Trace Gas Orbiter

Trace Gas Orbiter ( forkortet TGO )  er et rumfartøj til at studere oprindelsen af ​​små gaskomponenter i Mars-atmosfæren fra en kunstig satellits kredsløb.

Apparatet blev skabt under ExoMars - programmet af specialister fra European Space Agency . To af de fire videnskabelige instrumenter blev udviklet på det russiske videnskabsakademis rumforskningsinstitut . Lanceret 14. marts 2016 kl. 09:31 UTC [1] . 19. oktober 2016 ankom i et stærkt elliptisk kredsløb om Mars [2] . I april 2018 blev den overført til en lav cirkulær bane med en højde på omkring 400 kilometer [5] [7] . Den 21. april 2018 begyndte den videnskabelige mission [8] [9] .

Videnskabelige formål med flyvning

Enheden vil undersøge og finde ud af arten af ​​forekomsten i Mars atmosfære af små komponenter: metan , andre gasser og vanddamp , hvis indhold har været kendt siden 2003 [10] . Tilstedeværelsen af ​​metan, som hurtigt nedbrydes under ultraviolet stråling , betyder, at den konstant tilføres fra en ukendt kilde. En sådan kilde kan være fossiler eller de biosfærelevende  organismer [3] .

Tilstedeværelsen af ​​metan i Mars atmosfære er spændende, fordi dens sandsynlige oprindelse enten er resultatet af biologisk liv eller geologisk aktivitet. Orbiteren vil bestemme lokaliseringen af ​​kilder til mange sporgasser i atmosfæren og ændringer i den rumlige fordeling af disse gasser over tid. Især hvis methan (CH4) findes i nærvær af propan (C₃H₈) eller ethan (C₂H6), så vil dette være en stærk indikation af biologiske processer. Hvis metan findes i nærvær af gasser som svovldioxid (SO₂), tyder det på, at metan er et biprodukt af geologiske processer.

Trace Gas Orbiter vil identificere områder af overfladen, hvor metan frigives, så ExoMars-2020 AMS nedstigningskøretøjet vil lande på et sådant sted. Trace Gas Orbiter vil også fungere som en repeater i kommunikationssessioner med ExoMars roveren .

Den Europæiske Rumorganisation forfulgte et andet mål: at teste en ny teknologi til genindtræden i atmosfæren, nedstigning og landing af rumfartøjer på planeternes overflade. Trace Gas Orbiter sørgede for en flyvning til Mars for et nedstigningskøretøj med en automatisk Mars-station, Schiaparelli -modulet , for at demonstrere muligheden for genindstigning, nedstigning og landing.

Den 19. oktober 2016 forsøgte Schiaparelli-nedstigningsmodulet fra ExoMars-missionen at lande på overfladen af ​​den røde planet , men få sekunder efter at have tændt for fremdriftssystemet, blev signalet fra apparatet afbrudt [11] . Samme dag, efter at have tændt for motorerne, som varede fra 13:05 til 15:24 UTC , gik "Trace Gas Orbiter" ind i kredsløbet om en kunstig Mars-satellit [2] . Den 21. oktober 2016 bekræftede European Space Agency officielt tabet af Schiaparelli-landeren [12] .

Udviklingshistorie

I 2008 præsenterede NASAs rumagentur et projekt for Mars Science Orbiter ( Eng.  Mars Science Orbiter ). Et år senere, efter underskrivelsen af ​​en aftale om fælles samarbejde inden for Mars-udforskning, faldt en del af projektet på ESA's skuldre, og selve projektet blev ændret. Enheden skiftede navn, lanceringsdatoen blev flyttet til 2016 , og udstyret begyndte at blive udviklet af både NASA og ESA . Det blev besluttet, at Trace Gas Orbiter skulle erstatte den allerede fungerende Mars Reconnaissance Orbiter og blive inkluderet i ExoMars-programmet .  Opsendelsen skulle foretages ved hjælp af Atlas V -raketten [13] . Men i 2012 blev NASA på grund af budgetnedskæringer tvunget til at suspendere samarbejdet og ophøre med sin deltagelse i projektet [14] .

