Ученые рассказали, как проходила посадка и какие задачи были запланированы для аппарата
На Марс прибыл девятый за всю историю освоения Красной планеты земной аппарат Schiaparelli («Скиапарелли») - одна из составляющих совместной миссии Роскосмоса и Европейского космического агентства (ЕКА) «ЭкзоМарс». Это произошло ровно в 17.48 по московскому времени. Буквально за несколько минут до посадки аппарат ворвался в атмосферу планеты на высоте 120 км со скоростью 5,8 км/с (21000 км/ч). О том, сколько продлится жизнь аппарата на поверхности планеты, какие задачи он должен выполнить, выяснил «МК», который следил за посадкой вместе с учеными из ИКИ РАН.
Напомним, что старт миссии «ЭкзоМарс» состоялся 14 марта 2016, когда, стартовав с космодрома Байконур, российская ракета-носитель «Протон-М» доставила европейский аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) на орбиту. 16 октября, когда миссия приблизилась к Марсу, «Скиапарелли» - небольшой посадочный аппарат диаметром 2,4 метра отделился от TGO и взял курс на посадку. Если бы на Марсе были разумные обитатели, то 19 октября по земному календарю в районе местечка под названием Плато Меридиана (Meridiani Planum), на обширной равнине находящейся в 2-х градусах к югу от экватора Марса, они бы увидели в небе яркий объект, по виду очень напоминающий метеорит с огненным шлейфом... В какой-то момент «метеорит» приобрел черты настоящей летающей тарелки, спускающейся на Плато плавно под большим парашютным куполом...
Почти сразу после раскрытия парашюта от тарелки отстрелился нижний тормозной щит (лобовой обтекатель), и бортовая камера DECA (Descent Camera) начала делать снимки поверхности. С интервалом в полторы секунды она должна была получить 15 снимков. После посадки они будут переданы сначала в компьютер модуля, а затем – на Землю. Такая детальная съемка позволит специалистам лучше понять, как проходил процесс снижения, куда точно сел аппарат.
На расстоянии 1,2 км от поверхности Марса «Скиапарелли» на скорости 250 км/ч «выскочил» из защитной капсулы-тарелки и начал самостоятельный полет. В этот момент под ним вспыхнули девять огненных языков (жидкостных двигателей малой тяги), которые и помогли впоследствии осуществить мягкую посадку модуля весом в 577 кг.
Для сотрудников агентства «Скиапарелли», названный в честь выдающегося итальянского астронома Джованни Вирджинио Скиапарелли, - первый европейский аппарат на Марсе. Ранее автоматическими посадками на Марс могли гордиться только русские и американцы. Хронология такова: первой в мире Марса достигла советская станция «Марс-3» в декабре 1971 года, затем на многие годы Красная планета была буквально оккупирована американскими аппаратами: «Викинг-1»(1976), Викинг-2 (1976), Mars Pathfinder (1997), «Спирит» (2004), «Оппортьюнити» (2004), «Феникс» (2008) и «Кьюриозити»(2012). К слову, «Оппортьюнити» находится сейчас как раз в области посадки «Скиапарелли».
Посадка на Марс была для «Скиапарелли» задачей номер один. Справился ли он с ней в полной мере, на момент написания заметки было неизвестно (отмечались проблемы со связью). Если аппарат выжил, то в последующие восемь дней (именно на столько рассчитана работа аккумуляторов модуля), он должен выполнить ряд научных измерений при помощи комплексов различных датчиков. К примеру, комплекс DREAMS измерит скорости и направления ветра, уровень влажности, давления, температуры у поверхности и прозрачность атмосферы уже на месте посадки. Также впервые в истории комплекс DREAMS проведет измерения электрического поля Марса. «Скиапарелли» прибыл на Марс в период пылевых бурь. И в связи с этим ученые включили в программу изучение взаимодействия электрического поля Марса с пылевыми вихрями. За время «жизни» модуля на Марсе должно состояться несколько десятков сеансов его связи с пролетающими спутниками NASA и EКА, которые ретранслируют данные от «Скиапарелли» на Землю. Кстати, фотографий красивых видов Марса от него ждать не приходится, - специальной камеры для этого не предусмотрено.
