Проект «ЭкзоМарс» закрыт, сотрудничество «Роскосмоса» и ESA официально прекращено. Теперь сторонам предстоит забрать себе свои компоненты. Мы спросили одного из руководителей проекта, что кому достанется, и смогут ли когда-то эти части общего проекта добраться до Марса.
Аппарат «Экзомарс» можно разделить на российскую и европейскую половины — посадочную платформу «Казачок» и марсоход «Розалинд Франклин» , хотя это довольно грубое деление: в составе российской платформы есть европейские компоненты, и наоборот, на ровере есть приборы, созданные российскими учеными.
Посадочная платформа и марсоход: вид после посадки / НПО имени Лавочкина
Задачи посадочной платформы «ЭкзоМарса», в отличие от американских «небесных кранов» , не ограничивались только тем, чтобы доставить марсоход в целости и сохранности на поверхность Марса. Она должна была стать полноценной исследовательской станцией, которая усилила бы научные возможности ровера — за счет одновременных измерений в двух разных точках.
ЭкзоМарс — в поисках жизни
Всего на посадочной платформе 13 приборов (. pdf ). В их числе — видеокамеры, метеостанция, устройства для измерения радиации, магнитных полей и сейсмических колебаний, спектрометры для определения состава атмосферы (в том числе метана ), датчики нейтронов, подобные прибору ДАН на борту «Кьюриосити». В составе научной нагрузки два европейских инструмента — бельгийский радиоэксперимент LaRa (изучение внутреннего строения планеты) и созданный в университете Абердина прибор HABIT , цель которого — проверить, насколько современная марсианская среда пригодна для жизни, то есть оценить доступность воды, уровень ультрафиолетовой радиации и другие параметры.
Однако, даже если представить себе, что этот аппарат окажется на Марсе в одиночку, без ровера, его возможностей будет недостаточно для значимой исследовательской программы, считает Кораблев.
«Я, как специалист по Марсу, должен констатировать, что самостоятельно без ровера тут мало что можно сделать достаточно интересного. Платформа очень красиво „смотрелась“, когда она была вместе с ровером, когда планировались совместные исследования с двух аппаратов, одновременные измерения в двух разных точках, — говорит ученый. — Если она станет неподвижной установкой, научную аппаратуру и задачи желательно несколько пересмотреть».
По его мнению, следовало бы добавить «какой-то небольшой подвижный элемент», либо пересмотреть акценты всей программы. «Если серьезный пересмотр невозможен — по финансовым причинам или по срокам — нужно усилить параметры приборов, расширить их возможности. Например, тех, что нужны для исследования внутреннего строения Марса. Тогда эта неподвижная станция выполнит эту важную задачу самостоятельно», — говорит Кораблев.
Однако проблема в том, что посадочная платформа, оставшись без европейских компонентов не сможет ни долететь до поверхности Марса, ни работать на ней.
Перелетный модуль, адаптер и десантный модуль «ЭкзоМарса» / НПО имени Лавочкина
В поисках жизни на Красной планете: ЭкзоМарс (ExoMars)
Аппарат, который должен был отделиться от ракеты «Протон» после выхода на орбиту, чем-то напоминает матрешку: внутри головной части «Протона» спрятаны перелетный модуль, десантный модуль (и адаптер, их соединяющий). Солнечные батареи перелетного модуля обеспечивают весь аппарат энергией в перелете к Марсу, а его двигатели — корректируют траекторию. Однако перелетный модуль создан европейцами — германской компанией OHB . Если по условиям «развода» ESA оставит эту часть аппарата себе, десантный модуль в одиночку не сможет добраться до Марса, перелетный модуль придется создавать заново.
Посадка десантного модуля без европейцев тоже невозможна: парашюты модуля созданы в Италии и США. Наконец, главный бортовой компьютер посадочной платформы (унаследованный от модуля «Скиапарелли» ), радар и радиостанция, и программное обеспечение — тоже созданы по заказу ESA.
Разделение ответственности между «Роскосмосом» и ESA по компонентам космического аппарата «ЭкзоМарс-2022» НПО Лавочкина
По словам Кораблева, на доработку комплекса научной аппаратуры до уровня, который сделает сольное путешествие платформы осмысленным, может хватить двух лет до следующего стартового окна. «Хотя это очень приблизительный расчет, у нас на согласование технического задания может уходить до полугода. Кроме того, режим санкций может сказаться и на нашей отрасли, мы можем не найти каких-то компонентов», — говорит он.