Samme år etablerede ESA en aftale med det russiske rumagentur . To af de fire videnskabelige instrumenter i apparatet blev udviklet på Rumforskningsinstituttet ved Det Russiske Videnskabsakademi . Til opsendelsen blev der brugt en Proton-M løfteraket .

Apparater

Følgende videnskabelige instrumenter er installeret på dette rumfartøj [15] :

• NOMAD ( N adir and O ccultation for MA rs D iscovery)  - tre spektrometre, to infrarøde og ultraviolette, til meget følsom identifikation af atmosfæriske komponenter, herunder metan og mange andre sporgasser, fra satellitkredsløb. NOMAD udfører solformørkende observationer og direkte observationer af reflekteret lys. Udviklet af Belgien , Spanien , Italien , Storbritannien , USA , Canada . NOMAD dækker intervallerne 2,2-4,3  µm (infrarød) og 0,2-0,65 µm (ultraviolet) [16] .
• ACS ( A tmospheric Chemistry Suite ) er  et sæt af tre infrarøde spektrometre til at studere kemien og strukturen af ​​Mars atmosfære. ACS vil supplere NOMAD ved at udvide sin infrarøde dækning og vil være i stand til at optage solbilleder , der er nødvendige for bedre analyse af solokkultationsdata. Hovedentreprenøren er IKI RAS ( Rusland ). Projektleder - d.f.-m.s. O. I. Korablev. Enheden består af et Echelle-spektrometer NIR, der fungerer i området 0,7-1,6  µm , et Echelle-spektrometer MIR, der arbejder i området 2,3-4,2 µm, og et Fourier-spektrometer TIRVIM ", der fungerer i området 1,7-17 mikron [17] .

NOMAD og ACS vil observere Solen to gange pr. omdrejning omkring Mars, under lokal solopgang og solnedgang, mens den skinner gennem atmosfæren. Sådanne målinger vil give detaljerede oplysninger om mængden af ​​metan i forskellige højder over Mars-overfladen.

NOMAD og ACS vil også undersøge overfladereflekteret lys ved at pege spektrometre lige ned ( nadir ) mod planeten. Sådanne målinger vil muliggøre kortlægning af metankilder.

• CaSSIS ( Colour and Stereo Surface Imaging System ) er et højopløsningskamera (4,5 m pr. pixel )  , der er i stand til at tage farve- og stereobilleder . CaSSIS vil levere geologiske og dynamiske data om gaskilder detekteret af NOMAD- og ACS -instrumenterne . Designet af Schweiz , Italien. CaSSIS er et tre -spejlet anastigmat- teleskop med en brændvidde på 880 mm , en åbning på 135 mm og et synsfelt på 1,34° × 0,88° [18] .
• FREND ( Fine R esolution E pithermal N eutron D etector )  - denne neutrondetektor vil detektere tilstedeværelsen af ​​brint fra overfladen til en dybde på 1 meter , og dermed detektere placeringen af ​​vandis nær overfladen. FRENDs påvisning af tilstedeværelsen af ​​underjordisk is vil være 10 gange bedre end eksisterende målinger. Hovedentreprenøren er IKI RAS (Rusland). Projektleder - d.f.-m.s. I. G. Mitrofanov. Enheden består af fire proportionale detektorer fyldt med helium-3 til at detektere neutronflux med energier fra 0,4 til 500  keV og en scintillationsdetektor med en stilbenkrystal til at detektere neutronflux med energier fra 0,5 til 10  MeV . Takket være kollimatoren er instrumentets synsfelt indsnævret til et sted på 40 km i størrelse på overfladen af ​​Mars, hvilket vil gøre det muligt at lave underjordiske brintfordelingskort med denne opløsning. FREND -apparatet omfatter også det Lyulin -MO-dosimetriske apparat, som måler stråling og vil gøre det muligt at bedømme strålingssituationen i rummet og på Mars' overflade. 5 russiske institutter og et bulgarsk tog del i udviklingen af ​​FREND- enheden (han skabte Lyulin-MO-enheden) [19] [20] .

