Trace Gas Orbiter

Trace Gas Orbiter ( lyhenne TGO  ) on avaruusalus , joka tutkii pienten kaasukomponenttien alkuperää Marsin ilmakehässä keinotekoisen satelliitin kiertoradalta.

Euroopan avaruusjärjestön asiantuntijat loivat laitteen ExoMars - ohjelman puitteissa . Kaksi neljästä tieteellisestä instrumentista on kehitetty Venäjän tiedeakatemian avaruustutkimuslaitoksessa . Julkaistu 14. maaliskuuta 2016 klo 9.31 UTC [1] . 19. lokakuuta 2016 saapui erittäin elliptiselle Marsin kiertoradalle [2] . Huhtikuuhun 2018 mennessä se siirrettiin matalalle ympyräradalle, jonka korkeus oli noin 400 kilometriä [5] [7] . 21. huhtikuuta 2018 tieteellinen tehtävä alkoi [8] [9] .

Lennon tieteelliset tarkoitukset

Laite tutkii ja selvittää pienten komponenttien: metaani , muut kaasut ja vesihöyry , joiden pitoisuus on tiedetty vuodesta 2003 [10] , esiintymisen Marsin ilmakehässä . Ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta nopeasti hajoavan metaanin läsnäolo tarkoittaa, että sitä syötetään jatkuvasti tuntemattomasta lähteestä. Tällainen lähde voi olla fossiileja tai biosfäärissä  eläviä organismeja [3] .

Metaanin esiintyminen Marsin ilmakehässä on kiehtovaa, koska sen todennäköinen alkuperä on joko biologisen elämän tai geologisen toiminnan tulos. Kiertorata määrittää monien hivenkaasujen lähteiden sijainnin ilmakehässä ja näiden kaasujen tilajakauman muutokset ajan myötä. Erityisesti, jos metaania (CH4) löytyy propaanin (C3H8) tai etaanin (C2H6) läsnä ollessa, tämä on vahva osoitus biologisista prosesseista. Jos metaania löytyy kaasujen, kuten rikkidioksidin (SO₂) läsnä ollessa, tämä viittaa siihen, että metaani on geologisten prosessien sivutuote.

Trace Gas Orbiter tunnistaa pinnan alueet, joissa metaania vapautuu, jotta ExoMars-2020 AMS -laskeutumisajoneuvo laskeutuu sellaiselle paikalle. Trace Gas Orbiter toimii myös toistimena viestinnässä ExoMars -mönkijän kanssa .

Euroopan avaruusjärjestö tavoitteli toista tavoitetta: testata uutta teknologiaa avaruusalusten paluuta ilmakehään, laskeutumista ja laskeutumista varten planeettojen pinnalle. Trace Gas Orbiter tarjosi lennon Marsiin laskeutumisajoneuvolle, jossa oli automaattinen Marsin asema, Schiaparelli -moduuli , osoittaakseen paluu-, laskeutumis- ja laskumahdollisuuden.

19. lokakuuta 2016 ExoMars-operaation Schiaparelli-laskeutumismoduuli yritti laskeutua Punaisen planeetan pinnalle , mutta muutama sekunti propulsiojärjestelmän käynnistämisen jälkeen laitteen signaali katkesi [11] . Samana päivänä, moottoreiden käynnistämisen jälkeen, joka kesti klo 13.05-15.24 UTC , "Trace Gas Orbiter" astui Marsin keinotekoisen satelliitin kiertoradalle [2] . 21. lokakuuta 2016 Euroopan avaruusjärjestö vahvisti virallisesti Schiaparelli-laskeutujan katoamisen [12] .

Kehityshistoria

Vuonna 2008 NASA -avaruusvirasto esitteli projektin Mars Science Orbiter ( eng.  Mars Science Orbiter ). Vuotta myöhemmin, kun sopimus allekirjoitettiin yhteisestä yhteistyöstä Marsin tutkimuksen alalla, osa projektista putosi ESAn harteille, ja itse projekti muuttui. Laite muutti nimeään, laukaisupäivä siirrettiin vuoteen 2016 ja laitteita alkoivat kehittää sekä NASA että ESA . Päätettiin, että Trace Gas Orbiter korvaisi jo toimivan Mars Reconnaissance Orbiterin ja sisällytetään ExoMars-ohjelmaan .  Laukaisu oli tarkoitus suorittaa Atlas V -raketin [13] avulla . Vuonna 2012 NASA joutui kuitenkin budjettileikkausten vuoksi keskeyttämään yhteistyön ja lopettamaan osallistumisensa hankkeeseen [14] .

