close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Марс Экспресс (российские элементы научной аппаратуры)

код для вставкиСкачать
Марс Экспресс
(российские элементы научной аппаратуры)
Космический проект финансируется ЕКА, эксперименты – национальными космическими агентствами,
российское участие в трех приборах финансировалось Федеральным космическим агентством
Omega VNIR
Интерпретация результатов осуществляется при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований
Общие сведения о проекте
Марс-Экспресс- первая экспедиция европейского космического
агентства к Марсу для исследований атмосферы, поверхности и
истории климата Марса и окружающего Марс пространства –
прямой наследник Российского Марс 96.
Основные составные части миссии – орбитальный аппарат
(искусственный спутник Марса) с приборами дистанционного
зондирования и посадочный аппарат Beagle 2 (малая станция),
предложенный британскими учеными. Оба этих элемента были
выведены на межпланетную траекторию при помощи
коммерческого запуска российской РН «Союз» с разгонным
блоком «Фрегат» с космодрома Байконур. В проекте принимают
участие ученые и специалисты Франции, Великобритании,
Италии, Германии, Швеции, США, России, и многих других
стран. Общая стоимость проекта –145 млн. евро
подтвержденных затрат ESA, и более 300 млн. евро с учетом
затрат партнеров, считая и стоимость разработки приборов в
рамках Марс 96. Пять из научных приборов спутника (HRSC,
OMEGA, PFS, ASPERA и SPICAM) были первоначально
изготовлены для Марс 96. В разработке заключена значительная
часть их стоимости. Российские ученые принимают участие во
всех 7 экспериментах проекта как соисследователи, для трех
приборов (OMEGA, PFS и SPICAM) поставлены важные
элементы.
Основные характеристики КА Марс Экспресс
Масса
1 108 кг, включая 428 кг топлива, 113 кг научных приборов и
60 кг посадочный аппарат Бигл 2
Размеры
1,5 м x 1,8 м x 1,4 м
Запуск
2 июня 2003 г с космодрома Байконур РН Союз ФГ
с разгонным блоком Фрегат
Научные задачи проекта и средства их достижения
Научные задачи проекта Mars Express очень
разнообразны. Это решение таких вопросов
как поиск и детализация подпочвенной воды,
анализ геологического строения планеты;
комплексные исследования климата,
гидрологического цикла, взаимодействия с
солнечным ветром. Mars Express призван
ответить на вопросы:
Вероятно, Марс в прошлом имел более
теплый климат, более плотную атмосферу,
жидкую воду на поверхности. Почему все
изменилось?
Каковы современные запасы Н2О и СО2 на
Марсе?
Каково внутреннее строение этой планеты?
Какие геологические процессы формируют
ее поверхность?
Как работают атмосферно-климатические
процессы на Марсе?
Есть ли там живые организмы или следы
вымершей биосферы?
Марс Экспресс - приборы
Выход на орбиту Марса 26 декабря 2003г
Орбита
Околополярная (наклонение 86°) сильно эллиптическая
Высота
Между 250 и 11 500 км первые 440 сут. и
между 290 и 10 100 км далее
Период обращения
7 ч 30 мин первые 440 сут. и 6 ч 42 мин далее
Номинальная
продолжительность
миссии
1 марсианский год, т.е. 687 сут
a)
ASPERA - анализатор частиц для
исследования взаимодействия атмосферы
Марса с солнечным ветром
Спектрометр «просвечивания» SPICAM
для исследования атмосферы
Спектрометр высокого разрешения PFS
для исследования состава и температуры
атмосферы
Спектрометр OMEGA для
минералогического картирования
Стереокамера HRSC (10 м/пиксел) и
камера высокого разрешения SRC (2
м/пиксел) для фотографирования
поверхности;
Длинноволновый радар MARSIS для
исследования грунта на глубину до
нескольких километров
Эксперимент по радиопросвечиванию
атмосферы и радиолокации поверхности
(используется штатная радиосистема)
Посадочный аппарат Beagle 2
Эксперименты Марс-Экспресс с участием России: картирующий спектрометр ОМЕГА
Основные характеристики спектрометра
ОМЕГА
b)
Спектральный
диапазон, нм
Спектральное
разрешение, нм
c)
Сканирующее устройство
ОМЕГА
Вид. канал
ИК канал
500-1050
1000-5200
6
15-25
Поле зрения, град.