Videnskabelig forskning

Observationer under det videnskabelige program TGO begyndte den 21. april 2018 i en lav cirkulær bane omkring 400 km over Mars overflade [21] [8] [9] : Højopløsningskameraet CaSSIS og spektrometre blev opsendt. Den 2. marts 2019 tog CaSSIS et billede, der viser InSight-landeren , faldskærmen og to halvdele af kapslen, der beskyttede InSight under dens indtræden i Mars-atmosfæren - det frontale varmeskjold og den bageste del [22] .

I 2020 genoptog TGO-sonden den videnskabelige forskning [23] ; fortsat forskning i 2021 [24] .

Baseret på data fra FREND neutrondetektoren blev der udarbejdet et globalt kort over vandindholdet i Mars-overfladen i ækvatorialområdet fra 50° nordlig bredde til 50° sydlig breddegrad. Nogle steder er indholdet af vandækvivalenten af ​​brint (WEH) i den øverste meter af Mars-regolitten omkring 20 vægtprocent (i polarområderne overstiger WEH 40 %). Neutronsonder skelner ikke mellem de forskellige mulige former for vand: vandis, adsorberet vand eller kemisk bundet vand. For at skelne skal der foretages yderligere målinger ved hjælp af andre metoder, såsom in situ analyse eller multispektral billeddannelse. Den detekterede mængde af WEH i kombination med andre data (relieftræk, overfladetemperatur, atmosfæriske forhold) gør det dog muligt at skelne: større WEH, der overstiger titusinder af vægtprocent, kan næppe forklares med andet end vandis; på den anden side indeholder hydrerede mineraler normalt ikke mere end 10-15 vægtprocent. Som referenceværdi for den dimensionsløse parameter for neuronal undertrykkelse blev data fra en af ​​de tørreste regioner på Mars, Solis Planum regionen , hvor den gennemsnitlige WEH er estimeret til 2,78 vægt%, taget. Ved punkt 17 i midten af ​​Jorden Arabien og ved punkt 10 nær den er koncentrationen af ​​vand i jorden 23-24%, hvilket indikerer tilstedeværelsen af ​​ren vandis i det øverste meterlag. I tilfælde af punkt LWRR-23 på den arkadiske slette, der viser en WEH-vægtprocent på 20,4, er dens placering nær 50° N sandsynligvis den bedste forklaring på høj hydrering: Mars-permafrostgrænsen strækker sig fra polerne til 50° breddegrad på nogle længdegrader. Mere end 20% af vandet i massevis FREND fundet i kløften i Mariner Valley. Ved punkterne LWRR-3 og LWRR-4, der ligger sydvest for Olympen, er vandindholdet omkring 9-13 vægtprocent [25] .

Se også

• Udforskning af Mars
• " ExoMars "

