Руско-европейска мисия ЕкзоМарс TGO : описание
Остават тъкмо шест месеца до изстрелването на руско-европейската задача “ЕкзоМарс 2016 ” – TGO (Trace Gas Orbiter). След като датата за изстрелване бе оповестена, а тя ще е 14 март 2016 година, време е да направя показване на тази извънредно забавна задача. Още повече, че на нея ще има и българско присъединяване!
Космическа задача “Екзо Марс 2016 ” – Орбитър + демонстрационен спускаем модул е първата задача от стратегия “ЕкзоМарс ”. Мисията се организира взаимно от Русия и Европейската галактическа организация (ЕКА). Самият галактически уред (автоматична междупланетна станция) е планиран и издигнат от Европейската галактическа организация. Русия от своя страна дава ракетата-носител. Научните принадлежности се дават по равно от Русия и ЕКА. Русия и ЕКА са пълноправни участници в плана и всяка от страните ще има пълностоен достъп до всички получени научни данни от задачата.
Мисията стартира с изстрелване на 14 март 2016 година. Ракетата-носител е “Протон-М ” с ускорителен блок “Бриз-М ”. Ракетата “Протон ” има неповторима архитектура – нито една друга ракета в историята на човечеството не е употребила сходна архитектура. Първата степен на ракета “Протон ” се състои от централен контейнер с окислител (диазотен тетроксид). Окислителният контейнер е обкръжен от шест прикачени към него горивни резервоари (горивото е хидразиново). Към всеки от прикачените горивни резервоари има по един мотор, сбор – шест. Диаметърът на главния контейнер с окислител е 4.1 метра, а дружно с останалата част от горивните резервоари е 7.4 метра. Цялата тази архитектура остава обвързвана по време на полета до разделянето на първата степен – т.е. не се изхвърлят странични ускорители.
Втората степен на “Протон-М ” е екипирана с четири мотора и има общоприета цилиндрична форма. Третата степен има индивидуален мотор.
Най-критичната част от полета, а точно вмъкването на “ЕкзоМарс ” в траектория към Марс, ще бъде осъществена от най-горната степен. “Бриз-М ” е съвременна степен, създадена след 90-те години, след разпадането на Съюз на съветските социалистически републики. Тя ще се употребява и за новите съветски ракети “Ангара ”. С комплекса “Протон-М ”, който ще се употребява и при изстрелването на “ЕкзоМарс ”, е в употреба от 7 април 2001 година, когато е първият полет. За разлика от по-стария ускорител “Блок Д ”, “Бриз-М ” заема по-малко пространство в ракетата, което разрешава повече потребен товар. “Бриз-М ” има диаметър 4 метра и поема гориво до 20 тона. Горивото е хидразиново с окислител диазотен тетроксид. Има един главен мотор за ускоряване, 4 мотора за корекции и 12 дребни двигателчета за ориентировка и стабилизация.
За страдание точно “Бриз-М ” се оказва една от главните аргументи за повредите в Русия – от 2008 година са осъществени 48 ракетни изстрелвания, от които четири са приключили с повреда по виновност на “Бриз-М ”.
Ако приемем, че изстрелването на “ЕкзоМарс ” през март 2016 приключи с триумф, ето какъв е графикът на задачата:
Разделение на спускаем уред “Скиапарели ” от орбитален модул ЕкзоМарс ” – TGO:
Влизане на орбиталния модул в първична орбита към Марс:
Влизане на демонстрационен спускаем уред “Скиапарели ” в атмосферата на Марс и кацане:
Работа на спускаемия уред на повърхността на Марс:
Привеждането на орбиталния уред в орбита с надолнище от 74 градуса:
Маневри за снижаването на апоцентъра (най-високата точка от орбитата):
Фаза на еърбрейкинг за в допълнение намаляване на орбитата:
Начало на научната фаза –
Край на задачата –
Научен инструментариум – планувани са общо 4 пакета от научни принадлежности:
Европейски пакети с принадлежности:
– комплект от спектрометри, който работи в границите на необятен обсег на дължини на вълните – от инфрачервени до ултравиолетови. Целта е да се откри съставът на марсианската атмосфера.
– това е камера с висока разграничителна дарба, която ще може да прави фотоси на повърхността на Марс с резолюция 5 метра на пиксел.
Руски пакети с принадлежности:
– наборът от тези принадлежности ще разреши на учените да изследват в елементи химичния състав и структурата на марсианската атмосфера. Те ще работят в инфрачервения диапазон.
– този неутронен детектор ще бъде употребен за картографиране на водорода на марсианската повърхнина за точното определяне на наносите от воден лед. Приборът FREND съдържа и дозиметрически блок, който ще реализира непрекъснат мониторинг на радиационната конюнктура в орбита към планетата Марс. Този дозиметричен блок с име “Люлин-МО ” е основан в Института по галактически проучвания и технологии (ИКИТ) към Българската академия на науките (БАН). Подобен дозиметър ще лети и през 2018 година към идната задача от стратегия “ЕкзоМарс ”, която ще е спускаема.
Ето кои са хората, които стоят зад инструментите: NOMAD се координира от Анн Карин Вандел от белгийския институт по галактическа аерономия. ACS се координира от Олег Корабльов от галактическия институт на Руската академия на науките (РАН). Камерата CaSSIS се управлява от Николас Томас от университета в Берн, Швейцария. FREND се управлява от Игор Митрофанов от ИКИ-РАН. Дозиметрическият блок към FREND се управлява от Йорданка Семкова, ИКИТ-БАН.
:
Този модул ще се отдели от орбиталния отсек три дни преди идването в орбита. По време на тридневното независимо странствуване “Скиапарели ” ще е в положение на хибернация. Ще бъде задействан едвам три часа преди навлизането в атмосферата. Навлизането в атмосферата ще е със скорост 5.8 km/h, при височина 120 километра. При първия стадий (навлизането) “Скиапарели ” ще бъде защитен от топлинен щит, който ще би трябвало да забави скоростта от 35 до 5 Маха. При намаляването на скоростта още повече, до 2 Маха, ще се отвори парашут. Парашутът ще би трябвало да забави скоростта на спускаемия уред до скорост по-малка от тази на звука. Последните стадии от кацането ще бъдат осъществени чрез ретроракети.
“Скиапарели ” ще кацне в равнината Меридиани на Марс. Ние към този момент познаваме тази низина прекомерно добре, тъй като там работи американският марсоход “Опортюнити ”. Понеже равнината е доста плоска, с малко кратери, и съдържа огромно количество хематит, тя е от значим теоретичен интерес. “Скиапарели ” няма да работи дълго – от 2 до 8 дни. Неговата съществена цел е демонстрационна – да се потвърди, че Европейската галактическа организация (ЕКА) разполага с технологиите за осъществяване на сполучливо кацане на повърхността на Марс.
Основната цел на задача “ЕкзоМарс ” – TGO за 2016 година е да бъде открито дали в атмосферата на Марс има газове с възможен биологичен генезис като метан. Мощните принадлежности ще разрешат установяването с акуратност на местоположението, откъдето излизат тези газове.
Като спомагателна цел за тази задача е да служи като взаимозависимост сред марсохода “Пастьор ”, който ще бъде изстрелян през 2018 година при реализирането на втората част от стратегия “ЕкзоМарс ”.
Източници: ESA, Sci-Lib, ИКИ-РАН.
