Экзомарс

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
«Экзомарс»
ExoMars
Cmglee Cambridge Science Festival 2015 ExoMars Rover.jpg
Прототип марсохода программы ЭкзоМарс (2015)
Заказчик

Европейский союз ЕКА

Производитель

МНОА: Франция Thales Alenia Space[en]
Марсоход: Европа EADS Astrium

Оператор

ЕКА & Роскосмос

Задачи

Исследования Марса

Спутник

Марса

Выход на орбиту

16 октября 2016, 2019 год

Запуск

14 марта 2016, 2018 год

Ракета-носитель

Две ракеты Протон-М

Длительность полёта

Несколько дней для работы десантного модуля «Скиапарелли» после посадки на Марс[1], 6 месяцев для работы марсохода Экзомарс, 6 лет работы Трейс Гас Орбитер[2]

Технические характеристики
Масса

TGO: 4332 кг (включая 113,8 кг научной аппаратуры и десантный модуль «Скиапарелли» массой 600 кг[3])[2]; марсоход «Экзомарс»: 270 кг[4]

Источники питания

Солнечная энергия

Сайт проекта
Commons-logo.svg «Экзомарс» на Викискладе

«Экзомарс» (англ. ExoMars) — совместная программа Европейского космического агентства (ЕКА) и российской госкорпорации Роскосмос по исследованию Марса[5].

По программе Экзомарс планируется запуск первого космического аппарата в 2016 году и второго в 2018 году.

Космический аппарат 2016 года состоит из искусственного спутника Марса — марсианского научного орбитального аппарата и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией — модуля «Скиапарелли» для демонстрации возможности входа в атмосферу, спуска и посадки.

Космический аппарат 2018 года состоит из перелётного модуля, спускаемого аппарата (полезная нагрузка: автоматическая марсианская станция и марсоход) и адаптера с системой отделения спускаемого аппарата от перелётного модуля[6].

Запуск аппарата 2016 года произведён 14 марта c космодрома Байконур. Космический аппарат прибудет к Марсу ориентировочно 19 октября 2016 года[7].

История программы[править | править вики-текст]

Изначально разрабатываемая только ЕКА, миссия первоначально совмещала в себе марсоход и неподвижную станцию на поверхности. Их и планировалось запустить в 2011 году на борту ракеты-носителя «Союз-ФГ», используя разгонный блок «Фрегат»[8].

Однако, в рамках нового проекта совместного освоения Марса, подписанного ЕКА и НАСА в июле 2009 года, программа приостановлена, и миссия «Экзомарс» вскоре была объединена с другими проектами. В соответствии с этими изменениями, программа «Экзомарс» разделилась на два запуска с помощью ракеты-носителя «Атлас-5»[3]: в 2016 году планировался запуск «Марсианского научного орбитального аппарата» (МНОА), который был включен в проект, а также неподвижной метеорологической станции, а в 2018 году предполагалось запустить марсоход «Экзомарс» ЕКА вместе с меньшим марсоходом «MAX-C» НАСА. Однако в 2011 году проект MAX-C был отменён, а проект «Экзомарс» заморожен для пересмотра[9].

Модель марсохода ESA (2007 год, устарела)
Схема марсохода ESA (2010 год)

С момента своего начала существования в начале 2000-х гг. «Экзомарс» подвергается значительной политической и финансовой борьбе. Первоначально концепция «Экзомарса» состояла из одного, большого марсохода, бывшего частью программы ЕКА «Аврора» в роли основы миссии, и была утверждена космическими министерствами Европы в декабре 2005 года. Изначально планирующая запустить аппарат в 2011 году, Италия, ведущая страна Европы в миссии «Экзомарс», решила ограничить свой финансовый вклад в проект, в результате чего произошла первая из трех задержек запуска.