Samana vuonna ESA solmi sopimuksen Venäjän avaruusjärjestön kanssa . Laitteen neljästä tieteellisestä instrumentista kaksi on kehitetty Venäjän tiedeakatemian avaruustutkimuslaitoksessa . Laukaisussa käytettiin Proton-M kantorakettia .

Kodinkoneet

Tähän avaruusalukseen on asennettu seuraavat tieteelliset instrumentit [15] :

• NOMAD ( N adir and O occulation for MA rs D Discovery)  - kolme spektrometriä, kaksi infrapuna- ja ultraviolettisäteilyä, erittäin herkästi ilmakehän komponenttien, mukaan lukien metaani ja monet muut hivenkaasut, tunnistamiseen satelliittien kiertoradalta. NOMAD tekee auringonpimennyshavaintoja ja suoria havaintoja heijastuneesta valosta. Kehittäjä Belgia , Espanja , Italia , Iso-Britannia , USA ja Kanada . NOMAD kattaa alueet 2,2-4,3  µm (infrapuna) ja 0,2-0,65 µm (ultravioletti) [16] .
• ACS ( A tmospheric Chemistry Suite ) on  kolmen infrapunaspektrometrin sarja Marsin ilmakehän kemian ja rakenteen tutkimiseen. ACS täydentää NOMADia laajentamalla sen infrapunapeittoaluetta ja pystyy ottamaan aurinkokuvia , joita tarvitaan aurinkopeittotietojen parempaan analysointiin. Pääurakoitsija on IKI RAS ( Venäjä ). Projektijohtaja - d.f.-m.s. O. I. Korablev. Laite koostuu Echelle-spektrometristä NIR, joka toimii alueella 0,7–1,6  µm , Echelle-spektrometrista MIR, joka toimii alueella 2,3–4,2 µm, ja Fourier-spektrometristä TIRVIM, joka toimii alueella 1,7–17 mikronia. [17] .

NOMAD ja ACS tarkkailevat aurinkoa kahdesti kierrosta kohti Marsin ympärillä, paikallisen auringonnousun ja -laskun aikana, kun se paistaa ilmakehän läpi. Tällaiset mittaukset antavat yksityiskohtaista tietoa metaanin määrästä eri korkeuksilla Marsin pinnan yläpuolella.

NOMAD ja ACS tutkivat myös pintaheijastuvaa valoa osoittamalla spektrometrit suoraan alaspäin ( nadiiri ) planeetalle. Tällaiset mittaukset mahdollistavat metaanilähteiden kartoituksen.

• CaSSIS ( Colour and S Stereo S Surface Imaging System )  on korkearesoluutioinen kamera (4,5 m/piksel), joka pystyy ottamaan väri- ja stereokuvia . CaSSIS tarjoaa geologisia ja dynaamisia tietoja NOMAD- ja ACS -laitteiden havaitsemista kaasulähteistä . Suunnittelija Sveitsi , Italia. CaSSIS on kolmen peilin anastigmat - teleskooppi , jonka polttoväli on 880 mm , aukko 135 mm ja näkökenttä 1,34° × 0,88° [18] .
• FREND ( Fine R Resolution E pithermal N eutron D Detector )  - tämä neutronidetektori havaitsee vedyn läsnäolon pinnasta 1 metrin syvyyteen ja havaitsee siten vesijään sijainnin lähellä pintaa. FRENDin tunnistus maanalaisen jään esiintymisestä on 10 kertaa parempi kuin nykyiset mittaukset. Pääurakoitsija on IKI RAS (Venäjä). Projektijohtaja - d.f.-m.s. I. G. Mitrofanov. Laite koostuu neljästä suhteellisesta ilmaisimesta , jotka on täytetty helium-3 :lla , jotka havaitsevat neutronivirtoja, joiden energia on 0,4 - 500  keV , ja yhdestä tuikeilmaisimesta, jossa on stilbeenikide , joka havaitsee neutronivirtoja, joiden energia on 0,5 - 10  MeV . Kollimaattorin ansiosta instrumentin näkökenttä on kaventunut 40 km :n kokoiseen pisteeseen Marsin pinnalla, mikä mahdollistaa vedyn maanalaisten jakautumiskarttojen luomisen tällä resoluutiolla. FREND -laitteessa on myös annosmittauslaite Lyulin-MO, joka mittaa säteilyä ja mahdollistaa säteilytilanteen arvioimisen avaruudessa ja Marsin pinnalla. FREND -laitteen kehittämiseen osallistui 5 venäläistä ja yksi bulgarialainen instituutti (hän ​​loi Lyulin-MO-laitteen) [19] [20] .

