Миссия ExoMars¶

ExoMars — это совместная программа Европейского космического агентства (ЕКА) и Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос» по исследованию Марса, направленная на поиск следов прошлой или настоящей жизни на планете, изучение её геологического и климатического прошлого, а также отработку технологий, необходимых для будущих пилотируемых миссий. Программа включает две основные миссии: орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter (TGO) и посадочный модуль «Скиапарелли» (первая миссия, 2016 год), а также марсоход «Розалинд Франклин» и посадочную платформу «Казачок» (вторая миссия, изначально запланированная на 2020 год, затем перенесённая на 2022 год, а позднее — на неопределённый срок).

¶История программы

Программа ExoMars была утверждена в 2005 году как европейская инициатива. В 2009 году к проекту присоединилась Россия, предложившая использовать ракеты-носители «Протон-М» и научные приборы. Первоначально планировалось, что миссия будет состоять из одного запуска, но из-за финансовых и технических сложностей в 2012 году было принято решение разделить её на два этапа.

¶Первый этап (ExoMars 2016)

Первый этап стартовал 14 марта 2016 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон-М» и разгонного блока «Бриз-М». В состав миссии входили:

• Trace Gas Orbiter (TGO) — орбитальный аппарат, предназначенный для изучения состава атмосферы Марса, особенно малых газовых примесей, таких как метан, который может указывать на биологическую или геологическую активность.
• Посадочный модуль «Скиапарелли» (Schiaparelli) — демонстратор технологий входа в атмосферу, спуска и посадки.

19 октября 2016 года TGO успешно вышел на орбиту Марса. Посадочный модуль «Скиапарелли» при попытке посадки разбился из-за ошибки в программном обеспечении: модуль преждевременно отключил тормозные двигатели, упал на поверхность и взорвался. Несмотря на аварию, TGO продолжил работу и стал основным научным инструментом первого этапа.

¶Второй этап (ExoMars 2020/2022)

Второй этап изначально планировался на 2020 год, но был перенесён на 2022 год из-за технических проблем, вызванных пандемией COVID-19, а также необходимости дополнительных испытаний парашютной системы. В состав миссии входили:

• Марсоход «Розалинд Франклин» — европейский ровер, оснащённый буром глубиной до 2 метров для отбора образцов грунта, защищённых от радиации и окисления. Назван в честь британской учёной, чьи исследования помогли расшифровать структуру ДНК.
• Посадочная платформа «Казачок» — российская платформа, предназначенная для доставки марсохода на поверхность Марса и проведения научных исследований. Она оснащена 13 научными приборами, включая метеорологический комплекс, сейсмометр и камеры.

В марте 2022 года, после начала военного конфликта на Украине, Европейское космическое агентство приостановило сотрудничество с «Роскосмосом» по программе ExoMars. Запуск миссии был отложен на неопределённый срок. В 2023 году ЕКА объявило о поиске альтернативных партнёров для завершения миссии, включая возможное сотрудничество с NASA. «Роскосмос» заявил о намерении продолжить работы по созданию собственной посадочной платформы и научных приборов.

¶Научные цели

Основные научные задачи программы ExoMars включают:

• Поиск следов жизни: изучение органических соединений и биомаркеров в поверхностном и подповерхностном слоях Марса, особенно в областях, где могли сохраниться древние условия, пригодные для жизни.
• Изучение атмосферы: анализ состава и динамики атмосферы, особенно малых газовых примесей (метан, сероводород, аммиак), их источников и сезонных изменений.
• Геология и климат: исследование геологического строения, минералогии, водного и ледяного покрова, а также климатической истории Марса.
• Технологии посадки: отработка точной и безопасной посадки крупных аппаратов на поверхность Марса, что необходимо для будущих пилотируемых миссий.

¶Устройство и характеристики

¶Trace Gas Orbiter (TGO)

TGO представляет собой орбитальный аппарат массой около 3,7 тонны (из них 1,2 тонны — топливо). Он оснащён четырьмя научными приборами:

• ACS (Atmospheric Chemistry Suite) — инфракрасный спектрометр для изучения химического состава атмосферы.
• NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) — спектрометр для анализа малых газов, включая метан.
• CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) — камера для получения цветных стереоизображений поверхности.
• FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) — детектор нейтронов для поиска водорода (и, следовательно, воды) в верхнем слое грунта.

TGO также выполняет функции ретранслятора для связи с марсоходами на поверхности (в том числе для американских миссий).

¶Марсоход «Розалинд Франклин»

Марсоход имеет массу около 310 кг и размеры примерно 2,3 × 1,5 × 1,2 метра. Его ключевые особенности:

• Бур (Pasteur drill) длиной до 2 метров, способный отбирать образцы грунта с глубины, защищённой от радиации и окисления.
• Аналитическая лаборатория (Pasteur payload) включает девять научных приборов, в том числе:
• MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) — масс-спектрометр для поиска органических молекул.
• CLUPI (Close-Up Imager) — камера для детальной съёмки образцов.
• Raman-спектрометр (RLS) для идентификации минералов.
• Автономная навигация с использованием стереокамер и лазерного дальномера.
• Солнечные батареи общей мощностью около 600 Вт.

¶Посадочная платформа «Казачок»

Платформа массой около 1,2 тонны (включая топливо) предназначена для мягкой посадки марсохода. Она оснащена:

• Тормозными двигателями для снижения скорости перед касанием.
• Научными приборами: метеорологический комплекс, сейсмометр, магнитометр, камеры, спектрометры.
• Системой связи для передачи данных на TGO.

¶Критика и сложности

Программа ExoMars столкнулась с рядом критических замечаний и технических трудностей:

• Финансовые перерасходы: первоначальная стоимость программы оценивалась в 1,2 миллиарда евро, но к 2022 году она выросла до более чем 2 миллиардов евро.
• Технические проблемы: авария «Скиапарелли» в 2016 году выявила недостатки в системе управления посадкой. Проблемы с парашютной системой для второго этапа привели к многократным переносам запуска.
• Политические риски: зависимость от российских ракет-носителей и научных приборов создала уязвимость, которая проявилась после 2022 года, когда сотрудничество было приостановлено.
• Научная значимость: некоторые учёные выражали сомнения в эффективности поиска жизни на глубине до 2 метров, так как современные модели предполагают, что биомаркеры могли сохраниться только на больших глубинах (более 5 метров).

¶Текущий статус

По состоянию на 2024 год TGO продолжает работу на орбите Марса, передавая научные данные. Второй этап программы находится в неопределённом состоянии: ЕКА ищет альтернативные варианты запуска, в то время как «Роскосмос» разрабатывает собственную миссию «Марс-Грунт» (доставка образцов грунта с Марса). Возможное сотрудничество с NASA (например, использование ракет-носителей Falcon Heavy от SpaceX) обсуждается, но официальных решений не принято.

¶Интересные факты

• Название марсохода «Розалинд Франклин» было выбрано по результатам открытого конкурса, в котором участвовали школьники из стран-участниц ЕКА.
• TGO стал первым европейским аппаратом, который успешно вышел на орбиту Марса и начал научную работу.
• В 2020 году TGO обнаружил следы хлороводорода в атмосфере Марса, что стало неожиданным открытием, указывающим на возможные геологические или атмосферные процессы.
• Посадочная платформа «Казачок» получила своё название в честь казаков — традиционных русских воинов, символизирующих смелость и выносливость.