CaSSIS

Научный инструмент CaSSIS

CaSSIS (англ. Colour and Stereo Surface Imaging System) — один из четырёх научных инструментов орбитального модуля TGO международного проекта «ExoMars 2016». CaSSIS предназначен для съёмки поверхности Марса на участках, которые до этого были обследованы инструментами ACS и NOMAD, так же расположенных на TGO, и заинтересовавшие исследователей. Инструмент CaSSIS был разработан в Бернском университете (Берн, Швейцария) с участием научных организаций Польши и Италии.

Расположение инструмента CaSSIS и других научных инструментов на орбитальном модуле TGO

Состав инструмента

CaSSIS представляет собой телескоп, выполненный по схеме трёхзеркального анастигмата. Фокусное расстояние телескопа 880 мм, апертура — 135 мм, угловое разрешение составляет 5х10⁻⁶ рад (1"), поле зрения — 1,34х0,88°. Размер матрицы детектора 2048х2048, на которую проецируется четыре изображения размером 2048х256. Частота работы матрицы 5 мГц, время экспозиции 419 мс, время между экспозициями 319 мс.

Прибор воспринимает изображение в трёх участках спектра:

• Pan — центр 650 нм с шириной полосы 250 нм;
• ИК — центр 950 нм с шириной полосы 150 нм;
• Ближний ИК — центр 850 нм с шириной полосы 120 нм;
• Синий-зелёный — центр 475 нм с шириной полосы 150 нм.

Полётный образец инструмента CaSSIS во время тестирования.

Телескоп собран на углепластиковом каркасе, который обрамляет оптические элементы. Изображение фиксирует гибридный детектор с четырьмя светофильтрами. Телескоп смонтирован на поворотном механизме, который позволяет за короткое время изменять направление наблюдения на угол до 180°.

Блок управляющей электроники находится отдельно от CaSSIS и располагается на поверхности TGO.

Научные цели

Основная научная задача CaSSIS — цветная стереоскопическая съёмка планеты. Съёмка будет проводиться с целью поиска динамических процессов на поверхности (например, вулканизм, эрозия, сублимация). Кроме этого, будут исследоваться потенциальные источники газов, которые будут указываться по результатам работы инструментов NOMAD и ACS. Дополнительной целью является съёмка локаций потенциальной посадки спускаемого аппарата миссии «ExoMars 2018». Наклонение орбиты TGO составляет 74° к экватору Марса, что позволяет обследовать большую часть поверхности, кроме полярных областей. В год будет сниматься около 2 % поверхности и большинство снимков будет стереоскопическими. Инструмент CaSSIS позволяет делать изображения с пространственным разрешением 4,6 м на пиксель с высоты орбиты 400 км. Это разрешение превосходит все предыдущие, кроме разрешения инструмента HiRISE (англ. High Resolution Imaging Science Experiment) миссии Mars Reconnaissance Orbiter. Благодаря стереосъёмке инструмент позволяет создавать объёмные изображения с вертикальным разрешением около 6 метров.

Стереоизображение участка поверхности производится во время съёмки под разными углами во время движения по орбите. Привод телескопа позволяет компенсировать вращение модуля TGO, а также позволяет делать стереопары изображений. Для этого CaSSIS делает первый снимок развернувшись на 10° вперёд, а затем, развернувшись на 10° назад, делает второе изображение.

В отличие от аппаратов NASA, TGO не будет вращаться на солнечно—синхронной орбите, что даёт возможность наблюдать динамические процессы на поверхности Марса в течение марсианских суток и марсианского года.

Эксплуатация и результаты исследований

Получение и первичная обработка данных будет проходить через Европейский центр управления космическими полётами (Дармштадт, Германия) и Европейский центр космической астрономии (Вильянуэва-де-ла-Каньяда, Испания). Оттуда данные поступают в Берн, где проходят обработку и анализ. Руководитель программы CaSSIS заявил, что результаты съёмок будут представляться в открытый доступ не позже, чем через три месяца после получения первичных данных.

7 апреля 2016 года были сделаны первые два снимка случайного участка южной части небесной сферы. Целью снимков была проверка инструмента CaSSIS и его приводного механизма.

13 июня 2016 года CaSSIS провёл первую съёмку Марса. Снимок был произведён на расстоянии 41 миллион километров при разрешении 460 км на пиксель.

История создания

Начало проекта CaSSIS было положено в 2010 году в рамках совместного проекта ЕКА и НАСА. Университеты штата Аризона (Финикс, США) и Берна (Берн, Швейцария) предложили создать систему съёмки поверхности HiSCI. После прекращения совместного Американо-Европейского проекта исследования Марса, университет штата Аризона прекратил работу в этом направлении. Бернскому университету пришлось взять всю работу по проекту на себя и разработать инструмент, получивший название CaSSIS. У швейцарских учёных было жёсткое ограничение по времени: два года. Сложность ситуации заключалась в отсутствии времени для разработки нового уникального оборудования, тестирования и настройки. Например, изготовление первичного зеркала телескопа требовало 14 месяцев. Выход был найден в использовании задела от других проектов: было использовано оборудование от миссии ЕКА—JAXA BepiColombo — SIMBIO-SYS. Это решение заставило пересмотреть состав прибора и вынудило искать новые решения, что привело к появлению CaSSIS.

Разработка и окончательная сборка инструмента CaSSIS была проведена в университете Берна. Телескоп создавался на швейцарском предприятии RUAG Space, детекторы и электронные компоненты произведены итальянской компанией SELEX при участии университета Падуи. Центр космических исследований в Варшаве предоставил блок электропитания, венгерская компания SGF (при участии Аризонского университета) разработала программное обеспечение.

Руководитель проекта CaSISS — Николас Томас (англ. Nicolas Thomas) (Бернский университет, Швейцария), заместитель руководителя проекта — Габриэль Кримонезе (Astronomical Observatory, Падуя, Италия). Со стороны ЕКА работы координировал Дункан Голти (англ. Duncan Goulty).

Ссылки

• ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments: CaSSIS — Colour and Stereo Surface Imaging System (англ.). Европейское космическое агентство (2 мая 2016). Дата обращения: 22 мая 2016.
• Colour and Stereo Surface Imaging System - CaSSIS (англ.). University of Bern. Дата обращения: 2 июня 2016.
• TGO's colour and stereo camera: An interview with Nicolas Thomas, Principal Investigator of CaSSIS (англ.). Европейское космическое агентство (4 февраля 2016). Дата обращения: 2 июня 2016.
•  CaSSIS — Film of the Uni Bern Hardware Team and the Instrument CaSSIS — фильм о команде и инструменте  (неопр.) (2016).

Литература

• Бецис Д. ExoMars уже в пути // Новости космонавтики : журнал. — 2016. — Май (№ 05 (400)). — С. 37—45.