В 2007 году канадская технологическая фирма «МакДональд, Деттвилер и партнёры» объявила, что является компанией, выигравшей контракт вместе с «ЕАОК Астриум» в Великобритании на сумму один миллион евро для проектирования и постройки прототипа шасси марсохода для Европейского космического агентства, которое будет использоваться в предстоящей миссии «Экзомарс». «Астриум» также заключил контракт с ЕКА на проектирование марсохода[10].

В июле 2009 года ЕКА и НАСА договорились о новой совместной программе освоения Марса, существенно изменив техническую и финансовую поддержку «Экзомарса». 19 июня, когда марсоход был все ещё нужен для того, чтобы осуществить контрейлерные перевозки на МНОА, было сообщено, что соглашение потребует «Экзомарсу» избавиться от некоторого веса, чтобы соответствовать установленной норме на борту ракеты-носителя «Атлас» вместе с МНОА[11].

В августе 2009 года было объявлено, что Российское космическое агентство (Роскосмос) и ЕКА подписали соглашение о сотрудничестве, которое включает в себя совместную деятельность в двух проектах по исследованию Марса: российском «Фобос-грунт» и европейском «Экзомарс». Россия обеспечит ЕКА резервной пусковой установкой и ракетой «Протон» для марсохода «Экзомарс», который в свою очередь будет включать части российского производства[12][13].

В октябре того же года было сообщено, что в соответствии с новой согласованной программой НАСА и ЕКА по исследованию Марса, миссия будет разделена на две части, каждая из которых имеет важное значение для НАСА: неподвижная станция на поверхности Марса + «Марсианский научный орбитальный аппарат», запуск которых пройдет в 2016 году, и марсоходы в 2018 году[14][15]. Эта инициатива, по-видимому, установит равновесие между научными целями и имеющимся бюджетом. Для запуска будут использоваться ракеты-носители «Атлас-5»[15].

17 декабря 2009 года руководство ЕКА дало окончательное согласие на осуществление программы по исследованию Марса, которая будет проводиться с НАСА, подтвердив своё намерение потратить 850 млн € (1,23 млрд $) на миссии в 2016 году и 2018 году. Другие 150 млн €, необходимые для работы миссии, будут запрошены в ходе заседания правительства ЕКА в конце 2011 или начале 2012 года. В отличие от некоторых программ ЕКА, финансирование «Экзомарса» не будет включать в себя 20 % запаса на перерасход бюджетных средств[16].

7 февраля 2012 года Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) официально вышло из программы «Экзомарс» из-за недостатка финансирования. Таким образом, американская сторона не сможет предоставить ЕКА свою ракету-носитель «Атлас».

6 апреля 2012 года Роскосмос и Европейское космическое агентство (ESA) договорились о совместной реализации проекта ExoMars.

Silk-film.png Внешние видеофайлы
Экзомарс
Silk-film.png Logo YouTube por Hernando.svg Аппараты миссии Экзомарс (ExoMars) доставлены на Байконур (22 декабря 2015)
Silk-film.png Logo YouTube por Hernando.svg ExoMars 2016: Запуск на Марс (17 февраля 2016)
Silk-film.png Logo YouTube por Hernando.svg Пуск РКН Протон-М с КА миссии ЭкзоМарс-2016 (14 марта 2016)

В конце декабря 2012 года Роскосмос заключил контракты с ИКИ РАН на разработку российских научных приборов для проекта[17]. 14 марта 2013 года в Париже главой Роскосмоса Владимиром Поповкиным и главой ESA Жан-Жаком Дорденом был подписан официальный договор о проведении совместной межпланетной программы[5][18].


Цели программы[править | править вики-текст]

Научные цели программы «Экзомарс» в порядке очередности[19]:

  • Поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на Марсе;
  • Характеристика водного и геохимического распределения на поверхности планеты;
  • Изучение поверхности и окружающей среды на планете, выявление опасностей для будущих пилотируемых полётов на Марс;
  • Исследование недр планеты, чтобы лучше понять эволюцию и возможность обитаемости Марса;
  • По выполнении всех задач успешно закончить миссию возвращением на Землю.

