Первые результаты научных наблюдений на борту орбитального аппарат TGO

29 Ноя 2016

Нейтронный детектор ФРЕНД и спектрометрический комплекс АЦС, созданные в ИКИ РАН, получили первые данные во время работы на высокоэллиптической орбите вокруг Марса.

20-28 ноября научные приборы на борту аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) миссии "ЭкзоМарс-2016" проводят первые проверочные измерения на высокоэллиптической орбите вокруг Марса (так называемая Mars Capture Orbit — орбита захвата). Двигаясь на ней, аппарат приближается к поверхности планеты на 230-300 км и удаляется почти на 98 000 км. Период орбиты — 4,2 суток; таким образом, за время этих наблюдений TGO совершит 2 витка по орбите.

Пролёт TGO по высокоэллиптической орбите (синяя линия). Перицентр был пройден 22 ноября 2016 г. в 16:29:43, зелёным показано направление на Землю, желтым — на Солнце. Пунктиром обозначена орбита Фобоса, стрелками — направление поля зрения приборов. (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ

Пролёт TGO по высокоэллиптической орбите (синяя линия). Перицентр был пройден 22 ноября 2016 г. в 16:29:43, зелёным показано направление на Землю, желтым — на Солнце. Пунктиром обозначена орбита Фобоса, стрелками — направление поля зрения приборов. (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ

В состав научной нагрузки орбитального аппарата входят два российских прибора: комплекс спектрометров для изучения химии атмосферы АЦС и нейтронный детектор ФРЕНД.

ФРЕНД был впервые включен для научных измерений во время перелёта к Марсу. Два из его детекторов вели мониторинг радиационной обстановки на трассе полёта.  За время перелёта прибор собрал массив данных, полезный для анализа уровня космического излучения при полёте на Марс. Видно, что полученные прибором данные хорошо коррелируют с данными других аналогичных космических экспериментов, в то время как незначительные отличия могут говорить об особенностях траектории между Землёй и Марсом. Кроме того за время перелёта собраны необходимые калибровочные данные, учитывающие фоновое излучение от космического аппарата TGO, — без них невозможно проведение измерений непосредственно на Марсе.

ФРЕНД был отключен 15 сентября перед началом торможения, после выхода TGO на высокоэллиптическую орбиту вокруг Марса снова включен 31 октября, и к концу прошлой недели (25 ноября) провёл уже несколько сеансов наблюдений нейтронного альбедо Марса в перицентрах. Измерения на такой орбите также крайне важны, т.к. позволяют видеть переменность потоков частиц на удалении и при сближении с планетой. Это хорошо видно на данных дозиметрического модуля, демонстрирующего значимые провалы темпа счета в перицентрах, из-за затенения неба Марсом. Кроме того, эти данные отражают переменность потоков космических лучей.

При пролётах перицентров наиболее значительными представляются данные, полученные коллимированными детекторами прибора. Именно они чувствительны к нейтронам, испускаемым Марсом, и регистрируют в узком поле зрения прибора — в будущем это позволит составить карты распределения воды с высоким пространственным разрешением.

В силу особенностей орбиты, не все пролёты перицентров ориентированы строго в надир, это видно на приведённой карте, но даже когда прибор ориентирован на Марс только по касательной, темп счета нейтронов повышается, как в гелиевых, так и в сцинтиляционном счетчиках ФРЕНД. При переходе на номинальную круговую орбиту именно этот сигнал будет использоваться для картографирования воды.

Прибор будет продолжать работать большую часть времени нахождения на высокоэллиптической орбите для мониторинга потоков космических лучей и увеличения статистической значимости измерений в перицентрах Марса.

Комплекс АЦС включает три инфракрасных спектрометра, которые сейчас наблюдают Марс в надир, то есть смотрят «вниз», на поверхности планеты.

Первые данные были получены и обработаны от Фурье-спектрометра теплового инфракрасного диапазона (1,7–17 мкм) ТИРВИМ 23 ноября. Подобный спектр содержит информацию об аэрозолях в атмосфере (пыли и кристаллов льда), температурных профилях и концентрациях газов. В частности, по первому спектру, полученному каналом ТИРВИМ, можено сказать, наблюдаемая область находится близко к полудню, температура поверхности около 0 градусов Цельсия (для Марса — достаточно горячая). В атмосфере находится силикатная пыль, причём в полосе поглощения пыли можно различить более тонкие детали. В спектре видны полосы поглощения углекислого газа.

Данные от каналов МИР и НИР были получены и сейчас обрабатываются.

Траектория одного из пролетов TGO над поверхностью Марса в перицентре высокоэллиптической орбиты. Цветом обозначена интенсивность потока энергичных нейтронов по данным нейтронного спектрометра ХЕНД. Черные точки – траектория пролёта перицентра в точках, где поле зрения ФРЕНД пересекается с Марсом, белые – направление поля зрения прибора в этих точках, красный ромб – непосредственно перицентр (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

Траектория одного из пролетов TGO над поверхностью Марса в перицентре высокоэллиптической орбиты. Цветом обозначена интенсивность потока энергичных нейтронов по данным нейтронного спектрометра ХЕНД. Черные точки – траектория пролёта перицентра в точках, где поле зрения ФРЕНД пересекается с Марсом, белые – направление поля зрения прибора в этих точках, красный ромб – непосредственно перицентр (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

Измерения на орбите. Дозиметр ЛЮЛИН-МО, интенсивность потока галактических космических лучей (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ 

Измерения на орбите. Дозиметр ЛЮЛИН-МО, интенсивность потока галактических космических лучей (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

Средний темп счета быстрых нейтронов в сцинтиляционном детекторе ФРЕНД при пролёте перицентров Марса (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

Средний темп счета быстрых нейтронов в сцинтиляционном детекторе ФРЕНД при пролёте перицентров Марса (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

Спектр марсианской атмосферы, полученный каналом ТИРВИМ спектрометрического комплекса АЦС. По горизонтали — длина волны, по вертикали — интенсивность излучения (яркостная температура в градусах Цельсия) (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ

Спектр марсианской атмосферы, полученный каналом ТИРВИМ спектрометрического комплекса АЦС. По горизонтали — длина волны, по вертикали — интенсивность излучения (яркостная температура в градусах Цельсия) (с) Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ

***

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"

Дополнительная информация: 
  1. 29.11.2016 First views of Mars show potential for ESA's new orbiter Пресс-релиз Европейского космического агентства
  2. Сайт проекта "ЭкзоМарс" на портале Европейского космического агентства
  3. Сайт проекта "ЭкзоМарс", поддерживаемый ИКИ РАН