Сегодня Европейский центр управления космическими полётами в Дармштадте (Германия) принял управление модульным зондом «ЭкзоМарс-2016», созданным в рамках совместного проекта «Роскосмоса» и ЕКА. С российской стороны для него предоставлены два научных инструмента и выполнено успешное выведение космического аппарата на околоземную орбиту для последующей отправки к Марсу.

Орбитальный модуль TGO после отделения спускаемого аппарата Schiaparelli (изображение: ESA),
Орбитальный модуль TGO после отделения спускаемого аппарата Schiaparelli (изображение: ESA),

Миссия «ЭкзоМарс» разрабатывалась по инициативе ЕКА с 2001 года. За прошедшие 15 лет она неоднократно приостанавливалась и пересматривалась. В ней менялись типы аппаратов, сроки их запуска, оценка стоимости и партнёры. Изначально ЕКА сотрудничала по этой программе с НАСА и рассчитывала на использование ракет-носителей Atlas V. Однако в 2012 году американское космическое агентство отказалось от участия, и ЕКА подписала договор с «Роскосмосом».

14 марта 2016 года в 12:33 по московскому времени аппарат «ЭкзоМарс-2016» был запущен ракетой-носителем «Протон-М» с космодрома «Байконур». В 23:13 он был выведен на заданную орбиту и прошёл проверку всех систем с помощью телеметрии. Сегодня в 00:28 он успешно отделился от разгонного блока «Бриз-М», развернул две солнечные панели и продолжил своё путешествие к Марсу. Дальнейший контроль выполняется станцией отслеживания ЕКА в Кении.

Запуск РН "Протон-М" с зондом "ЭкзоМарс-2016" (фото: ESA/Stephane Corvaja).
Запуск РН “Протон-М” с зондом “ЭкзоМарс-2016” (фото: ESA/Stephane Corvaja).

Проект ExoMars предусматривает два этапа: подготовительный и основной. Первый из них ознаменовался долгожданным запуском зонда «ЭкзоМарс-2016». Он содержит орбитальный модуль TGO (Trace Gas Orbiter) и демонстрационный посадочный модуль Schiaparelli. Демонстрационным он назван потому, что его задача – отработать вход в сильно разряжённую атмосферу Марса и новую технологию посадки для спускаемого аппарата.

В первой части проекта – миссии «ЭкзоМарс-2016», определены следующие задачи:

  • Исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбиты, в том числе ответить на вопрос о том, сколько в атмосфере содержится метана и как он распределен.
  • Изучить возможный вулканизм Марса с орбиты, измеряя содержание вулканических газов в атмосфере.
  • Изучить с орбиты распространенность воды в подповерхностном слое.
  • Изучить внутреннее строение и климат Марса с его поверхности.
  • 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.
  • Создать объединенный с ЕКА наземный комплекс приема данных и управления межпланетными миссиями.

Модуль TGO содержит прибор ACS (Atmospheric Chemistry Suite), созданный в Институте космических исследований РАН. Это набор из трёх инфракрасных спектрометров для изучения химического состава атмосферы Марса. Он дополняет NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) – блок из двух ИК- и одного УФ- спектрографа, созданный специалистами из шести стран.

Схема орбитального модуля TGO (изображение: ESA).
Схема орбитального модуля TGO (изображение: ESA).

Вместе спектрографы двух приборов обеспечивают исключительно высокую чувствительность при определении в атмосфере Марса паров воды, следов метана, этана, диоксида серы и других соединений. Все эти компоненты могут образовываться в результате как химического синтеза, так и биологических процессов, но их соотношение при этом будет разное.

ACS и NOMAD способны определять на три порядка меньшие концентрации, чем приборы прежних зондов. При наличии в атмосфере Марса определённых соотношений газов, появятся косвенные свидетельства присутствия на Красной планете простейших форм жизни, возможно, выделяющих эти соединения как метаболиты.

Ещё один прибор, разработанный для «ЭкзоМарс-2016» в ИКИ РАН – детектор нейтронов FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector). Он способен обнаружить присутствие водяного льда не только на поверхности Марса, но и в марсианском грунте на глубине до одного метра. Его чувствительность примерно в десять раз выше, чем у применявшихся ранее детекторов.

Камера CaSSIS орбитального модуля TGO (фото: Nicolas Thomas, University of Bern).
Камера CaSSIS орбитального модуля TGO (фото: Nicolas Thomas, University of Bern).

Последний научный прибор орбитального модуля – камера высокого разрешения CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) для создания обычных и стереофотографий. Стереоизображения получаются при съёмке одного и того же участка поверхности Марса с разных углов во время орбитального пролёта зонда. В CaSSIS используется трехзеркальный длиннофокусный (880 мм) объектив-анастигмат с диафрагмой 135 мм и четырьмя фильтрами: Pan 650 нм, ИК 950 нм, БИК 850 нм и сине-зеленым 475 нм. Поле зрения телеобъектива составляет 1,34 ° × 0,88 °

Кроме управления собственной аппаратурой, орбитальный модуль также будет служить в качестве ретранслятора для спускаемого модуля Schiaparelli и марсохода следующей миссии. У «Скиапарелли» судьба будет нелёгкой, а жизнь – скоротечной. Он должен будет проанализировать состав атмосферы во время спуска на поверхность. Параллельно им будет проверен радар, навигационные камеры и средства посадки, которые планируется использовать в готовящейся миссии «ЭкзоМарс-2018». Если «Скиапарелли» переживет спуск, то сможет передавать телеметрию до полного разряда батарей.

Схема посадки модуля-демонстратора "Скиапарелли" (изображение: ESA).
Схема посадки модуля-демонстратора “Скиапарелли” (изображение: ESA).

Если путешествие зонда «ЭкзоМарс-2016» пройдёт без происшествий, то он выйдет на орбиту Марса 19 октября 2016 года, после чего отправит на поверхность Красной планеты модуль «Скиапарелли». Основной модуль TGO останется на орбите Марса и будет использоваться в следующих миссиях.

Второй этап проекта «ЭкзоМарс» запланирован ЕКА на 2018 год и предусматривает отправку марсохода. Российские специалисты разрабатывают для него посадочную платформу и комплекс научной аппаратуры.