8,8°
Угловое разрешение,
мрад
0,4
Пространственное
разрешение , км
0,1
ОМЕГА на калибровках
23.5 кг
Масса
Объем информации
1.8 Гбит на сеанс
ОМЕГА- картирующий спектрометр видимого и
ИК диапазонов для исследования минерального
состава поверхности Марса.
Кооперация: Франция, Италия, Россия
Российский вклад в прибор ОМЕГА –
функционально законченный блок –
сканирующее устройство
Северный полярный район в конце полярной зимы
CO2 ice
1.43mkm
H2O ice
1.5 mkm
Emission O2
1.27 mkm
Φ =60N
ОМЕГА: южная полярная шапка в видимом свете и в полосе
поглощения водяного льда (содержание льда возрастает от
красного к синему)
Наблюдение конденсационных облаков
ОМЕГА: изображения, построенные в полосах
поглощения
льдов СО2 и Н2О и в полосе излучения
кислорода О2.
Углекислый лед вероятно наблюдается на
поверхности
Полярный вихрь хорошо заметен в полосе
водяного льда
Волнистая структура в излучении кислорода
возможно
связана с модуляцией гравитационными
волнами
Φ =88N
Институт космических исследований РАН, Планетные исследования
Москва, ул.Профсоюзная 84/32,
Контакты: (095) 333-5434, korab@iki.rssi.ru
а) 32 км
б) 64 км
с) 128 км
OMEGA: ледяные облака: а – Ascraeus Mons , φ = 8.6
– 13.5 ° N; b – φ = 40 - 60 ° N –полярный воротник, c φ = 60 ° - 70 °- полярная шапка . Север вверху.
Ширина изображения на поверхности дана под
графиками.
Марс Экспресс
(российские элементы научной аппаратуры)
Космический проект финансируется ЕКА, эксперименты – национальными космическими агентствами,
российское участие в трех приборах финансировалось Федеральным космическим агентством
Интерпретация результатов осуществляется при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований
Планетный фурье спектрометр (ПФС) был разработан для русской
миссии Марс- 96 . После аварии Марс 96 он вошел в состав
научной аппаратуры на Марс Экспресс. Спектральный диапазон
ПФС 1.2 – 40 мкм ( 8000 – 250 см-1), спектральное разрешение
1.4 см -1, пространственное разрешение 10 км в перицентре
Международная кооперация включает 7 стран: Италию, Россию,
Германию, Испанию, Польшу, Францию, США
Руководитель эксперимента - профессор В. Формизано (Италия)
Российские соисследователи (ИКИ РАН, отд.53):
В.И. Мороз, Л.В. Засова, В.И. Гнедых, А.В. Григорьев,
Н. И. Игнатьев, Б.Е. Мошкин, Ю.Н. Никольский, Д.В. Пацаев,
Д.В.Титов, И. В. Хатунцев, А.П. Экономов
Ascraeus
Mons
Tharsis
Alba Patera
Научные задачи ПФС: исследование атмосферы и климата, минералогии и свойств
поверхности.
Температурные профили в атмосфере, свойства аэрозоля и малые составляющие
восстанавливаются самосогласованным образом из одного спектра.
ПФС работает на орбите вокруг Марса с 10.01.2004. К 15 сентября – 390 орбит. Основные
научные результаты:
Температурное поле (изолинии) в зависимости от высоты и широты по орбите
через Ascraeus Mons (10° N ) и край Alba Patera (40° N). Полярный воротник
имеет плотные ледяные облака и инверсию в температурном профиле около
10км. Он наблюдается при φ> 48 N, а край поляной шапки, состоящей из льда
СО2, наблюдается φ>62 N
-log(P,mb)
температурные профили от поверхности до 60 км высоты и поля температуры в
координатах широта-высота вдоль каждой орбиты,
оптическая толщина и эффективный размер частиц пыли и облаков
содержание Н2О и СО в атмосфере; содержание СН4 и его вариации
относительное содержание льдов Н2О , СО2 и пыли в остаточной южной полярной
шапке
строение сезонной северной полярной шапки и атмосферы над ней в конце северной
зимы
Temperature, K
Ascraeus Mons
Ice H2O
CO2
Профили температуры, при φ 30-88
N. Штрих-пунктирными линиями
показаны температуры конденсации
H2O при 0.1, 1, 10, 100, 200, 300 и
400 ppm соответственно.