А теперь вернемся к основному аппарату миссии Экзо-Марс - TGO, который также 19 октября, после разделения со «Скиапарелли» вышел на орбиту Красной планеты для основной работы в течение нескольких лет. Напомним, что он должен внести свой вклад в дело изучения поверхности, атмосферы и климата Марса, а также поисков признаков жизни на нем. В частности, землянам пока не известно, откуда в марсианскую атмосферу поступает метан? Является ли он продуктом биологической деятельности каких-то живых существ или результатом вулканической деятельности планеты? На эти ответы попытается дать ответ TGO.
Из имеющихся на его борту четырех научных приборов есть чисто российский нейтронный спектрометр FREND для поиска следов воды и льда в почве Марса, и комплекс для изучения химии атмосферы ACS, который также, как и первый создавался в Институте космических исследований РАН при участии специалистов Франции, Германии и Италии.
Напомним, что уже в 2018 году должен начаться второй этап проекта ExoMars, с более активным участием России. НПО имени С. А. Лавочкина разработает для него десантный модуль. Он должен будет доставить на поверхность Марса посадочную платформу (тоже российской разработки) и европейский марсоход.
Посадочный модуль Schiaparelli («Скиапарелли») российско-европейского проекта «ЭкзоМарс-2016» совершает посадку на Марс. Прямая трансляция из центра управления миссией в немецком Дармштадте ведется на сайте Европейского космического агентства. Еще до посадки Schiaparelli орбитальный модуль TGO (Trace Gas Orbiter) совершил маневр по торможению и начал выход на орбиту Красной планеты.
Schiaparelli должен войти в атмосферу Марса примерно в 17:48 по московскому времени, сообщает ТАСС. Модуль войдет в атмосферу на высоте около 122,5 км, со скоростью около 21 000 км/ч, будет постепенно снижаться, а на высоте в 11 км при скорости 1650 км/час должен раскрыть парашют. На высоте километра заработают тормозные двигатели, которые должны снизить скорость и отключиться.
источник: pbs.twimg.com
Визуализацию спуска модуля в режиме реального времени можно посмотреть на канале ESA в YouTube.
«TGO приступил к главному маневру для выхода на орбиту Марса. Предполагается, что двигатели отработают примерно 139 минут», - говорится в сообщении ESA в Twitter .
Торможение орбитального модуля продлится около года. Аппарат окажется на заданной орбите в конце 2017 года. В понедельник TGO впервые включил двигатели и приступил к маневру для выхода на орбиту, чтобы уйти с траектории столкновения с планетой.
Сигнал от посадочного аппарата записывают марсианские зонды Mars Express (ЕКА, непосредственно во время посадки), Mars Reconnaissance Orbiter (NASA, через несколько минут после посадки) и TGO (непосредственно во время посадки).
Модули проекта «ЭкзоМарс-2016» успешно разделились 16 октября. После этого Schiaparelli начал движение по траектории, ведущей к посадке на Красную планету. Путь первой миссии ExoMars до четвертой от Солнца планеты занял семь месяцев.
Schiaparelli отрабатывает посадку для нового европейского марсохода
Программа «ЭкзоМарс-2016» - это совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и Роскосмоса. Ее основная цель заключается в ответе на вопрос, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе. Отсюда и приставка «экзо-» в названии программы: экзобиология, или астробиология, изучает происхождение эволюции и распространение жизни на других планетах во Вселенной, говорится на сайте ESA.
«ЭкзоМарс-2016» включает в себя две миссии. Первая стартовала 14 марта 2016 года запуском с космодрома Байконур ракеты-носителя «Протон-М» с космическим аппаратом в составе орбитального модуля TGO (Trace Gas Orbiter) и демонстрационного спускаемого модуля Schiaparelli.
Модуль TGO будет заниматься поисками следов метана и других газов в атмосфере Марса, которые могут свидетельствовать об активных биологических и геологических процессах на планете. В свою очередь Schiaparelli протестирует ряд технологий, обеспечивающих контролируемый спуск и посадку на Марс.
Модуль Schiaparelli, названный так в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли, отрабатывает схему посадки для второй части российско-европейской программы, запланированной на 2020 год. В ее рамках к Марсу отправятся российская посадочная платформа и новый европейский марсоход.
