ЭкзоMарс 2016

Экзомарс-2016



Сколько человек на данный момент в космосе. И кто?. Подробности.

ЭкзоMарс Поиск жизни на Марсе



Первая в истории миссия для поиска жизни на Марсе стартует с Байконура

ЭкзоMарс

Обзор миссии Экзомарс-2016

ЭкзоMарс миссия для поиска жизни на Марсе

14 марта 2013 года Российское и европейское космическое агентство (ESA) подписали договор, превративший масштабную европейскую программу изучения Марса в совместный проект. Программа разделена на два этапа, осуществление которых запланировано на 2016 и 2018 года. Приближение первой даты дает повод подробно обсудить миссию «Экзомарс-2016» (ExoMars 2016).

За первый этап миссии «Экзомарс» преимущественно отвечает Европейской космическое агентство. Россия предоставит ракету-носитель «Протон-М» для запуска космического аппарата и некоторые научные приборы. Подобно многим автоматическим станциям, «Экзомарс-2016» будет состоять из двух блоков, орбитального и наземного. Орбитальный модуль называется TGO – Trace Gas Orbiter, Спутник для отслеживания газов. Посадочный модуль, известный как EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module – Модуль-демонстратор входа, снижения и посадки), получил имя в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли.

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.

В сентябре 2015 года «по техническим причинам» старт был перенесен на 14 марта 2016 года. Это, скорее всего, приведет к небольшой коррекции дальнейшего расписания миссии.

Расписание миссии «Экзомарс-2016»
СобытиеСрок
Запуск. Подробности. 14 марта 2016 г.
Разделение EDM и TGO 16 октября 2016 г.
Выход TGO на орбиту Марса 19 октября 2016 г.
Вход EDM в атмосферу 19 октября 2016 г.
Подготовка научного оборудования EDM 19-23 октября 2016 г. (требует уточнения)
Выход TGO на рабочую орбиту с наклонением 74° 25 октября 2016 г.
Уменьшение высоты орбиты с первоначальной с периодом 4 sol (марсианских дня) до 1 sol 27 октября 2016 г.
Фаза прохождения через верхние слои атмосферы 4 ноября 2016 г. – середина 2017 г.
Начало работы научных приборов TGO середина 2017 г.
Приостановка работы на период прохождения Солнца между Землей и Марсом 11 июля – 11 августа 2017 г.
Начало работы TGO в качестве ретранслятора для марсохода миссии «Экзомарс-2018» 17 января 2019 г.
Окончание миссии декабрь 2022 г.

Орбитальный аппарат

ЭкзоMарс,Поиск жизни на Марсе.

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.

Детекторы, установленные на TGO, будут способны с высоты 400 км определять содержание в атмосфере Марса метана, паров воды, диоксида азота и ацетилена с точностью на три порядка выше, чем в предыдущих исследованиях. Ученые рассчитывают, что им удастся найти выделить места на поверхности планеты, являющиеся источником газа, чтобы в дальнейшем к ним можно было отправить дополнительные исследовательские станции.

Дополнительная задача TGO – обеспечение связи наземных миссий с Землей. Космический аппарат будет служить ретранслятором для аппарата EDM в ходе посадки (в том числе передавая критически важную информацию в реальном времени), и для тяжелого марсохода миссии «Экзомарс-2018».

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.

Орбитальный аппарат Посадочный аппарат Скиапарелли

Посадочный аппарат Скиапарелли

ЭкзоMарс,Поиск жизни на Марсе. Посадочный аппарат Скиапарелли
EDM, фото via Джереми Уилкс

Главной задачей модуля EDM, как можно догадаться из его названия, станет отработка технологий посадки на Марс. Основные научные данные всей программы «Экзомарс» ожидаются от тяжелого марсохода с буровой установкой, который должен быть запущен в 2018 году. Хотя для его посадки на поверхность планеты будет использован десантный модуль российской разработки, аппаратура, бортовой компьютер, радар и радиосистему и программное обеспечение для него предоставит ЕКА. Все технологии должны пройти предварительное испытание и продемонстрировать свою надежность, прежде чем им будет доверен рекордно дорогой марсоход. Именно этой цели служит посадочный модуль миссии 2016 года.

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

Как и спускаемый аппарат «Гюйгенс», разработанный ЕКА для посадки на Титан, EDM не будет оборудован солнечными батареями. Срок его работы на поверхности составит от 2 до 8 суток.

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

Экзомарс ЭкзоMарс,Поиск жизни на Марсе.
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

ЭкзоMарс,Поиск жизни на Марсе.
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

ЭкзоMарс,Поиск жизни на Марсе.
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

Экзомарс
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 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).


Проект «Марс-500»
Бортовой журнал экспедиции «Марс-500». Часть первая.
Бортовой журнал экспедиции «Марс-500». Часть вторая.
Бортовой журнал экспедиции «Марс-500». Часть третья.
ЭкзоMарс 2016. Катастрофа?



Космическая лента.