Однако как быстро можно будет заменить «большие» компоненты — парашют, перелетный модуль, бортовой компьютер, радиокомплекс — он прогнозировать не берется.
«Сделать парашют и компьютер недолго, но отработка систем, испытания занимают годы. Вспомните, сколько раз рвался парашют „ЭкзоМарса“ на испытаниях. Отработка — самое главное, нужен софт, который должен учитывать все ситуации, а не думать, что когда что-то такое там дернулось, то значит мы сели, как получилось со „Скиапарелли“, где компьютер решил , что аппарат уже на поверхности», — говорит Кораблев.
«Но как именно все это будет делаться и будет ли — говорить преждевременно, потому что пока никаких решений о самостоятельном развитии этого проекта пока не принято», — напоминает он.
Что будет с «Розалинд Франклин» пока тоже не ясно. ESA объявило, что будет искать альтернативные варианты его доставки, но перечень вариантов очень короток: до недавнего времени — до успеха первой китайской марсианской миссии — опыт успешных посадок на Марс был только у NASA.
По мнению Кораблева, американцы, если они согласятся доставить ровер к месту назначения, вряд ли будут пытаться воспроизвести прежнюю идеологию миссии.
«Они не будут воспроизводить посадочную платформу, они дадут что-то свое, готовое, не будут ничего изобретать. Например, могут предложить технологию „небесного крана“, SkyCrane, который сажал „Кьюриосити“ и „Персеверанс“. Он переразмерен, грузоподъемность у него существенно больше, чем требуется, но они могут добавить какую-то площадку, на которой будет стоять марсоход. Но никто не будет ничего разрабатывать с нуля, может что-то и добавить, потому что там будет большой запас по сажаемой массе», — говорит ученый.
Он надеется, что два российских прибора , установленных на европейском марсоходе, там и останутся.
«По крайней мере, таково желание ученых, которые до сих пор остаются одной командой и полагают, что марсоход останется как есть, и не будут ничего из него выкидывать, — говорит Кораблев. — Мы очень сожалеем о потраченных усилиях команды. Это очень много лет работы, и неплохой результат, который теперь имеет туманную перспективу, учитывая, что фундаментальная часть российской космической программы подверглась сокращению. Я пережил и „Фобос-Грунт“ , и „Марс-96“ , и хотя причины разные, но результат один».
Илья Ферапонтов
Источник: dzen.ru
«ЭкзоМарс». В поисках жизни на Марсе
«ЭкзоМарс» – это многоцелевая европейская миссия, предназначенная для изучения Марса. Эта работа будет происходить как на поверхности планеты, так и на околомарсианской орбите. Программа работы миссии разбита на два этапа.
Компоненты первой фазы, «Trace Gas Orbiter» (TGO) и «Скиапарелли» (спускаемый аппарат), прибыли на Марс в октябре 2016 года. «Скиапарелли» потерпел неудачу при посадке, однако TGO находиться в отличном состоянии. В настоящее время он проводит научные исследования. И будет использоваться в качестве ретранслятора в период работы второго этапа программы. Им станет высадка на Марсе марсохода и поверхностной площадки. Ожидается, что запуск этого оборудования к Марсу произойдет в августе 2020 года.
Миссия «ЭкзоМарс»
Программа «ЭкзоМарс» обрела особое значение в июне 2018 года. Когда марсоход НАСА «Curiosity» снова показал наличие под поверхностью Марса древних органических молекул. Были обнаружены содержащие углерод вещества, которые могут быть связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов.
Эхолот «ЭкзоМарс» может заглянуть глубже под поверхность Марса. Туда, где излучение и ветер не смогут разрушить хрупкие образцы. Возможно, там будет обнаружено еще больше органических веществ. «ЭкзоМарс» будет оснащен специальным набором инструментов, предназначенных для поиска органических молекул.
В частности, он будет искать липиды и органические вещества, которые имеют хиральность. И определять количественное соотношение «левых» и «правых» молекул. Значительное превышение количества одних над другими может означать, что они производятся живыми организмами. Поскольку в случае их неорганического происхождения их должно быть примерно поровну.
Ученым также достаточно интересна ситуация с выбросами метана, наблюдаемыми на поверхности Марса марсоходом «Curiosity». Метан может быть признаком активности микроорганизмов. Или же признаком геологической активности. Об этом трудно судить по нескольким наблюдениям. TGO миссии «ЭкзоМарс» как раз и предназначен для поиска метана.
И других второстепенных составляющих атмосферы Марса в глобальном масштабе. Ожидается, что со временем орбитальный аппарат предоставит информацию о всех видах газов, составляющих атмосферу Марса. А также их распространенности и изменении уровней по сезонам и по регионам.