На этом этапе ключевыми задачами будут бурение и анализ марсианского грунта. По одной из гипотез, на глубине нескольких метров могли сохраниться следы органической жизни. При этом модуль TGO планируется использовать до 2022 года для передачи сигналов от европейского ровера на Землю.
Schiaparelli стал девятым - и первым европейским - космическим аппаратом, успешно совершившим посадку на Марс. До сих пор это удалось одной советской автоматической станции «Марс-3» в 1971 году и семи аппаратам NASA.
В 2003 году британский модуль Beagle 2 сел на Марс, но не вышел на связь
В 2003 году неудачей закончилась миссия модуля Beagle 2, который должен был исследовать геологию, минералогию, геохимию, а также данные о климате и погоде, а также обеспечивать радиорелейную связь между Землей и другими аппаратами, которые будут доставлены на поверхность Марса в период между 2003 и 2007 годами.
Он был разработан британскими учеными под руководством Колина Пиллинджера, цифра 2 в названии означает, что первым был HMS Beagle - корабль Его Величества «Бигль», на котором плавал Чарлз Дарвин.
Местом посадки модуля была избрана марсианская равнина Изидис Платиния, которая, по мнению ученых, могла быть много тысячелетий назад морским дном. Beagle должен был попытаться обнаружить признаки присутствия на Марсе биологической жизни или воды, которая является ключевым элементом существования живых форм.
25 декабря 2003 года аппарат Beagle 2 сел на поверхность Марса, но не вышел на связь из-за повреждения солнечной батареи. Панели батарей не развернулись полностью, в результате загородив радиоантенну которая передает данные и принимает команды с Земли через ретранслятор - спутник Марс-экспресс.
В январе 2015 года исполнительный директор Космического агентства Великобритании Дэвид Паркер сообщил, что аппарат найден, и сама посадка, судя по снимкам NASA, прошло успешно.
Европейское космическое агентство (ЕКА) не получило подтверждения посадки модуля «Скиапарелли» на поверхность Марса. Связь с аппаратом оборвалась за 50 секунд до расчетного времени приземления. Посадка зонда на поверхность планеты является частью российско-европейской миссии «ЭкзоМарс». Модуль Trace Gas Orbiter (TGO), который также является частью программы «ЭкзоМарса», вышел на орбиту Марса согласно штатному расписанию.
Демонстрационный десантный модуль «Скиапарелли», приземлившийся 19 октября на Марс в рамках российско-европейской миссии «Экзомарс», не вышел на связь. Об этом в ходе пресс-конференции сообщило Европейское космическое агентство. Модуль «Скиапарелли» вошел в атмосферу Марса в 17:42 на скорости в 21 000 км/ч. Условная граница атмосферы составляет 121 км от поверхности. Зонд должен был оказаться на его поверхности примерно через шесть минут. Посадка была запланирована на равнине Плато Меридиана, примерно в 40 км к северо-западу от места посадки марсохода «Оппортьюнити» в 2004 году. Однако сигнал аппарата пропал за 50 секунд до предполагаемого времени приземления.
После того, как телескоп GMRT не сумел поймать сигнал о приземлении, к процессу подключилась автоматическая станция ЕКА »Марс-Экспресс», которая записала спуск «Скиапарелли» и передала на Землю данные. Однако этой информации было недостаточно, чтобы понять состояние аппарата. ЕКА пришлось задействовать автоматическую орбитальную станцию НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Однако точных данных о «Скиапарелли» аппарату в ходе облета Марса получить также не удалось. MRO должна совершить еще несколько облетов и сфотографировать место посадки «Скиапарелли». ЕКА получит фотографии зонда в ближайшие дни.
19 октября «Скиапарелли» вошёл в атмосферу Марса. В течение 3-4 минут скорость аппарата снижалась путём аэродинамического торможения — трения об плотные слои атмосферы. Сложность спуска заключалась в том, что марсианская атмосфера тоньше земной. Поэтому «Скиапарелли» был оснащен парашютом, корректирующими навигаторами и теплозащитным покрытием. Парашют должен был раскрыться на высоте 11 километров при скорости модуля 1650 километров в час, а специальная конструкция аппарата была призвана смягчить удар при падении.
