spacebg covers

Остават четири дни до старта на "ExoMars Trace Gas Orbiter"
Мисия: ExoMars Trace Gas Orbiter


Увеличаване Copyright ESA/ATG medialab


Стартовата дата е 14-ти март от космодрума "Байконур" в Казахстан. Това е атмосферна мисия, състояща се от орбитален апарат и ландер. Нейните основни цели са търсенето на доказателства за метан и следи от други газове, които биха могли да бъдат подписите на активни биологични или геоложки процеси на Марс.

За целта, орбиталният апарат "Trace Gas Orbiter" (TGO) е оборудван с четири научни инструмента. Това са ACS (Atmospheric Chemistry Suite), CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System), FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) и NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery).

ACS и NOMAD по същество са задължителните спектрометри, като всеки покрива специфичен диапазон на вълните. Те ще генерират подробен опис на газовете и ще следят за сезонни промени в състава и температурата на атмосферата, което ще позволи да се създадат подробни атмосферни модели. Инструментите също притежават способността да откриват малки атмосферни компоненти, които могат да съществуват но все още не са открити. Тези компоненти или концентрации, ще се допълват с изображения на повърхността, което ще позволи да се свързват с възможни газови източници като вулкани. С тази задача ще се заеме системата от камери "CaSSIS".

Междувременно "FREND" е неутронен детектор, който ще картографира подповърхностния водород на дълбочина до един метър, което ще разкрие водния лед. Ледените находища, заедно с източниците на газове, може да повлияят на избора на местата за разтоварване на бъдещи мисии.

"Скиапарели" е ландера и се очаква да оперира на повърхността в продължение на няколко дни. В допълнение, сондата ще събира данни по време на нейното шест минутно спускане през атмосферата.

Един от нейните инструменти е "AMELIA", който ще прави измервания необходими за спускането на космическия кораб. "COMARS" ще следи за налягането, температурата на повърхността и температурата на термосферата през която ще преминава инструментът. В допълнение, камерата "DECA" ще генерира изображения на мястото на кацането.

На повърхността ще заработи "DREAMS", който се състои от набор от сензори за измерване скоростта и посоката на вятъра, влажността, налягането, температурата, прозрачността и електричеството в атмосферата. Скиапарели ще придобие първите измервания на електрическите полета на повърхността на Марс, които, комбинирани с измерванията на концентрацията на атмосферния прах ще осигурят нови прозрения относно ролята на електрическите сили при издигането на прахта и прашните бури.

Към Скиапарели също е прикрепен лазерен отражател, който може да се използва като мишена за бъдещи орбитални мисии, които лазерно ще откриват модула.

През първите шест седмици след старта, ще бъдат пусната в експлоатация и проверени всички системи и инструменти на космическия кораб. В края на юли ще се извърши една от най-важните маневри с главния двигател, който ще промени посоката и скоростта на сондата така, че тя да се пресече с червената планета на 19 октомври.

По време на навлизането се предвижда, най-напред да се отдели "Скиапарели". Това ще стане на височина 121 км над повърхността и 12 часа по-късно, TGO ще активира двигателят си, за да повиши своята траектория с няколко стотин километра над планетата. В същото време ландерът поема на долу. Така Скиапарели ще навлезе в атмосферата и ще кацне на Марс на 19 октомври, когато и TGO ще се установи на стабилна орбита около червената планета.

Кацането може да се каже, че ще е по стандартния начин. Най-напред ще работи топлинния щит с която помощ ще се абсорбира топлината от триенето. Когато сондата достигни до 11 км над повърхността ще се разтвори парашутът. 40 секунди по-късно, Скиапарели ще изхвърли вече излишните щитове и парашута и ще активира своите три тласкащи устройства, които ще престанат да работят на около 2 м височина, след което сондата ще падне свободно. Скоростта на съприкосновение ще бъде няколко метра в секунда, а ударът ще се компенсира от една специална трошлива структура в долната страна на ландера, която ще предотврати от увреждане останалата част на кораба.

Целевата област е "Meridiani Planum", като една от причините е сравнително ниската надморска височина, което означава, че е налице достатъчна дебелина на атмосфера която ще осигури работен обем на парашута.

Докато Скиапарели се приземява, TGO ще проведе критична маневра с двигателя си, която ще забави корабът достатъчно, за да бъде заловен от гравитацията на Марс. При успех, това ще бъде втория път, когато ЕКА поставя космически кораб в орбита около Червената планета.

Първоначално, орбитата ще бъде силно елиптична, варираща между няколкостотин километра в най-близката си точка и около 100 000 km, в най-далечната. През януари 2017 орбитата ще бъде коригирана, до наклон от 74°, който е оптимален за научните и радио експерименти. След като се постигне наклонът, стартират сложни акробатики, с чиято помощ ще се постигне научната орбита, която е кръгова с височина 400 км.

Когато това стане, започва бижуто на мисията - търсенето на метан. На Земята живите организми отделят голяма част от метана на планетата, но този газ е основен компонент на естествено срещащите се резервоари от въглеводороди и той също се среща при вулканичната и хидротермалната дейност. Поради ключовата роля на биологията в производството на метан от Земята, съществуването на метан на Марс е много интересно и това е ключов приоритет на мисията.

Метанът на Марс се очаква да има доста кратък живот - около 400 години, защото той се разрушава от ултравиолетовите лъчи. Атмосферно смесване (например, от ветровете) трябва бързо да доведе до еднородна фонова концентрация. Но досегашните наблюдения загатват, че съществуват сезонни вариации на метана, а също и вариации на концентрациите в различните места и време. Ако това е вярно, тогава трябва да съществува активен източник за попълване и в същото време, относително бърз начин за премахването на газа, като се вземе предвид очевидния възход и падение на измерванията.

Една от възможностите е геоложки процес, включващи взаимодействието на оливин-богати скали с вода. На Марс, това може да се случи под повърхността в комбинация с по-топли и вулканични среди.

Откритието, че Марс все още е геологически активен ще е изключително мотивиращо, нищо че е алтернатива производството на метан от микроорганизми обитаващи дълбоко под повърхността. Съществува още една възможност - метанът който наблюдаваме днес е произведен преди милиарди години, може и по двата метода и е останал в капана на метанови хидрати, наречени клатрати, които постепенно освобождават интересният газ до днес.

TGO ще картографира пространственото и времевото разпределение на атмосферния метан, за да се направи разграничение между различните сценарии с много по-голяма чувствителност, отколкото всички предишни мисия на Марс.

Например, "Марс Експрес", е една от първите, които е направила измервания на метан от орбита. Откритието е, глобално средно ниво от 10 милиардни части метан спрямо обема атмосфера (ppbv), като концентрациите се променят десетки пъти по време на мисията. Последващи измервания, както от орбита, така и от ландери, също са били обект на много дебати.

TGO ще притежава способността да открива и анализира метан и следи от други газове с много ниски концентрации. Освен това, мисията ще е в състояние да открива "изотополози" на метана и водата (изотополозите са молекули, които имат най-малко един атом с различен брой неутрони, отколкото оригиналната молекула).

Измерванията на Земята показват, че метанът произхождащ от биологични и геологични процеси е с отличителен изотопен подпис и по този начин това става ключов метод при разграничаване на произхода и историята на този газ. Учените се надяват, че това може да важи и за Марс.


  • 1030
  • 0
  • Mar 10, 2016

Коментар
Подобни публикации