«Trace Gas Orbiter» и «Schiaparelli»
Цель орбитального аппарата миссии (TGO) – поиск второстепенных и не слишком обильных компонентов атмосферы Марса. Марсианская атмосфера в основном состоит из двуокиси углерода. Но концентрации других молекул плохо изучены. Например, метан – признак биологической или геологической активности – получил разные оценки концентрации при анализе данных, полученных с помощью разных наземных телескопов.
Марсоход «Curiosity» тоже производил измерения уровня метана на поверхности. Но более глубокий взгляд на Марс, который произойдет с использованием TGO, даст ученым лучшее представление о источнике или источниках обнаруженного на Красной планете метана.
«Метан является маложивущим химическим соединением по геологическим масштабам времени. Его присутствие подразумевает наличие активного, постоянно работающего источника пополнения. Однако пока неясно, является ли природа этого источника биологической. Или же она имеет химическую природу», – говорится в сообщении ЕКА. «Организмы на Земле выделяют метан, когда перерабатывают питательные вещества. Однако другие чисто геологические процессы, такие как окисление некоторых минералов, также производят метан».
«Trace Gas Orbiter» и «Schiaparelli» полетели в космос вместе 14 марта 2016 года с помощью ракеты-носителя «Протон» с космодрома Байконур, Казахстан. «Trace Gas Orbiter» успешно вышел на орбиту Марса 19 октября 2016 года, В тот же день, при попытке опуститься на поверхность Марса «Schiaparelli» потерпел неудачу.
Исследование ESA, произведенное в 2017 году, показало, что крушение «Schiaparelli» произошло из-за сбоя, произошедшего при обмене данных.
Миссия «ExoMars 2020»
Миссия «ExoMars 2020» будет включать в себя европейский марсоход и российскую поверхностную платформу. Марсоход будет искать данные о потенциальных признаках существования жизни на Марсе. В частности, будут оцениваться среды, в которых могла присутствовать жидкая вода. Также марсоход будет иметь сверло. Которое сможет проникать на глубину до 2 метров ниже поверхности.
Марсоход и поверхностная платформа будут запущены на Марс вместе, внутри европейского несущего модуля. При спуске на поверхность российский модуль отделится от носителя и опустит на поверхность Марса марсоход и поверхностную платформу. Для этого маневра будут использоваться парашюты и двигатели. Это позволит снизить скорость снижения при посадке.
После посадки марсоход покинет посадочную платформу. И начнет перемещаться по Марсу в поисках органического материала. Поверхностная платформа (которая является стационарной), как ожидается, будет работать около года. Платформа будет фотографировать посадочную площадку, следить за местной погодой, исследовать внутренний состав Марса.
Также будут проводиться исследования атмосферы. Платформа будет анализировать распределение и подземных вод вокруг посадочной площадки. Это позволит произвести сравнение с данными, полученными от TGO.
Задачи миссии
«Главная наша задача – опустить марсоход на поверхность на участке, имеющем высокий потенциал для поиска хорошо сохранившегося органического материала, особенно из самой ранней истории планеты», – заявило ЕКА.
«Марсоход определит физические и химические свойства марсианских образцов, в основном из подповерхностного слоя. Подземные образцы, скорее всего, будут иметь сохранившиеся биомаркеры. Поскольку слабая марсианская атмосфера обеспечивает небольшую защиту от радиации и фотохимии на поверхности. Образцы будут браться с разных глубин, максимум до двух метров».
В январе 2018 года пакет инструментов для обнаружения жизни успешно нашел микробы в канадской Арктике. Ее можно считать аналогом условий Марса. Испытания продолжаться уже непосредственно на марсоходе. Интеграция приборов в марсианскую лабораторию ожидается в 2019 году.
Участок для посадки выберут примерно за шесть месяцев до запуска миссии. Первоначально предполагалось, что марсоход будет запущен в 2018 году. Рабочая группа по отбору посадочных мест ESA рекомендовала совершить посадку в регионе Oxia Planum. ESA вновь пришлось делать выбор посадки из-за двухлетней задержки миссии. В 2017 году Oxia Planum и Mawrth Vallis были выбраны в качестве полуфиналистов.
Оба региона имеют множество древних камней и возможных районов, где процветали древние микробы.