Пунктирная линия - температура
конденсации CO2. Сильная
температурная инверсия
наблюдается в полярном
воротнике, падение температуры с
высотой при H>20км в полярном
воротнике сменяется нагревом над
полярной шапкой из СО2
dust
dust
Hellas
6
Примеры спектров ПФС
В длинноволновом канале
Hellas
Hellas
Содержания паров воды вдоль орбит 10-320.
В низких северных широтах наблюдается максимум
содержания воды на долготах 0 – 50°.
Пример спектра ПФС в коротковолновом канале
-1
3
Isidis
Isidis
/ñì
È í ñòðóì åí òàëüí û å
2
äåòàëè
ÑÎ
Èí òåí ñèâí î ñòü, ì Âò/ì
2
H 2O
ÑÎ
1
Оптическая толщина пыли. Нижняя кривая –
нормированная высотa поверхности.
2
ÑÎ
2
Í
ÑÎ
0
2000
2
Î
CO2
2
4000
6000
8000
Âî ëí î âî å ÷èñëî , ñì
-1
Эксперименты Марс-Экспресс с участием России: универсальный спектрометр СПИКАМ
Блок
электроники
Российский ИК канал
СПИКАМ - многофункциональный спектрометр для
исследования атмосферы Марса, в том числе методом
наблюдений затмений Солнца и звезд.
Кооперация: Франция, Россия, Бельгия, США
Российский вклад в СПИКАМ – функционально
законченный канал – спектрометр ближнего ИК
излучения.
УФ канал
Одновременные измерения озона и водяного
пара показывают насколько условия на Марсе
«пригодны» для жизни
Проведена прямая проверка теории что водяной
пар разрушает озон. Это имеет большое
значение для будущего Земли: глобальное
потепление вызывает увеличения содержания
воды в стратосфере, что является
потенциальным источником опасности для
озонового слоя Земли (сравнительная
С П И К А М И К : д р у го й с п о с о б и з м е р е н и я о зо н а
планетология)
Э м и с с и я O 21 g го в о р и т
о том , что озон вы ш е 1 5 km
Солнце
УФ канал
40x40
Надир
С олнечная линия
CO2
M
Параболическое
зеркало
Щель
Диф. решетка
Д лина волны , нм
ПЗС
усислитель
изображения
ИК канал
оптоволокно
С П И К А М -И К (р о с с и й с к и й ка н а л )
Диафрагма
поля зрения
Ловушка
Надир
ИК
детекторы
Л е д H 2O
Ø30
АОПФ
Телескоп M
Основные характеристики спектрометра
СПИКАМ
Спектральный
диапазон, нм
Спектральное
разрешение, нм
Угловое
разрешение, мрад
надир
затмения
Масса
Объем информации
УФ канал
ИК канал
118-320
1000-1700
0.9
0.5-1.2
0.2х1
0.2
17.5
1.5
4.9 кг
30 Мбит на орбиту
С пектр Ю ж ной полярной ш апки в сравнении
с л а б о р а т о р н ы м с п е кт р о м с м е с и л ь д о в C O 2 и H 2O
Д лина волны , нм
Предполагалось, что постоянная часть
Южной шапки Марса состоит из льда CO2,
но до сих пор прямых подтверждений не
было. Их получили ИК-спектрометры
спутника Марс Экспресс в январе 2004 г,
показав что присутствуют оба вида льда:
водяной и углекислотный
Вертикальные профили (10-120км) атмосферы позволят
проверить точность моделей, - обеспечивающих прогнозы для
аэроторможения и аэрозахвата космических аппаратов в будущих
миссиях
Институт космических исследований РАН, Планетные исследования
Москва, ул.Профсоюзная 84/32,
Контакты: (095) 333-5434, korab@iki.rssi.ru
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
29
Размер файла
4 642 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа