ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

ЭКЗОМАРС/EXOMARS
© ESA/ATG medialab
В поисках воды и жизни на Красной планете

«ЭкзоМарс» (ExoMars) — совместный российско-европейский проект по исследованию Марса с орбиты искусственного спутника и поверхности планеты. Реализуется в два этапа с запусками космических аппаратов в 2016 и 2022 годах.

Соглашение о сотрудничестве в области исследования Марса и других тел Солнечной системы робототехническими средствами между Федеральным космическим агентством России (Роскосмос) и Европейским космическим агентством (ЕКА) было подписано 14 марта 2013 г.

Соглашение закрепляет участие России в проекте «ЭкзоМарс» и подразумевает дальнейшие возможные проекты в области исследований Юпитера и Луны.

Соглашение предусматривает полноправное участие российских ученых и инженеров во всех международных научных и техническим группах, которые создаются в рамках проекта «ЭкзоМарс», а также равные права российских и европейских участников проекта на научные данные. Россия участвует в выведении аппаратов в космос и в научной программе проекта. В рамках обоих этапов в России будет создан объединенный с ЕКА наземный научный комплекс проекта «ЭкзоМарс» для приёма и обработки научной информации.

Научные задачи

  • Исследовать состав атмосферы и климат планеты с орбиты, в том числе ответить на вопрос о том, сколько и как распределен в атмосфере метан.
  • Изучить возможный вулканизм Марса с орбиты, измеряя содержание вулканических газов в атмосфере.
  • Изучить с орбиты распространенность воды в подповерхностном слое вещества с высоким разрешением.
  • Изучить внутреннее строение и климат Марса с его поверхности.
  • Определить, являются ли условия на поверхности Марса теоретически пригодными для существования жизни.
  • Разведать районы посадки.
  • Провести мониторинг радиационной обстановки на пути к Марсу, на орбите и поверхности планеты.
  • Создать объединенный с ЕКА наземный комплекс приема данных и управления межпланетными миссиями.

Миссия

Два этапа проекта «ЭкзоМарс» — две миссии, включающие несколько космических аппаратов с различными комплексами научных приборов.

«ЭкзоМарс-2016»

Главная цель миссия — изучение Марса с орбиты его искусственного спутника. Миссия состоит из двух аппаратов:

  1. Trace Gas Orbiter (TGO,  «Орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы»). Разработка ЕКА, участие России в комплексе научной аппаратуры
  2. «Скиапарелли» (Schiaparelli или EDM, «Entry, Descent, and Landing Demonstrator Module», «Модуль для демонстрации возможности входа в атмосферу, спуска и посадки») — экспериментальный аппарат для отработки технологий посадки. Разработка ЕКА

14 марта 2016 связка аппаратов миссии «ЭкзоМарс-2016» была успешно выведена в космос. 19 октября 2016 орбитальный аппарат TGO вышел на высокоэллиптическую орбиту вокруг Марса c высотой 101 000 х 3 691 км и периодом 4,2 сола (марсианских суток). Посадка модуля «Скиапарелли» на Марс в тот же день завершилась нештатно, научная аппаратура не дала результатов.

Научные наблюдения на борту орбитального аппарата TGO начались весной 2018 года. С 15 марта 2017 по 20 февраля 2018 г. аппарат находился на стадии «аэробрейкинга» — торможения с помощью атмосферы для понижения высоты орбиты. Круговая рабочая орбита с высотой примерно 400 км над поверхностью планеты была сформирована к середине апреля 2018 г.

Основная научная миссия TGO началась в августе 2018 г. и запланирована до 2022 г. Но после прибытия к Марсу аппаратов миссии «ЭкзоМарс-2020» TGO будет работать в качестве станции-ретранслятора для связи с Землёй.

Научные задачи TGO

  • Регистрация малых составляющих марсианской атмосферы, в том числе метана.
  • Картирование распространенности воды в верхнем слое грунты с высоким пространственным разрешением порядка десятков км.
  • Стереосъёмка и подготовка к посадке марсохода в рамках второго этапа проекта.

Комплекс научной аппаратуры TGO

Четыре научных прибора на борту TGO, два из которых созданы в ИКИ РАН и представляют российский вклад в проект

  • АЦС/ACS (Atmospheric Chemistry Suite) — Спектрометрический комплекс для исследования атмосферы. Разработка ИКИ РАН.
  • ФРЕНД/FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) — Нейтронный детектор для поиска водородсодержащих соединений в верхнем слое грунта. Разработка ИКИ РАН.
  • NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) — Спектрометрический комплекс для исследования атмосферы.
  • CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System)— Комплекс камер для проведения стереосъёмки поверхности.

«ЭкзоМарс-2020»

В ходе второго этапа исследования Марса продолжатся уже на поверхности планеты. Миссия также включает два аппарата:

  1. Автоматический марсоход «Розалинд Франклин» («Rosalind Franklin») с комплексом научной аппаратуры «Пастер» («Pasteur»). Разработка ЕКА, участие России в комплексе научной аппаратуры
  2. Посадочная платформа «Казачок» («Kazachok»), которая должна доставить марсоход на поверхность Марса. После схода марсохода платформа начнёт работать как долгоживущая автономная научная станция для изучения состава и свойств поверхности и атмосферы планеты. Разработка России, участие ЕКА в научной нагрузке

Комплекс научной аппаратуры «Пастер» на борту марсохода «Розалинд Франклин»

Задача экспериментов на борту марсохода — тщательно изучить район, где сядет марсоход, с геологической точки зрения, с помощью оптических камер различного разрешения, спектрометров, радара и аналитических приборов. Бур на борту марсохода способен брать образцы грунта с глубины до 2 метров.
Девять научных приборов, два из которых созданы в ИКИ РАН и представляют российский вклад в проект.