Noter

1. ↑ 1 2 Flytning af ExoMars  2016 . ESA (14. marts 2016). Dato for adgang: 19. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2016.
2. ↑ 1 2 3 ExoMars TGO når kredsløb om Mars, mens EDM-situationen er under vurdering  (eng.)  (dødt link) . ESA (19. oktober 2016). Dato for adgang: 19. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2016.
3. ↑ 1 2 EXOMARS TRACE GAS ORBITER (TGO)  (eng.)  (link ikke tilgængelig) . ESA (13. marts 2014). Hentet 28. februar 2015. Arkiveret fra originalen 29. marts 2015.
4. ↑ NSSDCA/COSPAR ID:  2016-017A . NASA . Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 28. marts 2017.
5. ↑ 1 2 3 4 EXOMARS. TGO-MODUL ER GÅET TIL ARBEJDSORBIT . Roscosmos . _ Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 24. juli 2020. (ubestemt)
6. ↑ ANGLING UP FOR MARS SCIENCE  (engelsk)  (link ikke tilgængeligt) . ESA . Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 27. maj 2018.
7. ↑ 1 2 ExoMars klar til at starte videnskabsmission  (engelsk)  (downlink) . ESA . Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 27. april 2018.
8. ↑ 1 2 EXOMARS. FØRSTE BILLEDER AF CASSIS UDSTYRET . Roscosmos . _ Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 21. februar 2020. (ubestemt)
9. ↑ 1 2 ExoMars returnerer de første billeder fra new orbit  (engelsk)  (link utilgængeligt) . ESA . Hentet 27. maj 2018. Arkiveret fra originalen 30. april 2018.
10. ↑ Robert Naey. Mars Methan øger chancen for livet . Sky & Telescope (28. september 2004). Hentet 2. december 2019. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2019. (ubestemt)
11. ↑ ExoMars TGO når Mars-kredsløbet, mens EDM-situationen er under vurdering  (eng.)  (link utilgængeligt) . ESA (19. oktober 2016). Dato for adgang: 19. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2016.
12. ↑ Schiaparelli-modulet styrtede ned under landing på Mars . " Interfax " (21. oktober 2016). Hentet 21. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2016. (ubestemt)
13. ↑ Jonathan Amos. Europas Mars-planer går fremad . BBC News (12. oktober 2009). Hentet 12. oktober 2009. Arkiveret fra originalen 3. december 2009. (ubestemt)
14. ↑ Jonathan Amos. NASA kan trække sig fra det europæiske Mars-program . BBC russisk tjeneste (7. februar 2012). Hentet 7. februar 2012. Arkiveret fra originalen 23. juni 2012.  (ubestemt)  (Få adgang: 7. februar 2012)
15. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments (utilgængeligt link) . ESA . Hentet 12. marts 2016. Arkiveret fra originalen 19. februar 2016. (ubestemt) 
16. ↑ NOMAD (downlink) . ESA . Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016. (ubestemt) 
17. ↑ ACS/ACS . "ExoMars-2016" . IKI RAS . Hentet 15. februar 2019. Arkiveret fra originalen 16. marts 2016. (ubestemt)
18. ↑ CaSSIS (downlink) . ESA . Hentet 15. marts 2016. Arkiveret fra originalen 16. marts 2016. (ubestemt) 
19. ↑ FREND epitermisk neutrondetektor med høj opløsning til ExoMars-projektet . Afdeling nr. 63 "Nuklear Planetologi" . IKI RAS . Hentet 15. februar 2019. Arkiveret fra originalen 4. september 2018. (ubestemt)
20. ↑ FREND . "ExoMars-2016" . IKI RAS . Hentet 15. februar 2019. Arkiveret fra originalen 15. februar 2019. (ubestemt)
21. ↑ Rusland løser to problemer på én gang . Lenta.ru (11. maj 2017). Hentet 11. maj 2017. Arkiveret fra originalen 19. september 2020. (ubestemt)
22. ↑ Europæisk satellit fanger Nasa Mars lander fra kredsløb Arkiveret 7. november 2020 på Wayback Machine // BBC , 14. marts 2019
23. ↑ TGO Mars-sonde genoptaget videnskabelig forskning Arkiveret 24. juli 2020 på Wayback Machine // 15/04/2020
24. ↑ Roskosmos annoncerer, at Trace Gas Orbiter (TGO), der blev lanceret under den første fase af ExoMars-projektet, sendte 20.000 års jubilæumsfotografiet af Red Planet Archival-kopi dateret 31. januar 2021 på Wayback Machine // 01/30 til Jorden /2021
25. ↑ Malakhov A. V. et al. Højopløsningskort over vand i Martian Regolith observeret af FREND Neutron Telescope Onboard ExoMars TGO // Journal of Geophysical Research: Planets, bind 127, udgave 5

Links

• ExoMars Trace Gas Orbiter . ESA . (ubestemt)
• "ExoMars-2016" . IKI RAS . (ubestemt)

I sociale netværk	Twitter