План спуска демонстрационного десантного модуля «Скиапарелли»
Утром 20 октября специалисты ЕКА получили телеметрию маневров »Скиапарелли» с орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO), который успешно вышел на орбиту Марса 19 октября. Теплозащитное покрытие успешно предотвратило перегрев аппарата: экран медленно плавился и испарялся, унося поглощённое тепло от основной части «Скиапарелли». Когда скорость аппарата уменьшилась до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью над «Скиапарелли» развернулся парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернулся менее чем за секунду, и через 40 секунд была сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном. После неполного анализа данных было подтверждено, что возможно отстрел парашюта произошёл несколько раньше запланированного, а двигатели мягкой посадки могли выключиться на слишком большой высоте, которая пока не определена.
Модуль «Скиапарелли» был предназначен для отработки посадки и проведения исследований. В его научные задачи входили измерения электрических полей, которые, в сочетании с исследованиями концентрации атмосферной пыли, должны были рассказать о роли электрических сил в процессе возникновения пылевых бурь.»Скиапарелли» должен был проработать на Марсе 10 дней — срок, в течение которого аккумуляторы спускаемого аппарата способны поддерживать его работоспособность. В течение этого времени сотрудники центра управления будут продолжать попытки установить связь со «Скиапарелли».
Разделение TGO и «Скиапарелли»
Орбитальный аппарат TGO вышел на орбиту Красной планеты согласно расписанию. Во время выведения TGO на орбиту внештатных ситуаций не возникало. Аппарат стал второй после «Марс-Экспресс» станцией ЕКА, обращающейся вокруг Марса. TGO будет изучать малые газовые примеси атмосферы и распределение водяного льда в грунте Марса. В частности, он исследует распределение в марсианском «воздухе» метана, который в присутствии пропана и этана косвенно указывает на наличие жизни на планете.
Миссия «ЭкзоМарс-2016» была запущена с космодрома Байконур 14 марта с помощью ракеты-носителя «Протон-М».16 октября 2016 года «Скиапарелли» и TGO успешно разделились после семимесячного полета. На 2020 год планировалась вторая часть миссии: к Марсу должен отправится ровер, который пробурит поверхность планеты и возьмет пробы грунта. Это может подтвердить наличие простейших форм жизни в недрах планеты. Состоится ли в назначенное время отправка марсохода после неудачи со «Скиапарелли», пока неизвестно.
Модель модуля «Скиапарелли» на Парижском авиасалоне в 2013 году
Schiaparelli − the Entry, Descent and Landing Demonstrator Module , сокр. Schiaparelli EDM lander или Schiaparelli ) - , предназначенный для посадки на поверхность в рамках космической программы «Экзомарс». Аппарат разработан и изготовлен Европейским космическим агентством .
«Скиапарелли» является составной частью 2016 года, а. Отделение спускаемого аппарата запланировано на 16 октября 2016 года в 14:42 UTC при подлёте к Марсу, до торможения орбитального модуля для перехода на орбиту вокруг . Посадка «Скиапарелли» на поверхность запланирована на 19 октября 2016 года.
Задачи
Одной из основных задач научных программ к Марсу является поиск фактов и доказательств жизни на планете. Лучшим решением для этой задачи является посадка научных лабораторий на поверхность Марса. Важнейшим этапом такой программы является успешный вход в атмосферу, контролируемый спуск и мягкое касание поверхности.
«Скиапарелли» создан для отработки технологий ЕКА по контролируемому спуску аппаратов на поверхность Марса. Создание спускаемого аппарата в рамках программы «Экзомарс» предоставляет полезный опыт для промышленности Европейского Союза и позволяет провести эксперименты над новыми технологиями, которые будут задействованы в последующих научных программах к Марсу.
Конструкция
«Скиапарелли» сконструирован на основе технических решений, рассчитанных и протестированных ЕКА в ходе предыдущих исследований по программе «Экзомарс». Спускаемый модуль содержит ряд датчиков, собирающих данные о ходе работы основных систем и приборов, что и является основной задачей - проверка работоспособности аппарата и отработка мягкого спуска на поверхность Марса. Основными системами и приборами в конструкции аппарата являются: защитный кожух и теплозащитный экран, парашютная система, бортовой высотомер, двигательная установка для снижения скорости падения аппарата на основе однокомпонентного топлива - гидразина. Собранные данные с приборов и датчиков будут отправлены на для оценки, на основе которых будет либо подтверждена работоспособность существующих систем, либо внесены изменения в конструкцию последующих европейских аппаратов по изучению Марса.