Технологические цели:

  • Осуществление посадки большегрузных аппаратов на поверхность Марса;
  • Использование солнечной электроэнергии на Марсе;
  • Использование буровой установки для взятия образцов марсианского грунта[20];
  • Развитие исследований при помощи марсоходов.

Вклад Европейского космического агентства (ЕКА) и Государственной корпорации по космической деятельности (Роскосмос)[править | править вики-текст]

Согласно текущим планам[18], программа Экзомарс состоит из двух космических аппаратов, основными компонентами которых являются спутник Марса — орбитальный аппарат и марсоход.

Ответственная сторона Первый запуск в 2016 г. Второй запуск в 2018 г.
Roscosmos logo ru.svg Ракета-носитель: Протон-М Ракета-носитель: Протон-М
Научные приборы для орбитального аппарата TGO Десантный модуль с посадочной платформой
Научные приборы для марсохода
ESA logo.svg Орбитальный аппарат TGO Марсоход «Экзомарс»
Демонстрационный десантный модуль «Скиапарелли»

Космический аппарат 2016[править | править вики-текст]

Марсианский научный орбитальный аппарат[править | править вики-текст]

Модель Трейс Гас Орбитер представленная на Парижском авиасалоне 2015

Трейс Гас Орбитер (Орбитальный аппарат для изучения малых газовых составляющих в атмосфере Марса), который был запущен 14 марта 2016 года[21], обеспечит перелёт к Марсу спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией — модуля «Скиапарелли», а затем, после торможения и перехода на орбиту искусственного спутника, приступит к нанесению источников метана и других газов на карту Марса, и при этом поможет выбрать место для посадки марсохода Экзомарс, который, в свою очередь, будет запущен в 2018 году.

Орбитальный аппарат будет определять локализацию источников многих следовых газов в атмосфере и изменения пространственного распределения этих газов во времени.

По прибытии марсоходов в 2018 и 2019 годах, орбитальный аппарат будет переведен на нижнюю орбиту, где будет в состоянии выполнять аналитическую научную деятельность, а также действовать в качестве спутника-ретранслятора данных[22].

В январе 2013 года Российские ученые из Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) начали работать над научными приборами для орбитального марсианского зонда TGO[23].

Приборы орбитального аппарата[править | править вики-текст]

На орбитальном аппарате установлены следующие приборы[24]:

  • NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) — два инфракрасных и ультрафиолетовый спектрометры.
  • ACS (Atmospheric Chemistry Suite) — три инфракрасных спектрометра.

NOMAD и ACS для изучения состава и структуры атмосферы.

  • CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) — цветная камера высокого разрешения (4,5 м на пиксель).
  • FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) — детектор нейтронов для обнаружения воды в грунте.

Модуль «Скиапарелли» для демонстрации возможности входа в атмосферу, спуска и посадки[править | править вики-текст]

Первоначально на марсианской станции планировалось установить одиннадцать научных приборов под общим названием «полезная нагрузка Гумбольдта»[25], которые будут исследовать геофизику внутреннего строения планеты, но в итоге в первом квартале 2009 года этот проект был полностью отменён[26].

Модуль «Скиапарелли» отделится от орбитального аппарата 16 октября 2016, до его торможения и перехода на орбиту искусственного спутника, и войдет в атмосферу Марса 19 октября со скоростью 21000 км/час. Скорость снижается путём последовательного использования аэродинамического торможения и парашюта. Полное торможение и мягкая посадка проводится ракетным двигателем с помощью навигационной и управляющей системы, учитывающей данные радара который будет постоянно измерять высоту над поверхностью планеты и горизонтальную скорость относительно поверхности[27].

Предложенным местом посадки называлось Плато Меридиана, которое представляет собой относительно плоский участок, расположенный неподалеку от экватора планеты[1].

Для электроснабжения научных приборов используются аккумуляторы, которых хватит на 2-8 суток. Возможности модуля «Скиапарелли» по исследованиям ограничены поскольку нет долговременного источника энергии, а также относительно небольшим пространством для приборов. Однако научные приборы выполнят полезные измерения на поверхности[27], в частности первые измерения электрических полей на поверхности Марса[28].

