5 лет назад модуль Trace Gas Orbiter (TGO), предназначенный для исследований атмосферы Марса российско-европейской межпланетной станции миссии ExoMars 2016 вышел на орбиту вокруг Марса. Данная миссия дала старт крупнейшему проекту, нацеленному на комплексное исследование четвертой от Солнца планеты дистанционными и контактными методами, в том числе поиск следов существования жизни.
Миссия ExoMars 2016 — уникальный совместный международный проект Госкорпорации «Роскосмос» и Европейского космического агентства. Космический аппарат состоял из орбитального модуля TGO и демонстрационного посадочного модуля EDM (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module), получившего имя Schiaparelli в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли. Демонстрационному модулю Schiaparelli не удалось совершить мягкую посадку на Марс. В то же время орбитальный аппарат TGO все эти годы успешно работает на орбите вокруг Марса, передает важные научные данные, полученные установленной на борту российской и европейской научной аппаратурой, а также ретранслирует данные с марсоходов Curiosity, Perseverance и посадочного аппарата InSight.
Модуль TGO предназначен для изучения биологического и геологического происхождений значимых газовых примесей марсианской атмосферы и распределения водяного льда в грунте Марса. Орбитальный модуль получает данные о сезонных изменениях состава и температуры атмосферы, необходимые для создания её подробной модели, выполняет высоко детальную съемку элементов рельефа. Поиск потенциальных признаков жизни на Марсе аппарат TGO осуществляет посредством анализа газов-биомаркеров в марсианской атмосфере (метана, этана, этилена и фосфина). Экзобиологическая миссия — один из актуальных путей к лучшему пониманию Красной планеты.
На борту аппарата TGO работают четыре научных прибора, из них два представляют российский вклад в проект и были созданы в Институте космических исследований РАН. В частности, прибор FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector — детектор эпитермальных нейтронов высокого разрешения) позволяет составлять карту распределения водорода на поверхности и на глубине до 1 метра, и прибор ACS (Atmospheric Chemistry Suite — комплекс научных приборов для изучения химического состава атмосферы), состоящий из трех инфракрасных спектрометров, предназначен для исследования состава, структуры и аэрозолей атмосферы.
Центром научных операций (SOC-Science Operation Center), который расположен в Европейском Астрономическом Центре (ESAC, г. Мадрид) совместно с российским Наземным научным комплексом проекта (ННК-ЭМ), который расположен в ИКИ РАН, а также российскими и европейскими научными лабораториями осуществляется управление комплексом научной аппаратуры и обработка получаемой информации.
Для связи с TGO, получения результатов измерений и передачи на борт команд управления задействуется европейская сеть антенн дальней космической связи с Центром управления в Европейском центре космических операций (ESOC, г. Дармштадт). При этом прием основного объема научной информации обеспечивает Российский комплекс приема научной информации, созданный кооперацией ИКИ РАН и предприятий Госкорпорации «Роскосмос» на базе двух 64-х метровых антенн Особого конструкторское бюро Московского энергетического института (входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») в Калязине и Медвежьих Озерах.
В настоящее время орбитальный аппарат TGO выполняет программу научных исследований и передаёт научные данные, получаемые при помощи установленных на нём двух российских (спектрометрический комплекс ACS и нейтронный детектор FREND) и двух европейских научных приборов (спектрометр NOMAD и цветная стереокамера высокого разрешения CaSSIS). Российский комплекс приема научной информации (РКПНИ) и наземный научный комплекс ННК-ЭМ для миссии ExoMars 2016 работают в штатном режиме.
Орбитальный аппарат TGO будет использоваться также в качестве ретранслятора данных миссии ExoMars 2022, когда российская посадочная платформа «Казачок» и установленный на ней европейский марсоход «Розалинд Франклин» прибудут на Марс в 2023 году. В настоящее время орбитальный аппарат TGO, помимо выполнения научной программы, функционирует в качестве ретранслятора для обмена данными с марсоходами Curiosity, Perseverance и посадочным аппаратом InSight.
При этом более половины научной информации принимается средствами Российского комплекса приема научной информации, размещенных в Медвежьих Озерах и Калязине. Следует отметить, что комплекс был создан и задействован в проекте ExoMars в рекордно короткие сроки. Впервые за последние 30 лет в России создана и успешно используется высокотехнологичная отечественная наземная инфраструктура, позволяющая обеспечивать прием научной информации с космических аппаратов в дальнем космосе на высочайшем уровне.
Сегодня готовится к запуску второй этап проекта — миссия ExoMars 2022. Ключевыми задачами предстоящей миссии станут исследование поверхности и подповерхностного слоя Марса в непосредственной близости к месту посадки, проведение геологических исследований и поиск следов жизни на Красной планете.
Аппарат TGO будет задействован и на втором этапе проекта. Орбитальный модуль будет использоваться для ретрансляции данных миссии ExoMars 2022 после её прибытия на Марс. Старт миссии запланирован в рамках «астрономического окна» в сентябре-октябре 2022 года.
В любом космическом проекте есть два сегмента: бортовой, т.е. сам космический аппарат, и наземный, который обеспечивает управление космическим экспериментом и получение информации, в том числе научной с борта космического аппарата. И управление космическим аппаратом, который находится на расстоянии в сотни миллионов километров, и получение информации с него — сложная техническая задача, которая под силу далеко не всем космическим державам. В 2016 году после длительного перерыва в отечественных исследованиях планет Солнечной системы (их расцвет пришелся на 1970-е — 1980-е годы) с космическими аппаратами, находящимися в дальнем космосе, стал работать РКПНИ — разработчик ИКИ РАН.
С момента начала проведения в 2018 году и по настоящее время номинальных научных операций в рамках миссии ExoMars 2016 отечественный комплекс РКПНИ обеспечил получение более половины всей научной информации. Доказав свою высокую эффективность и надежность, РКПНИ также привлекался для приема информации с европейского космического аппарата «Марс-Экспресс», при этом специалистами ОКБ МЭИ была реализована уникальная технология, которая обеспечила одновременный прием информации с двух космических аппаратов, находящихся на орбите вокруг Марса (TGO и Mars Express).
Поэтому большой интерес отечественных и зарубежных специалистов вызывает следующий шаг российских ученых и инженеров — создание на базе РКПНИ российского комплекса, который будет обеспечивать не только прием научной информации с космических аппаратов находящихся в дальнем космосе, но и будет решать куда более амбициозные задачи — управление ими. Новый комплекс получил название Российский комплекс приема научной информации и резервного управления (РКПНИиРУ), и в настоящее время создается для обеспечения передачи команд управления на космические аппараты с использованием антенны в Медвежьих Озерах.
Готовность РКПНИиРУ должна быть обеспечена к моменту начала второго этапа проекта ExoMars (миссия ExoMars 2022) запланированного на 2022 год. Однако уже сейчас после завершения тестовых прогонов РКПНИиРУ в тестовом режиме осуществляет управление космическим аппаратом TGO, который планируется использовать в качестве ретранслятора данных миссии ExoMars 2022, когда российская посадочная платформа «Казачок» и установленный на ней европейский марсоход «Розалинд Франклин» прибудут к Марсу в 2023 году, сообщается на сайте Роскосмоса.
А.Ж.
