Орбитальный аппарат trace gas orbiter и посадочный демонстратор schiaparelli: как они полетят к марсу

Сегодня в 12:31 по Москве должен состояться запуск марсианского зонда ExoMars. Но выдохнуть с облегчением можно будет только через двенадцать часов. Зонд будет выводиться на траекторию к Марсу в четыре этапа, и первый сигнал после отделения от разгонного блока должен быть получен только в 00:29 MSK. И основания для беспокойства действительно есть. Ракета-носитель "Протон" в прошлый раз запускала межпланетный зонд в 1996 году, и "Марс-96" не улетел дальше земной орбиты. Разгонный блок "Бриз-М" будет работать дольше, чем обычно, по уникальной циклограмме выведения, которая используется впервые. И, конечно же, не получается забыть наши драматические аварии последних лет. Под катом кратко рассказывается об аппаратах этой миссии.
Проект "ЭкзоМарс" состоит из двух этапов. В 2016 году запускаются орбитальный аппарат ExoMars Trace Gas Orbiter и посадочный демонстратор Schiaparelli. в 2018 году (но уже ходят слухи про сдвиг на 2020 год) на Марс должен будет отправиться ровер. Изначально проект рассматривался как совместный между NASA и ESA, но в 2013 году из-за бюджетных ограничений NASA вышло из кооперации, а полноправным партнером ESA стал Роскосмос. С середины нулевых миссия меняла свой вид, используемые ракеты-носители, количество роверов, набор оборудования, и, в итоге, разделилась на две части, которые должны отправиться к Марсу на "Протонах".




Trace Gas Orbiter будет решать две основные задачи - научную и инженерную. Научной задачей будет анализ пространственного и временного распределения метана, в тысячу раз точнее, чем это делал любой из предыдущих аппаратов. Кроме крайне высокой чувствительности, приборы смогут определять изотопный "почерк" метана, что, по идее, должно дать информацию о его происхождении - породили ли этот метан вулканы, хранился ли он в метангидратах, а, может быть, его произвели микробы, живущие под поверхностью? Для этого на зонде стоят два спектрометра - NOMAD (Бельгия) и ACS (Россия). Инженерной задачей будет размещение на орбите Марса ретранслятора для связи с будущими роверами. Использование орбитальных аппаратов в качестве ретрансляторов позволяет серьезно уменьшить мощность и вес передатчиков на роверах, что очень выгодно в условиях жестких ограничений по массе, которую можно безопасно посадить на Марс, и по доступности электроэнергии на поверхности (на орбите большие солнечные панели гораздо более удобны и эффективны). Для этого на зонде установлена большая направленная антенна (на картинке видна слева). Как у каждого уважающего себя марсианского аппарата, у Trace Gas Orbiter есть камера. Она похуже, чем HiRISE уже летающего вокруг Марса зонда Mars Reconnaissance Orbiter, всего 4,5 м на пиксель, зато стереоскопическая, что полезно для составления детальных карт рельефа. Ну и, наконец, на зонде установлен фирменный российский научный прибор - нейтронный детектор FREND для получения информации о воде и гидратах в верхних слоях поверхности Марса.




Главной задачей "Скиапарелли" будет отработка технологий мягкой посадки на Марс. А садиться он будет в стиле Curiosity - тормозиться в аэрооболочке в верхних слоях атмосферы, снижаться на парашюте и садиться на двигателях, в финале мягко падая с двух метров.



На борту также будет небольшая метеостанция DREAMS, набор измерительных приборов для оценки процесса посадки AMELIA, лазерные отражатели INRRI (для точного определения местонахождения зонда, могут помочь в будущих посадках) и небольшая камера DECA, которая будет фотографировать процесс снижения. Камера предназначена для работы только в полете, поэтому единственное ее фото с поверхности было снято на Земле:



Кстати, "Скиапарелли" должен будет сесть всего в нескольких десятках километров от ровера Opportunity, на плато Меридиана.






Единственным источником энергии аппарата будут батареи, поэтому он проработает на Марсе до восьми солов и замолчит навсегда.

Полет

Прибытие к Марсу запланировано на 19 октября 2016 года:



"Скиапарелли" отделится от орбитального зонда за три дня до Марса. Орбитальный аппарат выйдет на высокоэллиптическую орбиту:



Один оборот такой орбиты будет занимать четыре сола. Затем, постепенно тормозясь об атмосферу Марса, Trace Gas Orbiter в 2017 году должен будет выйти на круговую орбиту высотой 400 км.

Запуск

Изначально, запуск был запланирован на январь, но на посадочном модуле были обнаружены дефектные датчики давления, которые могли вызвать утечку топлива. На их замену ушло время, и дата старта съехала на март. Перенос старта также усложнил выведение на отлетную траекторию - разгонный блок "Бриз-М", обычно работающий примерно 9 часов при выведении спутника на геостационарную орбиту, тут должен будет работать 11 часов. Циклограмма выведения:





Пожелаем удачи "Протону", "Бризу", Trace Gas Orbiter'у и "Скиапарелли".