Ход полёта[править | править вики-текст]

Запланированные этапы полёта «ЭкзоМарс»-2016:

  • 14 марта 2016 — запуск («окно» 14-25 марта) — успех
  • 28 июля 2016 — большая коррекция траектории, которая направит TGO к Марсу
  • 16 октября 2016 — отделение аппарата «Скиапарелли»
  • 19 октября 2016 — посадка «Скиапарелли»; орбитальный аппарат TGO переходит на орбиту спутника Марса
  • декабрь 2016 — коррекции орбиты TGO
  • январь-декабрь 2017 — торможение TGO о верхние слои атмосферы
  • декабрь 2017 — начало выполнения научной программы TGO
  • январь 2019 — начало функционирования TGO в качестве станции-ретранслятора для марсохода и автоматической марсианской станции
  • декабрь 2022 — завершение полёта

Запуск аппарата 2016 года произведён 14 марта в 12:31:42 по московскому времени (9:31:42 UTC) c площадки № 200 космодрома Байконур. Запуск осуществлён ракетой-носителем «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М».

Как и планировалось, состоялось четыре включения двигателей разгонного блока, переводящие космический аппарат на траекторию полёта к Марсу, после чего 14 марта в 23:13 по московскому времени разгонный блок успешно отделился от космического аппарата. Космический аппарат развернул солнечные батареи. Управление было передано Европейскому центру управления космическими полётами, и первый сигнал от аппарата, подтвердивший полный успех запуска и хорошее состояние аппарата, был принят центром на наземной станции ЕКА в Малинди 15 марта в 00:28 по московскому времени.[29][30].

22 апреля проведена плановая проверка работоспособности российского спектрометрического комплекса ACS, которая показала что аппаратура работает в штатном режиме.[31].

Ожидаемое время перелёта к Марсу составляет семь месяцев, аппарат прибудет к Марсу ориентировочно 19 октября 2016 года[7].

Космический аппарат 2018[править | править вики-текст]

Перелётный модуль космического аппарата 2018 года обеспечит полёт к Марсу спускаемого аппарата. Полезной нагрузкой спускаемого аппарата являются автоматическая марсианская станция — поверхностная платформа и марсоход.

Автоматическая марсианская станция[править | править вики-текст]

Марсоход Экзомарс[править | править вики-текст]

Марсоход Экзомарс — высокоавтоматизированный шестиколёсный вездеход, будет весить 270 кг, что примерно на 100 кг больше, чем «Mars Exploration Rovers» НАСА[4]. Также рассматривается уменьшенная версия весом 207 кг[32]. Инструментарий будет состоять из 10 кг полезной нагрузки «Пастер», содержащей, среди других компонентов, 2-метровый подповерхностный бур[33].

Перелётный модуль, разработанный ЕКА, обеспечит полёт спускаемого аппарата к Марсу. Спускаемый аппарат отделится от перелётного модуля непосредственно перед входом в атмосферу. Скорость снижается путём последовательного использования аэродинамического торможения и парашютов. Полное торможение и мягкая посадка проводится ракетными двигателями. После посадки марсоход по трапу съедет с поверхностной платформы и начнёт свою шестимесячную программу исследований [34].

Для борьбы с трудностями дистанционного управления из-за задержки во времени при связи с Землёй Экзомарс будет иметь автономное программное обеспечение для навигации визуального ландшафта, со сжатым стерео-изображением, с установленных панорамных и инфракрасных камер на «мачте» марсохода. Для этого он создаст цифровые навигационные стереокарты с помощью пары камер, после чего автономно найдёт хорошую траекторию пути. Крупноплановые камеры будут использоваться для обеспечения безопасности и предотвращения столкновений, что позволит безопасно проходить около 100 метров в сутки. После мягкой посадки марсохода на поверхность Марса, Марсианский научный орбитальный аппарат будет работать как спутник-ретранслятор данных с марсохода[22].