Источник: alivespace.ru
Финальные испытания миссии ExoMars 2022. ЕКА и Роскосмос готовятся к запуску
Европейское космическое агентство (ЕКА) и Роскосмос готовятся к запуску в 2022 году следующей миссии в рамках совместной программы ExoMars, которая в настоящее время проходит финальные испытания перед отправкой в Казахстан для запуска к Марсу в сентябре следующего года.
В рамках астробиологической миссии 2022 года долгожданный марсоход «Розалинда Франклин» приземлится на Марсе с помощью российского посадочного модуля «Казачок». Посадочный модуль также будет проводить эксперименты на поверхности Марса после начало работы «Розалинды Франклин». Два аппарата будут работают вместе для поиска признаков прошлой жизни на Красной планете.
ExoMars 2022 в финальном тестировании
После задержек строительства, пропущенных «стартовых окон» к Марсу и пандемии COVID-19 «Розалинд Франклин», «Казачок» и другие системы миссии ExoMars 2022 завершили важные этапы испытаний перед отправкой в Казахстан для запуска на ракете «Протон» в следующем году.
Множественные неудачные испытания парашюта в 2019 и 2020 годах заставили инженеров несколько раз перепроектировать систему, что привело к успешным испытаниям во время сброса и раскрытия парашютов 24 и 25 июня 2021 года. Новая конструкция парашюта, если она окажется безопасной в дополнительных испытаниях, будет использоваться для торможения модуля «Казачок» с марсоходом «Розалинда Франклин» во время спуска на поверхность Марса.
Пока продолжались испытания «Розалинды Франклин» и связанных с ней систем посадки, ЕКА использовало тестовый марсоход, названный «Модель наземных испытаний» (GTM), для исследования наземных операций, научных инструментов и передвижения/преодоления по местности.
Тестирование GTM проводится в центре ALTEC в Турине, Италия. Команды ЕКА провели испытания с камерами марсохода NavCam, LocCam, PanCam и CLUPI, которые будут использоваться «Розалиндой Франклин» для передвижения по марсианской местности.
Наряду с четырьмя камерами, ЕКА также проверило ряд инструментов, которые будут необходимы для сбора образцов, бурения на Марсе и передвижения по сложной местности. Тестировались инструменты, как WISDOM, MicrOmega, Raman, MOMA и «Большая Дрель». Они будут всесторонне протестированы на GTM, чтобы подготовить команды ESA к миссии.
Помимо ALTEC, ЕКА также завершило тестирование баланса всего пакета модулей ExoMars 2022 в чистых помещениях Thales Alenia Space в Каннах, Франция.
Чтобы оставаться на номинальной траектории во время полета к Марсу, космический аппарат ExoMars 2022, состоящий из модуля-носителя, спускаемого аппарата (кожух и теплозащитный экран), посадочного модуля «Казачок» и марсохода Rosalind Franklin, будет вращаться с постоянной скоростью 2,75 об/мин.
Проверка баланса АМС гарантирует, что внутри и снаружи космического аппарата нет ничего, что могло бы заставить его двигаться неравномерно или «качаться» на курсе.
Ожидается, что «Розалинда Франклин» и «Казачок» отправятся на космодром Байконур в ближайшие месяцы. Прибыв туда, они пройдут последние приготовления к запуску, включая накатку обтекателя и стыковку с ракетой-носителем «Протон».
«Розалинд Франклин» и «Казачок»
В 2001 году ЕКА начало программу ExoMars с планом по отправке марсохода на Марс в 2009 году и миссии по возврату образцов с Марса в последующие годы.
Эти первоначальные планы программы ExoMars в конечном итоге были отменены. Однако в 2009 году Российское Федеральное космическое агентство и ЕКА подписали контракт на совместную работу в рамках двух отдельных миссий по исследованию Марса. В то время Россия планировала отправить свою миссию «Фобос-Грунт» на марсианский спутник Фобос. Эта миссия будет запущена в 2011 году, и из-за отказа верхней ступени окажется на низкой околоземной орбите и затем разрушится в атмосфере Земли.
В апреле 2011 года марсоход MAX-C, еще один марсоход ExoMars, разрабатываемый ЕКА вместе с марсоходом ExoMars (ныне «Розалинд Франклин»), был официально отменен, и было решено, что только один марсоход будет отправлен на Марс.
Марсоход ExoMars должен был быть разработан ЕКА и включать в себя множество инструментов от других агентств, компаний и партнеров ЕКА. В то время НАСА было настроено участвовать в разработке и эксплуатации марсохода на Марсе, но из-за ограничений бюджета на 2013 финансовый год участие НАСА в ExoMars прекратилось.