Научное оборудование
На своём борту спускаемый аппарат несёт следующее оборудование:
- DREAMS (D ust Characterisation, R isk Assessment, and E nvironment A nalyser on the M artian S urface) - комплекс приборов для измерения параметров окружающей среды на поверхности Марса. Включает в себя приборы:
- MetWind - измерение скорости и направления ветра;
- DREAMS-H - датчик влажности;
- DREAMS-P - датчик давления;
- MarsTem - измерение температуры вблизи поверхности Марса;
- SIS (Solar Irradiance Sensor) - измерение прозрачности атмосферы;
- MicroARES (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor) - измерение электрических полей.
- AMELIA (A tmospheric M ars E ntry and L anding I nvestigations and A nalysis) - датчики телеметрии и служебные системы. Сбор данных от входа в атмосферу Марса (~130 км) до завершения посадки аппарата. Использование полученных данных для исследования атмосферы и поверхности Марса.
- COMARS+ (Com bined A erothermal and R adiometer S ensors Instrument Package) - прибор с тремя комбинированными датчиками и широкополосным радиометром для измерения давления, температуры и тепловых потоков на тыльной части капсулы спускаемого аппарата при аэродинамическом торможении и спуске под парашютом в атмосфере Марса.
- DECA (De scent Ca mera) - телекамера снижения для съёмки места посадки при сближении «Скиапарелли» с поверхностью а также получение данных о прозрачности атмосферы. Планируется получить 15 монохромных снимков для отождествления точного места касания поверхности аппаратом.
- INRRI (In strument for landing - R oving Laser R etroreflector I nvestigations) - уголковый отражатель для определения местонахождения Скиапарелли с помощью лидара, расположенного на искусственном спутнике Марса.
Хроника программы
Полёт к Марсу (14 марта - 16 октября) Отделение и спуск (16 октября - 19 октября)Время от входа спускаемого аппарата в атмосферу до его касания поверхности Марса займёт менее 6 минут.
«Скиапарелли» запрограммирован отделиться от основного орбитального модуля 16 октября 2016 года в 14:42 UTC, за три дня до планируемой посадки на поверхность Марса. Через 12 часов после отделения, основной орбитальный модуль проведёт коррекцию своей орбиты для предотвращения падения на планету вслед за спускаемым модулем.
19 октября «Скиапарелли» войдёт в атмосферу Марса на высоте примерно в 121 км от поверхности на скорости в 21 000 км/ч. В течение 3-4 минут скорость аппарата будет снижаться путём аэродинамического торможения – трения об плотные слои атмосферы. Лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном предотвратит перегрев аппарата, экран будет медленно плавиться и испаряться, унося поглощённое тепло от основной части спускаемого аппарата.
Когда скорость аппарата уменшится до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью, «Скиапарелли» развернёт парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернётся менее, чем за секунду, и через 40 секунд, в течение которых уменьшится и прекратится раскачивание аппарата, будет сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном.
Когда парашют снизит скорость «Скиапарелли» до 250 км/ч, тыльная часть защитного кожуха аппарата вместе с парашютной системой будет сброшена. После этого аппарат включит бортовой высотомер и три ракетных двигателя, работающих на однокомпонентном топливе гидразине, для окончательного управляемого снижения скорости спуска. Бортовой высотомер будет постоянно измерять расстояние до поверхности планеты. На высоте около 2-х метров «Скиапарелли» зависнет на короткое время, затем выключит двигатели и упадёт на грунт.
Посадка аппарата произойдёт на скорости в пару метров в секунду. Посадка будет относительно жёсткой, но всю ударную нагрузку поглотит сминающийся элемент конструкции на нижней стороне аппарата, предотвращающий повреждения. Допускается наличие в месте посадки камней высотой 40 см, а наклон поверхности может составлять до 12 5°.
19 октября «Скиапарелли» опустится на Плато Меридиана - относительно гладкую равнину, внутри посадочного эллипса, вытянутого на 100 км с востока на запад и на15 км с севера на юг. Координаты центра эллипса 6° з.д., 2° ю.ш. Район посадки «Скиапарелли» расположен примерно в 40 км северо-западнее от места посадки на Плато Меридиана в 2004 году.