Выбор места посадки[править | править вики-текст]

Потенциальные места посадки по состоянию на ноябрь 2007 года:

Потенциальные места посадки по состоянию на 1 октября 2014 года:

Все места расположены сравнительно близко к экватору. На следующей стадии анализа будет проводится моделирование с учетом траектории входа в атмосферу, свойств атмосферы и поверхности в каждом потенциальном месте для предсказания вероятности успешной посадки. Сертификацию по крайней мере одного места планируется закончить ко второй половине 2016 года, окончательное решение по месту посадки марсохода ожидается в 2017 году[35].

Для определения оптимального места посадки марсохода, было принято решение запустить Марсианский научный орбитальный аппарат в 2016 году.

Приборы марсохода[править | править вики-текст]

Камеры[править | править вики-текст]

Панорамные камеры системы (PanCam) разработаны для обеспечения марсохода приборами для создания цифровой карты местности и для поиска биологической активности. Набор PanCam включает в себя две камеры с весьма широким углом обзора для мультиспектральных стереоскопических панорамных изображений, и цветную камеру высокого разрешения. PanCam будет оказывать поддержку другому оборудованию, а также использоваться для осмотра труднодоступных мест, таких как кратеры или каменные стены.

Бур[править | править вики-текст]

В составе марсохода есть бур, который служит для сбора образцов грунта. Бур может работать в различных типах почв, а длина его сверла составляет 2 метра[36].

Научное оборудование[править | править вики-текст]
  • Марсианский анализатор органических молекул
  • Инфракрасный спектрометр с формированием изображения (MicrOmega ИК)
  • Марсианский дифрактометр рентгеновских лучей
  • Почвенный радар
  • Инфракрасный спектрометр внутри сверла[37]

Автономная навигация[править | править вики-текст]

Марсоход Экзомарс предназначен для автономной навигации по всей поверхности планеты. Пара стереокамер позволяют марсоходу создавать трёхмерные карты местности, которые он использует для оценки местности вокруг него чтобы избежать препятствия и искать наиболее эффективный маршрута движения[38].

Ракета-носитель[править | править вики-текст]

Первоначально предполагалось, что НАСА предоставит две ракеты Атлас-5, так как было решено выполнить программу за два отдельных запуска[39][40][41].

После выхода НАСА из проекта и подписания договора между ЕКА и Роскосмосом было решено использовать две российские ракеты «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М».