После того, как Роскосмос стал полноправным партнером ЕКА, был разработан окончательный план ExoMars. Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter, который был частью ExoMars в течение нескольких лет, должен был быть запущен раньше, чем марсоход и посадочный модуль ExoMars — оба из которых будут в первую очередь разработаны, построены и испытаны ЕКА, при этом Роскосмос обеспечит два запуска «Протонов» и предоставит несколько инструментов для АМС.
В марте 2014 года, с запуском миссии в 2018 году, британское подразделение Airbus Defense and Space, производитель марсохода, начало приобретение критически важных компонентов для его конструкции. Финансирование марсохода ExoMars было одобрено странами-членами ЕКА в декабре 2014 года.
В это же время началась разработка и строительство спускаемого аппарата «Русский Казачок». «Казачок», который должен стать спускаемым аппаратом, который доставит и приземлит «Розалинду Франклин» на поверхность Марса, будет включать 13 приборов для изучения среды и поверхности в месте посадки.
В 2016 году, когда приближалась запланированная дата запуска на 2018 год, ЕКА испытывало трудности с доставкой научной полезной нагрузки, и другие цели миссии также не были соблюдены в установленные сроки. Из-за этих проблем команда ExoMars объявила, что откладывает запуск до июля 2020 года.
Поскольку строительство марсохода продолжалось, один важный компонент марсохода все еще отсутствовал — имя аппарата.
Летом 2018 года ЕКА запустило публичную кампанию по выбору названия для марсохода. После рассмотрения материалов, полученных от общественности, 7 февраля 2019 года ЕКА объявило, что марсоход будет называться «Розалинда Франклин» в честь знаменитой женщины-ученого, которая исследовала и внесла ключевой вклад в понимание молекулярных структур вирусов, РНК, ДНК и многого другого.
После постройки марсоход и «Казачок» начали обширную испытательную кампанию; однако в 2020 году пандемия COVID-19 вынудила прекратить работу над марсоходом и посадочным модулем, что привело к тому, что команды пропустили критические сроки, необходимые для запуска в 2020 году. В результате запуск был отложен до 2022 года.
Девять инструментов, которые будет размещены на «Розалинде Франклин», включают панорамную камеру (PanCam), инфракрасный спектрометр (ISEM), приборы наблюдения за подземными залежами водяного льда на Марсе (WISDOM), Adrom-RM, Close-Up Imager (CLUPI), Mars Multispectral Imager для Подповерхностного исследования (Ma_MISS), MicrOmega, Рамановский лазерный спектрометр (RLS) и Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA).
«Казачок» будет иметь на борту 13 инструментов. К ним относятся эксперимент Lander Radioscience (LaRa), Habitability, Brine, Irradiation and Temperature (HABIT), метеорологический пакет (METEO-M), MAIGRET, модуль волнового анализатора (WAM), TSPP, интерфейс и блок памяти (BIP), IR Фурье-спектрометр (FAST), Active Detection of Radiation of Nuclei-ExoMars (ADRON-EM), многоканальный диодно-лазерный спектрометр для атмосферных исследований (M-DLS), радиотермометр температуры почвы (PAT-M), анализ размера частиц пыли , набор инструментов для ударной и атмосферной зарядки (Dust Suite), сейсмометр (SEM) и инструменты для газовой хроматографии-масс-спектрометрии анализа атмосферы (MGAK).
Основная цель ExoMars 2022 — поиск признаков прошлой жизни, что орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) выполняет с 2016 года с орбиты. TGO «обнюхивает» верхние слои атмосферы Марса на наличие метана и других газовых примесей, которые могут свидетельствовать о прошлой жизни.
ExoMars 2022 планируется запустить в течение 12-дневного окна в сентябре 2022 года. После старта космический аппарат ExoMars 2022 ( «Розалинда Франклин», «Казачок», спускаемый модуль и модуль-носитель) будет лететь к Марсу в космосе в течение почти восьми месяцев, периодически просыпаясь для коррекции курса и проверки работоспособности системы.
10 июня 2023 года спускаемый аппарат войдет в атмосферу Марса и начнет процедуру входа, спуска и посадки.
После входа в атмосферу, сброса теплового экрана, сброса марсохода и посадочного модуля, зажигания двигателей посадочного модуля и приземления на поверхность Марса «Розалинда Франклин» и «Казачок» приступят к наземным исследованиям.
ExoMars 2022 будет запущен на ракете «Протон-М/Бриз-М» с космодрома Байконур и, как ожидается, приземлится в районе Oxia Planum Марса.
Источник: habr.com