Tieteellinen tutkimus

TGO-tieteellisen ohjelman havainnot aloitettiin 21. huhtikuuta 2018 matalalla ympyräradalla noin 400 km Marsin pinnan yläpuolella [21] [8] [9] : korkearesoluutioinen CaSSIS -kamera ja spektrometrit laukaistiin. 2. maaliskuuta 2019 CaSSIS otti kuvan InSight-laskeutujasta , laskuvarjosta ja kapselin kahdesta puoliskosta, jotka suojasivat InSightia sen saapuessa Marsin ilmakehään - etuosan lämpösuoja ja takaosa [22] .

Vuonna 2020 TGO-luotain aloitti uudelleen tieteellisen tutkimuksen [23] ; tutkimus jatkui vuonna 2021 [24] .

FREND- neutroniilmaisimen tietojen perusteella laadittiin globaali kartta Marsin pinnan vesipitoisuudesta päiväntasaajan alueella 50° pohjoisesta leveysasteesta 50° eteläiseen leveyspiiriin. Vedyn vesiekvivalentti (WEH) pitoisuus Marsin regoliitin ylämetrissä on paikoin noin 20 painoprosenttia (napa-alueilla WEH yli 40 prosenttia). Neutroniluotaus ei tee eroa veden eri muotojen välillä: vesijää, adsorboitu vesi tai kemiallisesti sidottu vesi. Erottaakseen lisämittauksia on tehtävä muilla menetelmillä, kuten in situ -analyysillä tai monispektrisellä kuvantamisella. Havaitun WEH:n määrä yhdistettynä muihin tietoihin (reljeefpiirteet, pintalämpötila, ilmakehän olosuhteet) mahdollistaa kuitenkin erottamisen: suurempi WEH, joka ylittää kymmeniä painoprosenttia, tuskin selittyy millään muulla kuin vesijäällä; sen sijaan hydratoidut mineraalit eivät yleensä sisällä enempää kuin 10–15 painoprosenttia. Vertailuarvoksi hermosolujen suppression dimensittömälle parametrille otettiin tiedot yhdeltä Marsin kuivimmista alueista, Solis Planum -alueelta , jossa keskimääräiseksi WEH:ksi arvioidaan 2,78 painoprosenttia. Maa-Arabian pisteessä 17 ja sen lähellä olevassa pisteessä 10 maaperän veden pitoisuus on 23–24 %, mikä viittaa puhtaan vesijään esiintymiseen ylemmän metrin kerroksessa. Arkadian tasangolla sijaitsevan pisteen LWRR-23 tapauksessa, jonka WEH-painoprosentti on 20,4, sen sijainti lähellä 50° pohjoista leveyttä on luultavasti paras selitys korkealle hydraatiolle: Marsin ikiroudan raja ulottuu navoista 50° leveysasteelle joillakin alueilla. pituusasteet. Yli 20 % vedestä massasta FREND löytyy Mariner Valleyn kanjonista. Olympus-vuoren lounaaseen sijaitsevissa pisteissä LWRR-3 ja LWRR-4 vesipitoisuus on noin 9–13 painoprosenttia [25] .

Katso myös

• Marsin tutkimus
• " ExoMars "