  • PanCam (The Panoramic Camera) — Комплекс камер для панорамной съёмки поверхности 
  • ИСЕМ/ISEM (Infrared Spectrometer for ExoMars) — Инфракрасный спектрометр для исследования поверхности Марса
    Разработка ИКИ РАН
  • CLUPI (Close - UP Imager) — Комплекс камер для получения снимков высокого разрешения с близкого расстояния
  • WISDOM (Water Ice and Subsurface Deposit Observation On Mars)  — Радар для исследования состава грунта
  • АДРОН-РМ/ADRON-RM — Нейтронный спектрометр для регистрации нейтронного альбедо и поиска водорода и водородсодержащих соединений в грунте
    Разработка ИКИ РАН
  • Ma_MISS (Mars Multispectral Imager for Subsurface Studies) — Спектрометрический прибор  для исследования состава грунта в месте взятия проб
  • MicrOmega — Видимый и инфракрасный спектрометр
  • RLS (Raman Spectrometer) — Рамановский спектрометр
  • MOMA (Mars Organic Molecule Analyser) — Комплекс масс-спектрометров

Комплекс научной аппаратуры на борту посадочной платформы «Казачок»

Посадочная платформа доставит на поверхность планеты марсоход и после его схода начнёт работать как автономная научная станция, чтобы:

  • провести фотосъёмку в месте посадки,
  • выполнить долговременный мониторинг климата и атмосферные исследования,
  • исследовать распределение подповерхностной воды в месте посадки,
  • изучить круговорот летучих веществ между грунтом и атмосферой,
  • провести мониторинг радиационной обстановки,
  • исследовать внутреннее строение Марса.

Комплекс научной аппаратуры на посадочной платформе включает тринадцать научных приборов, большинство из которых создаются в России. Два прибора созданы в Европе и представляют европейский вклад в проект.

  • ТСПП/TSPP — камеры для служебной и научной съёмки
  • БИП/BIP — блок электроники для сбора научных данных и управления научной аппаратурой
  • МТК (Метеокомплекс) — комплекс датчиков для измерений на спуске  и собственно метеокомплекс с датчиками температуры, давления, ветра, влажности, пыли, освещенности, датчик магнитного поля, и микрофон для записи звуков Марса
  • ФАСТ/FAST —Фурье-спектрометр для атмосферных исследований: регистрации малых составляющих атмосферы (метан и т.д.), мониторинга температуры и аэрозолей, исследования минералогического состава поверхности
  • М-ДЛС/M-DLS — многоканальный диодно-лазерный спектрометр для мониторинга химического и изотопного состава атмосферы
  • РАТ-М/RAT-M — пассивный радиометр для измерения температуры поверхности до глубины 1 м
  • АДРОН-ЭМ/ADRON-EM — нейтронный и гамма-спектрометр с блоком дозиметрии для исследования распределения воды в поверхностном слое грунта, элементного состава поверхности на глубине 0,5–1 м, и дозиметрии
  • СЕМ/SEM— сейсмометр
  • ПК/PK (Пылевой комплекс) — изучение пыли вблизи поверхности; комплекс включает ударный датчик, нефелометр, электростатический детектор
  • МГАК/MGAK — газовый хроматограф и масс-спектрометр для измерения малых составляющих атмосферы, инертных газов, и их изотопных отношений    
  • МЕГРЭ/MAIGRET — магнитометр    
  • LARA — радиоэксперимент для исследований внутреннего строения Марса
    Разработка ЕКА
  • HABIT — эксперимент по изучению обитаемости Марса, нацеленный на поиск жидкой воды, исследований УФ-излучения и температуры
    Разработка ЕКА

Головные организации и руководители

  • Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» (ГК «Роскосмос»)
  • Европейское космическое агентство (European Space Agency, ESA/ЕКА)
  • АО «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина» (АО «НПО Лавочкина»): головная организация по техническому обеспечению проекта «ЭкзоМарс» с российской стороны
  • Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН): — головная организация по научной нагрузке проекта «ЭкзоМарс» с российской стороны
  • Научный руководитель проекта с российской стороны: академик РАН Лев Матвеевич Зелёный (ИКИ РАН)
  • Научный руководитель проекта, миссия «ЭкзоМарс-2016» с европейской стороны: Хакан Сведхем (ЕКА)
  • Научный руководитель проекта, миссия «ЭкзоМарс-2020» с европейской стороны: Хорхе Ваго (ЕКА)
  • Научный руководитель экспериментов ACS (TGO/«ЭкзоМарс-2016») и ISEM («Пастер»/«ЭкзоМарс-2020»): член-корреспондент РАН Олег Игоревич Кораблёв (ИКИ РАН)
  • Научный руководитель экспериментов FREND (TGO/«ЭкзоМарс-2016») и ADRON-RM и ADRON-EM («Пастер»/«ЭкзоМарс-2020»): д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов (ИКИ РАН)
  • TBD

Коллаборация

  • TBD

Тэги

ЭкзоМарс-2016

Статус: работающий

Запуск: 14.03.2016, 12:31 мск, космодром Байконур, РН «Протон-М» / РБ «Бриз-М»

Головное космическое агентство: ГК «Роскосмос», ESA

SCN: 41388

NSSDC ID: 2016-017A

ЭкзоМарс-2020

Статус: подготовка к запуску

Запуск: 2022, космодром Байконур, РН «Протон-М» / РБ «Бриз-М» (предполагаемый)

Головное космическое агентство: ГК «Роскосмос», ESA

Основной сайт: http://exomars.cosmos.ru

Новости ЭкзоМарс