Снимка на автоматичната междупланетна станция "ЕкзоМарс", която ще лети през 2016 година. Credit : ESA/B. Bethge
6 септември 2015 г. 11:52 ч.
Светослав Александров. Остават точно шест месеца до изстрелването на руско-европейската мисия "ЕкзоМарс 2016" - TGO (Trace Gas Orbiter). След като датата за изстрелване бе оповестена, а тя ще е 14 март 2016 година, време е да направя представяне на тази изключително интересна мисия. Още повече, че на нея ще има и българско участие!
Космическа мисия "Екзо Марс 2016" - Орбитър + демонстрационен спускаем модул е първата мисия от програма "ЕкзоМарс". Мисията се провежда съвместно от Русия и Европейската космическа агенция (ЕКА). Самият космически апарат (автоматична междупланетна станция) е проектиран и построен от Европейската космическа агенция. Русия от своя страна предоставя ракетата-носител. Научните инструменти се предоставят по равно от Русия и ЕКА. Русия и ЕКА са пълноправни участници в проекта и всяка от страните ще има пълноценен достъп до всички получени научни данни от мисията.
Мисията започва с изстрелване на 14 март 2016 година. Ракетата-носител е "Протон-М" с ускорителен блок "Бриз-М". Ракетата "Протон" има уникална архитектура - нито една друга ракета в историята на човечеството не е използвала подобна архитектура. Първата степен на ракета "Протон" се състои от централен резервоар с окислител (диазотен тетроксид). Окислителният резервоар е обграден от шест прикачени към него горивни резервоари (горивото е хидразиново). Към всеки от прикачените горивни резервоари има по един двигател, общ брой - шест. Диаметърът на основния резервоар с окислител е 4.1 метра, а заедно с останалата част от горивните резервоари е 7.4 метра. Цялата тази архитектура остава свързана по време на полета до разделянето на първата степен - т.е. не се изхвърлят странични ускорители.
Втората степен на "Протон-М" е екипирана с четири двигателя и има стандартна цилиндрична форма. Третата степен има единичен двигател.
Най-критичната част от полета, а именно вмъкването на "ЕкзоМарс" в траектория към Марс, ще бъде осъществена от най-горната степен. "Бриз-М" е модерна степен, разработена след 90-те години, след разпадането на СССР. Тя ще се използва и за новите руски ракети "Ангара". С комплекса "Протон-М", който ще се използва и при изстрелването на "ЕкзоМарс", е в експлоатация от 7 април 2001 година, когато е първият полет. За разлика от по-стария ускорител "Блок Д", "Бриз-М" заема по-малко пространство в ракетата, което позволява повече полезен товар. "Бриз-М" има диаметър 4 метра и поема гориво до 20 тона. Горивото е хидразиново с окислител диазотен тетроксид. Има един основен двигател за ускорение, 4 двигателя за корекции и 12 малки двигателчета за ориентация и стабилизация.
За съжаление именно "Бриз-М" се оказва една от основните причини за авариите в Русия - от 2008 година са осъществени 48 ракетни изстрелвания, от които четири са завършили с авария по вина на "Бриз-М".
Ако приемем, че изстрелването на "ЕкзоМарс" през март 2016 завърши с успех, ето какъв е графикът на мисията:
Разделение на спускаем апарат "Скиапарели" от орбитален модул ЕкзоМарс" - TGO: 16 октомври 2016 г.
Влизане на орбиталния модул в първоначална орбита около Марс: 19 октомври 2016 г.
Влизане на демонстрационен спускаем апарат "Скиапарели" в атмосферата на Марс и кацане: 19 октомври 2016 г.
Работа на спускаемия апарат на повърхността на Марс: 19-23 октомври 2016 г.
Привеждането на орбиталния апарат в орбита с наклон от 74 градуса: 25 октомври 2016 г.
