Научные приборы на борту космического аппарата Trace Gas Orbiter (TGO, миссия “ЭкзоМарс-2016”) проведут первые наблюдения во время двух витков по высокоэллиптической орбите. Включения приборов начнутся на следующей неделе.

Российско-европейский комплекс научной аппаратуры на борту TGO состоит из четырех приборов. Аппарат вышел на орбиту вокруг Марса 19 октября 2016 г. Выполнив запланированный маневр торможения с помощью основного двигателя, он перешёл на высокоэллиптическую орбиту с периодом 4,2 суток. В её перицентре расстояние до поверхности Марса составляет 230–300 км, в апоцентре — почти 98 000 км.

Основная научная миссия начнётся, когда TGO выйдет на рабочую орбиту. Она будет близкой к круговой и достаточно низкой — с высотой около 400 км над поверхностью. Это произойдёт лишь через год после начала торможения с помощью атмосферы, предположительно к марту 2018 г.

Но уже сейчас, когда аппарат находится у Марса, научные группы получили возможность провести калибровки приборов и провести первые наблюдения.

Один из приборов — российский нейтронный детектор ФРЕНД уже проводил научные наблюдения: вначале в ходе перелёта от Земли к Марсу, а затем после отделения модуля “Скиапарелли” и выхода TGO на орбиту был снова включён 31 октября 2016 г. Сейчас ФРЕНД проводит калибровку в полете для изучения радиационного фона на орбите вокруг Марса.

Будущая задача ФРЕНД состоит в измерении потока нейтронов от поверхности планеты, которые рождаются в результате взаимодействия с частицами космических лучей. По характеристикам нейтронных потоков, прежде всего, по их энергиям, можно судить о составе грунта и, в частности, о наличии в нём водорода. Поскольку водород входит в состав молекулы воды, то по данным ФРЕНД можно будет судить о том, как распределен водяной лёд в грунте Марса на глубине около 1–2 м. Первые наведения прибора на Марс состоятся уже в начале следующей неделе.

Три других прибора на борту TGO проведут первые проверочные измерения на орбите вокруг планеты 20–28 ноября.

Два спектрометрических комплекса: российский ACS (АЦС) и европейский NOMAD — будут исследовать состав марсианской атмосферы. Их главная задача — измерить концентрации её малых составляющих, то есть газов, присутствующих в очень малых, или “следовых” (trace), концентрациях. Особенно интересен метан, который на Земле имеет, в основном, биогенное или гидротермальное происхождение.

Оба прибора работают в нескольких режимах. Первый — режим солнечных затмений, когда поле зрения приборов направлено на Солнце. По мере движения аппарата по орбите Солнце «заходит» за горизонт планеты и просвечивает атмосферу. Второй — измерения на лимбе, при этом поле зрения также направлено на край планетного диска, но Солнце находится за аппаратом. Третий — измерения в надир, когда прибор «смотрит» вниз, на поверхность Марса, и измеряется солнечный свет, отраженный от поверхности. По тому, как изменяется спектр солнечного излучения после прохождения через атмосферу или отражения от неё, можно судить о наличии в ней тех или иных веществ.

Во время измерений 20–28 ноября 2016 г. наблюдений в режиме солнечных затмений не будет, но поля зрения обоих приборов будут направлены на лимб планеты, а также в надир, так что обе научные группы смогут проверить точность наведения для подготовки к будущим измерениям.

Возможно, что таким образом удастся зарегистрировать ночные свечения в верхней атмосфере Марса. Они возникают, когда на ночной стороне планеты рекомбинируют атомы, появившиеся в результате распада молекул под действием частиц солнечного ветра на дневной стороне. Рекомбинируя, атомы испускают энергию в виде фотонов, которые и регистрируются как свечения.

В ходе второго витка предполагается провести наблюдения Фобоса, ближайшего к Марсу спутника.

Кроме этого, будут получены первые изображения Марса с помощью камер комплекса CaSSIS. Во время обоих витков CaSSIS вначале проведёт тестовые включения с наведением на звёзды, чтобы откалибровать инструмент, а затем будет наводиться на Марс. Поскольку TGO находится на высокоэллиптической орбите, у исследователей будет возможность получить изображения Марса с большего и меньшего расстояний, чем когда аппарат выйдет на рабочую орбиту. Правда, при этом скорость движения в перицентре будет выше, чем на рабочей орбите, поэтому предстоит тщательно спланировать график съёмок.

CaSSIS работает в режиме стереопар: вначале делается первый снимок, затем камера поворачиваться и делает второй снимок, как бы глядя назад. В результате один и тот же участок снимается под двумя разными углами. После обработки такой стереопары можно построить модель поверхности и судить об относительной высоте деталей ландшафта.

На следующей неделе научная группа CaSSIS будет проверять работу встроенных часов камеры для программирования команд для будущих наблюдений.

Пока исследователи не планировали съёмок конкретных областей. В районе перицентра TGO будет пролетать над областью под названием Лабиринт Ночи, и в это время будет предпринята попытка сделать стереопару. Во время второго витка, возможно, CaSSIS сможет снять Фобос.

Цели эксперимента CaSSIS — получить фотографии тех детали на поверхности, которые могут иметь отношения к источникам и стокам следовых газов, а также районы, которые могут статьи местом посадки аппаратов второго этапа миссии.

«Мы очень рады, что наконец-то сможешь увидеть, как приборы работают именно у Марса, для которого они были разработаны, и с нетерпением ждём первых данных оттуда», — говорит Хокен Сведхем, научные руководитель проекта TGO.

Во время двух витков 20–28 ноября также будут проводиться проверки связи и передачи данных на Землю, в том числе информации от марсоходов Curiosity и Opportunity (НАСА).

Первое изображение Марса, полученное TGO 13 июня 2016 г. ESA/Roscosmos/ExoMars/CaSSIS/UniBE

***

Проект “ЭкзоМарс” — совместный проект Роскосмоса и Европейского космического агентства по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата с орбиты и на поверхности планеты. Он откроет новый этап исследования космоса для Европы и России.

- Новости проекта "ЭкзоМарс"