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Статус миссии Экзомарс. — ЕКА. — P. 23.
  2. 1 2 ExoMars Trace Gas Orbiter. Европейское космическое агентство (14 March 2016). Проверено 15 марта 2016.
  3. 1 2 ЕКА предлагает две миссии Экзомарс, Неделя авиации (Aviation Week) (19 октября 2009). Проверено 30 октября 2009.
  4. 1 2 Статус Экзомарса,. 20-е заседание Европейского космического агентства.. — ЕКА.(недоступная ссылка с 05-04-2016 (24 дня))
  5. 1 2 Роскосмос и Европейское космическое агентство подписали договор по «Экзомарсу» 13:58, 14 марта 2013
  6. ExoMars Mission (2018). Европейское космическое агентство (04 March 2016). Проверено 15 марта 2016.
  7. 1 2 «ЭкзоМарс» — 2016
  8. Европейский марсоход Экзомарс…, Космос Сегодня, онлайн (Space Today Onlain). Проверено 10 ноября 2009.
  9. ESA Halts Work on ExoMars Orbiter and Rover, Space News (20 April 2011). Проверено 21 апреля 2011.
  10. Контракт с робототехнической фирмой по строению марсохода. «CanWest News Service». Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  11. НАСА примет участие в европейской программе Экзомарс
  12. Соглашение между ЕКА и Роскосмосом подписали на «МАКС-2009», «Avio News» (20.08.2009). Проверено 8 сентября 2009.
  13. Удар по Марсу ЕКА и Роскосмоса, «Красная Орбита» (20 августа 2009).
  14. Амос, Джонатан. Европейские планы по освоению Марса двигаются вперёд, BBC News (12 октября 2009). Проверено 12 октября 2009.
  15. 1 2 ЕКА дало согласие двум миссиям Экзомарс, Aviation Week (19 октября 2009). Проверено 23 октября 2009.
  16. SPACE.com — ESA Approves Collaborative Mars Program with NASA
  17. Роскосмос начал финансирование миссии «ЭкзоМарс» (рус.), Новости космонавтики (30 декабря 2012). Проверено 6 января 2013.
  18. 1 2 Роскосмос и ЕКА подписали Соглашение о сотрудничестве в области космоса, Роскосмос (14 марта 2013).
  19. Научные цели программы. Европейское космическое агентство (1 ноября 2007). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  20. Дж. Л. Ваго. Десятилетний обзор планетарных наук. — ЕКА.
  21. «Протон-М» с аппаратами миссии «Экзомарс» стартовал с Байконура.
  22. 1 2 Программа «Аврора» — Экзомарс, Европейское космическое агентство (19 января 2007).
  23. Учёные начали работать над научными приборами по проекту «ЭкзоМарс» | РИА Новости. Проверено 27 января 2013. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2013.
  24. ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments. Investigating the Martian atmosphere (англ.), ESA (10 March 2016).
  25. Инструменты и оборудования Экзомарса. ЕКА (1 февраля 2008). Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  26. Амос, Джонатан. «Сократили европейские полеты на Марс», BBC News (15 июня 2009).
  27. 1 2 НАСА-ЕКА программа «Экзомарс». Европейское космическое агентство (15 декабря 2009). Проверено 22 декабря 2009. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  28. Schiaparelli science package and science investigations. Европейское космическое агентство (10 March 2016). Проверено 15 марта 2016.
  29. ExoMars on its way to solve the Red Planet's mysteries. Европейское космическое агентство (14 March 2016). Проверено 15 марта 2016.
  30. Ракета–носитель «Протон» успешно вывела на орбиту научные аппараты миссии «ЭкзоМарс-2016». ГКНПЦ им. М. В. Хруничева (15 March 2016). Проверено 15 марта 2016.
  31. Тестирование российского детектора на борту "ЭкзоМарса" успешно завершено
  32. Экзомарс заходит на старт программы, Международный репортер (17.06.2007).
  33. Удивительная жизнь во льдах, Марсианский Ежедневник (9 августа 2009). Проверено 8 сентября 2009.
  34. http://exploration.esa.int/mars/48088-mission-overview/ ESA — Robotic Exploration of Mars: ExoMars Mission (2018)
  35. http://exploration.esa.int/mars/54708-four-candidate-landing-sites-for-exomars-2018/ Four candidate landing sites for ExoMars 2018
  36. Бур в составе Экзомарса.
  37. Ma-MISS — Инфракрасный спектрометр внутри сверла
  38. Марсоход Экзомарс. ЕКА (4 апреля 2010). Проверено 9 апреля 2010. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  39. NASA and ESA sign Mars agreement, BBC News (8 November 2009). Проверено 9 ноября 2009.
  40. Инициатива создания объединённой программы по исследованию Марса НАСА и ЕКА. NASA (8 июля 2009). Проверено 9 ноября 2009. Архивировано из первоисточника 8 июля 2012.
  41. Работа по программе объединённой миссии НАСА и ЕКА, «Aviation Week» (10 июля 2009). Проверено 9 ноября 2009.

Литература[править | править вики-текст]

Emily Baldwin, Stuart Clark, Daniel Scuka and Karen O’Flaherty. ExoMars MediaKit / Communication, Outreach and Education Group Directorate of Science. ЕКА. — 2016.

Журнал Вестник НПО имени С. А. Лавочкина 2014 № 2 [1]

Ссылки[править | править вики-текст]