Маневри за снижаването на апоцентъра (най-високата точка от орбитата) : 27 октомври 2016 г.
Фаза на еърбрейкинг за допълнително снижаване на орбитата: 4 ноември 2016 г. - средата на 2017 г.
Начало на научната фаза - среда на 2017 г.
Край на мисията - декември 2022 г.
Научен инструментариум - планирани са общо 4 пакета от научни инструменти:
Европейски пакети с инструменти:
NOMAD - комплект от спектрометри, който работи в рамките на широк обхват на дължини на вълните - от инфрачервени до ултравиолетови. Целта е да се установи съставът на марсианската атмосфера.
CaSSIS - това е камера с висока разделителна способност, която ще може да прави снимки на повърхността на Марс с резолюция 5 метра на пиксел.
Руски пакети с инструменти:
ACS - наборът от тези инструменти ще позволи на учените да изследват в детайли химичния състав и структурата на марсианската атмосфера. Те ще работят в инфрачервения диапазон.
FREND - този неутронен детектор ще бъде използван за картографиране на водорода на марсианската повърхност с цел точното установяване на наносите от воден лед. Приборът FREND съдържа и дозиметрически блок, който ще осъществи постоянен мониторинг на радиационната обстановка в орбита около планетата Марс. Този дозиметричен блок с име "Люлин-МО" е създаден в Института по космически изследвания и технологии (ИКИТ) към Българската академия на науките (БАН). Подобен дозиметър ще лети и през 2018 година към следващата мисия от програма "ЕкзоМарс", която ще е спускаема.
Ето кои са хората, които стоят зад инструментите: NOMAD се координира от Анн Карин Вандел от белгийския институт по космическа аерономия. ACS се координира от Олег Корабльов от космическия институт на Руската академия на науките (РАН). Камерата CaSSIS се ръководи от Николас Томас от университета в Берн, Швейцария. FREND се ръководи от Игор Митрофанов от ИКИ-РАН. Дозиметрическият блок към FREND се ръководи от Йорданка Семкова, ИКИТ-БАН.
Европейски демонстрационен спускаем модул "Скиапарели":
Този модул ще се отдели от орбиталния отсек три дни преди пристигането в орбита. По време на тридневното самостоятелно пътешествие "Скиапарели" ще е в състояние на хибернация. Ще бъде активиран едва три часа преди навлизането в атмосферата. Навлизането в атмосферата ще е със скорост 5.8 km/h, при височина 120 километра. При първия етап (навлизането) "Скиапарели" ще бъде предпазен от топлинен щит, който ще трябва да забави скоростта от 35 до 5 Маха. При намаляването на скоростта още повече, до 2 Маха, ще се отвори парашут. Парашутът ще трябва да забави скоростта на спускаемия апарат до скорост по-малка от тази на звука. Последните етапи от кацането ще бъдат осъществени посредством ретроракети.
"Скиапарели" ще кацне в равнината Меридиани на Марс. Ние вече познаваме тази равнина твърде добре, защото там работи американският марсоход "Опортюнити". Понеже равнината е много плоска, с малко кратери, и съдържа голямо количество хематит, тя е от важен научен интерес. "Скиапарели" няма да работи дълго - от 2 до 8 дни. Неговата основна цел е демонстрационна - да се докаже, че Европейската космическа агенция (ЕКА) разполага с технологиите за реализиране на успешно кацане на повърхността на Марс.
Основната цел на мисия "ЕкзоМарс" - TGO за 2016 година е да бъде установено дали в атмосферата на Марс има газове с евентуален биологичен произход като метан. Мощните инструменти ще позволят установяването с точност на местоположението, откъдето излизат тези газове.
Като допълнителна цел за тази мисия е да служи като свръзка между марсохода "Пастьор", който ще бъде изстрелян през 2018 година при осъществяването на втората част от програма "ЕкзоМарс".
Източници: ESA, Sci-Lib, ИКИ-РАН.