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 ExoMars 2016  nousu . ESA (14. maaliskuuta 2016). Käyttöpäivä: 19. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2016.
2. ↑ 1 2 3 ExoMars TGO saavuttaa Marsin kiertoradan EDM-tilanteen arvioinnin aikana  (eng.)  (kuollut linkki) . ESA (19. lokakuuta 2016). Käyttöpäivä: 19. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2016.
3. ↑ 1 2 EXOMARS TRACE GAS ORBITER (TGO)  (eng.)  (linkki ei ole käytettävissä) . ESA (13. maaliskuuta 2014). Haettu 28. helmikuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 29. maaliskuuta 2015.
4. ↑ NSSDCA/COSPAR ID:  2016-017A . NASA . Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 28. maaliskuuta 2017.
5. ↑ 1 2 3 4 EXOMARS. TGO MODUULI ON LÄHYNYT TOIMIRAJOILLE . Roskosmos . _ Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 24. heinäkuuta 2020. (määrätön)
6. ↑ ANGLING UP FOR MARS SCIENCE  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . ESA . Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2018.
7. ↑ 1 2 ExoMars valmis aloittamaan tiedetehtävän  (englanniksi)  (downlink) . ESA . Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 27. huhtikuuta 2018.
8. ↑ 1 2 EXOMARSIA. ENSIMMÄISET KUVAT CASSIS-LAITTEISTA . Roskosmos . _ Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 21. helmikuuta 2020. (määrätön)
9. ↑ 1 2 ExoMars palauttaa ensimmäiset kuvat uudelta kiertoradalta  (englanniksi)  (linkki ei ole käytettävissä) . ESA . Haettu 27. toukokuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 30. huhtikuuta 2018.
10. ↑ Robert Naey. Marsin metaani lisää mahdollisuuksia elämään . Sky & Telescope (28. syyskuuta 2004). Haettu 2. joulukuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2019. (määrätön)
11. ↑ ExoMars TGO saavuttaa Marsin kiertoradan EDM-tilanteen arvioinnin aikana  (eng.)  (linkki ei ole käytettävissä) . ESA (19. lokakuuta 2016). Käyttöpäivä: 19. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 20. lokakuuta 2016.
12. ↑ Schiaparelli-moduuli kaatui laskeutuessaan Marsiin . " Interfax " (21. lokakuuta 2016). Haettu 21. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 22. lokakuuta 2016. (määrätön)
13. ↑ Jonathan Amos. Euroopan Mars-suunnitelmat etenevät . BBC News (12. lokakuuta 2009). Haettu 12. lokakuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 3. joulukuuta 2009. (määrätön)
14. ↑ Jonathan Amos. NASA saattaa vetäytyä eurooppalaisesta Mars-ohjelmasta . BBC:n venäläinen palvelu (7. helmikuuta 2012). Haettu 7. helmikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 23. kesäkuuta 2012.  (määrätön)  (Käytetty: 7. helmikuuta 2012)
15. ↑ ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments (linkki ei saatavilla) . ESA . Haettu 12. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 19. helmikuuta 2016. (määrätön) 
16. ↑ NOMAD (downlink) . ESA . Haettu 15. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 3. maaliskuuta 2016. (määrätön) 
17. ↑ ACS/ACS . "ExoMars-2016" . IKI RAS . Haettu 15. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 16. maaliskuuta 2016. (määrätön)
18. ↑ CaSSIS (downlink) . ESA . Haettu 15. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 16. maaliskuuta 2016. (määrätön) 
19. ↑ FREND korkearesoluutioinen epiterminen neutronidetektori ExoMars-projektiin . Osasto nro 63 "Ydinplanetologia" . IKI RAS . Haettu 15. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 4. syyskuuta 2018. (määrätön)
20. ↑ YSTÄVÄ . "ExoMars-2016" . IKI RAS . Haettu 15. helmikuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 15. helmikuuta 2019. (määrätön)
21. ↑ Venäjä ratkaisee kaksi ongelmaa kerralla . Lenta.ru (11. toukokuuta 2017). Haettu 11. toukokuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 19. syyskuuta 2020. (määrätön)
22. ↑ Eurooppalainen satelliitti vangitsi NASAn Marsin laskeutujan kiertoradalta Arkistoitu 7. marraskuuta 2020 Wayback Machinessa // BBC , 14. maaliskuuta 2019
23. ↑ TGO Marsin luotain jatkoi tieteellistä tutkimusta Arkistoitu 24. heinäkuuta 2020 Wayback Machinessa // 15.4.2020
24. ↑ Roskosmos ilmoittaa, että ExoMars-projektin ensimmäisen vaiheen aikana laukaiseva Trace Gas Orbiter (TGO) välitti Maahan 20 000-vuotisjuhlavalokuvan Red Planet Archival -kopiosta 31.1.2021 Wayback Machinessa // 01/30 /2021
25. ↑ Malakhov A. V. et ai. Korkearesoluutioinen vesikartta Marsin regoliitissa, jonka tarkkailee FREND Neutron Telescope ExoMars TGO -laivalla // Journal of Geophysical Research: PlanetsVolume 127, Issue 5

Linkit

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

Sosiaalisissa verkostoissa	Viserrys