Нейтронный детектор ФРЕНД и спектрометрический комплекс АЦС, созданные в ИКИ РАН, получили первые данные во время работы на высокоэллиптической орбите вокруг Марса.

20-28 ноября научные приборы на борту аппарата Trace Gas Orbiter (TGO) миссии «ЭкзоМарс-2016» провели первые проверочные измерения на высокоэллиптической орбите вокруг Марса (так называемая Mars Capture Orbit — орбита захвата). Двигаясь на ней, аппарат приближается к поверхности планеты на 230-300 км и удаляется почти на 98 000 км. Период орбиты — почти 4,2 суток; таким образом, за время этих наблюдений TGO совершил 2 витка по орбите.

В состав научной нагрузки орбитального аппарата входят четыре прибора: два спектрометрических комплекса ACS и NOMAD, нейтронный детектор FREND и комплекс камер высокого разрешения CaSSIS. ACS (АЦС) и FREND (ФРЕНД) представляют российский вклад в научную нагрузку аппарата.

Нейтронный детектор ФРЕНД предназначен для измерения потока нейтронов, идущих от поверхности Марса, измерения содержания водорода и воды в грунте планеты и мониторинга радиационной обстановки на орбите вокруг планеты. Он был впервые включен для научных измерений во время перелета к Марсу, два из его детекторов вели мониторинг радиационной обстановки на трассе полета.

ФРЕНД был отключен 15 сентября перед началом торможения, снова включен 31 октября после выхода TGO на высокоэллиптическую орбиту вокруг Марса и провел несколько сеансов наблюдений нейтронного альбедо Марса в перицентрах. Измерения на такой орбите также крайне важны, т.к. позволяют видеть переменность потоков частиц на удалении и при сближении с планетой. Это хорошо видно на данных дозиметрического модуля, демонстрирующего значимые провалы темпа счета в перицентрах, из-за затенения неба Марсом. Кроме того, эти данные отражают переменность потоков космических лучей.

Средний темп счета быстрых нейтронов в сци...

Средний темп счета быстрых нейтронов в сцинтиляционном детекторе ФРЕНД при пролете перицентров Марса © Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/ФРЕНД/ИКИ

ФРЕНД будет продолжать работать большую часть времени нахождения на высокоэллиптической орбите для мониторинга потоков космических лучей и увеличения статистической значимости измерений в перицентрах Марса.

Комплекс АЦС включает три спектрометра, соединенных общим механическим, температурным и электронным интерфейсом. Спектрометр НИР (NIR от Near-Infrared) ближнего инфракрасного диапазона высокого разрешения предназначен для мониторинга вертикальных профилей и распределения водяного пара, исследования дневного свечения молекулярного кислорода, поиска ночных свечений, вызываемых фотохимическими процессами в атмосфере Марса. Спектрометр МИР (Mid-Infrared) работает в среднем инфракрасном диапазоне и будет измерять содержание метана, отношения дейтерия к водороду, малых составляющих атмосферы и аэрозолей. Третий прибор ТИРВИМ работает в тепловом ИК-диапазоне, его основная задача будет состоять в мониторинге профилей температуры в атмосфере и измерении содержания аэрозоля при наблюдениях в надир.

За время полета по нескольким тестовым включениям удалось провести калибровку всех трех спектрометров, в том числе влияние температурного дрейфа, определение оптимального направления оси комплекса, а также составить программы считывания, расшифровки и предварительной обработки данных. Данные прибора НИР оказались ценными и с точки зрения научного результата — по ним можно в подробностях изучить линии в спектре Солнца в области 1,38 мкм, записанный впервые с таким высоким разрешением вне атмосферы Земли.

При включениях 23–28 ноября комплекс АЦС был ориентирован именно в надир, то есть «вниз», к поверхности планеты. Первые данные прибора ТИРВИМ были получены и обработаны 23 ноября. Первый спектр показал, в частности, что наблюдаемая в тот момент область находилась близко к полудню, и температура поверхности составила около 0 градусов Цельсия (достаточно высокая для Марса). О свойствах или составе пыли можно судить по виду непрерывного спектра в области 9 мкм. Видны, конечно, и полосы поглощения углекислого газа, основного компонента марсианской атмосферы.

Спектр марсианской атмосферы, полученный прибор...

Спектр марсианской атмосферы, полученный прибором ТИРВИМ спектрометрического комплекса АЦС © Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ

Сейчас все научные приборы на борту TGO находятся в «спящем режиме», питание подается только на нагреватели. В начале 2017 года планируется перевести аппарат на эллиптическую орбиту с периодом 1 сол (чуть больше одних земных суток), после чего начнется фаза торможения с помощью атмосферы.

Пролет TGO по высокоэллиптической орбите (...

Пролет TGO по высокоэллиптической орбите © Роскосмос/ЕКА/ЭкзоМарс/АЦС/ИКИ


Проект «ЭкзоМарс» — совместный проект Роскосмоса и Европейского космического агентства по исследованию Марса, его поверхности, атмосферы и климата с орбиты и на поверхности планеты. Он откроет новый этап исследования космоса для Европы и России.

Сайт проекта «ЭкзоМарс», поддерживаемый ИКИ РАН