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 технических 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 ESA, 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 ESA

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. 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

Два из четырех научных приборов на борту TGO созданы в ИКИ РАН и представляют российский вклад в проект.

  • Спектрометрический комплекс АЦС/ACS (Atmospheric Chemistry Suite) для исследования атмосферы. Разработка ИКИ РАН. Научный руководитель: член-корреспондент РАН Олег Игоревич Кораблёв (ИКИ РАН)
  • Нейтронный детектор ФРЕНД/FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) для поиска водородсодержащих соединений в верхнем слое грунта. Разработка ИКИ РАН. Научный руководитель: д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов (ИКИ РАН)
  • Спектрометрический комплекс NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) для исследования атмосферы
  • Комплекс камер для проведения стереосъёмки поверхности CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System)

«ЭкзоМарс-2022»

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 ESA, 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.

Два из девяти научных приборов созданы в ИКИ РАН и представляют российский вклад в проект:

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

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.

  • Камеры для служебной и научной съёмки ТСПП/TSPP
  • Блок электроники БИП/BIP 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
  • Фурье-спектрометр ФАСТ/FAST для атмосферных исследований: регистрации малых составляющих атмосферы (метан и т.д.), мониторинга температуры и аэрозолей, исследования минералогического состава поверхности
  • Многоканальный диодно-лазерный спектрометр М-ДЛС/M-DLS для мониторинга химического и изотопного состава атмосферы
  • Пассивный радиометр РАТ-М/RAT-M для измерения температуры поверхности до глубины 1 м
  • Нейтронный и гамма-спектрометр АДРОН-ЭМ/ADRON-EM с блоком дозиметрии для исследования распределения воды в поверхностном слое грунта, элементного состава поверхности на глубине 0,5–1 м, и дозиметрии
  • Сейсмометр СЕМ/SEM
  • Пылевой комплекс ПК/PK для изучения пыли вблизи поверхности; включает ударный датчик, нефелометр, электростатический детектор
  • Газовый хроматограф и масс-спектрометр МГАК/MGAK для измерения малых составляющих атмосферы, инертных газов, и их изотопных отношений    
  • Магнитометр МЕГРЭ/MAIGRET
  • Радиоэксперимент для исследований внутреннего строения Марса LARA. Разработка ESA
  • Эксперимент HABIT по изучению обитаемости Марса, нацеленный на поиск жидкой воды, исследований УФ-излучения и температуры. Разработка ESA

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 (ESA)
  • Научный руководитель проекта, миссия «ЭкзоМарс-2020» с европейской стороны: Хорхе Ваго (ESA)

ЭкзоМарс-2016

Статус: работает

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

SCN: 41388

NSSDC ID: 2016-017A

ЭкзоМарс-2022

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