности планеты, где можно было бы обнаружить воду и источники газа метана, углеводорода предположительно биогенного на Марсе происхождения.

На 2020 год ESA и Роскосмосом запланирована еще одна марсианская миссия посадочного модуля — автономной лаборатории с приборами для изучения атмосферы, пыли, УФ-излучений, для поиска жидкой воды и для радиоэкспериментов по строению Марса — и марсохода, который будет обследовать окрестности стационарной платформы и искать признаки обитаемости.

Читайте также: