Проект «Экзмарс» (Exomars) включает в себя две миссии, которые должны отправиться к красной планете в 2016 и 2018 годах. Первая из них - это орбитальный зонд, предназначенный для исследования состава атмосферы, и небольшая испытательная посадочная платформа. Оба аппарата будут разработаны европейскими компаниями. Вторая миссия предполагает доставку на соседнюю планету тяжелого марсохода с рекордно мощной буровой установкой, способной пробурить породы до глубины 2 метра. Основные цели проекта «Экзомарс» - поиск следов марсианской жизни в прошлом и настоящем, исследование водной и геохимической среды в приповерхностном слое пород, исследование газовых примесей в атмосфере Марса и их генезиса. О поисках подходящего района для посадки марсохода второго этапа миссии рассказывалось здесь.

В 2012 году Роскосмос стал основным партнером Европейского космического агентства в миссии Экзомарс. Одним из основных условий такого сотрудничества с российской стороны было полноправное техническое участие на втором этапе миссии. Согласно достигнутым договоренностям, Россия предоставит не только средства вывода (ракеты Протон-М с разгонным блоком Бриз-М) для обеих миссий, а также некоторые научные приборы для них, но также создаст посадочный модуль для второй миссии. Разработать и построить его должны инженеры НПО им. Лавочкина.

Космический аппарат «Экзомарс-2018» будет состоять их трех блоков: перелетный модуль (Thales Alenia Space), адаптер с системой отделения и десантный модуль (НПО им. Лавочкина) – см. рис 1. Перелетный модуль будет отвечать за коррекцию курса, снабжение космического аппарата энергией и за поддержание теплового режима. Любопытно, что бортовой компьютер, управляющий аппаратом на пути к Марсу, будет находиться в десантном модуле, основной задачей которого является доставка на поверхность планеты посадочной платформы (также российской разработки) и европейского марсохода. Радиосистема десантного модуля должна будет обеспечить связь с Землей после отделения от перелетного модуля через ретранслятор, установленный на орбитальном аппарате TGO (Trace Gas Orbiter) миссии 2016 года.

Важным критерием, оказавшим влияние на выбор конструкции десантного модуля, стало жесткое ограничение массы. Это условие необходимо для реализации баллистической схемы спуска. Общая схема спуска и посадки показана на рис. 2, конструкция десантного модуля – на рис. 3. Схема посадки во многом похожа на последовательность посадки марсохода Curiosity, за исключением того, что американский аппарат на последнем этапе спускался на поверхность тросами с висящего над поверхностью реактивного крана. В миссии же «Экзомарс» требуется посадить на поверхность целую платформу, сверху на которой закреплен марсоход.

Десантный модуль состоит из нескольких систем. Аэродинамический экран (коническая форма, угол полураствора – 70 градусов) и задний кожух принимают на себя тепловую и аэродинамическую нагрузку во время спуска в атмосфере Марса. Двухкаскадная парашютная система предназначена для сброса скорости с 2,1 Маха до дозвуковой, при которой станет возможным отделения посадочного модуля. Последний, используя двигательную установку, должен будет погасить оставшуюся скорость и мягко приземлиться на поверхность планеты. Посадочная платформа будет оборудована четырьмя посадочными опорами и двумя направлениями для схода марсохода (рис. 4). Марсоход все время пути будет находиться на отдельной промежуточной платформе (рис. 5), т. к. имеет сложные механические и электрические интерфейсы.

Эта «просолойка» обеспечит связь систем марсохода с системами посадочной платформы. В посадочном модуле будет использована европейская аппаратура, проверенная в миссии 2016 года: бортовой компьютер, радар и радиосистема. Программное обеспечение, управляющее бортовыми системами аппарата на этапах перелета и спуска/посадки, также будет разработано европейскими специалистами. Управление российскому компьютеру на посадочной платформе будет передано только после схода марсохода с трапов. После этого европейский вычислительный комплекс обеспечит взаимодействие российского с приемно-передающей аппаратурой посадочной платформы.

Российская посадочная платформа имеет собственную научную программу, отдельную от программы марсохода. Планируется охватить несколько направлений исследований. Среди них: мониторинг климата на поверхности Марса, мониторинг радиационной обстановки, исследования состава атмосферы, состава поверхности, исследование взаимодействия атмосферы и поверхности, а также изучение внутреннего строения Марса сейсмометрами. Полный список научной аппаратуры, которую планируется установить на посадочной платформе, приведен ниже. Из интересных приборов можно отметить микрофон и СВЧ-радиометр РАТ-М.

НаименованиеЗадачаМассаПроизводитель
ТССП телевизионная система для съемки панорамы, атмосферы и контроля работы манипулятора 3,9 кг ИКИ РАН
БИП интерфейсов и памяти, общий интерфейс команд и данных 2,5 кг ИКИ РАН
ММК манипулятор для забора проб грунта и доставки их к научным приборам 5,6 кг ИКИ РАН, Польша
МТК метеокомплекс (датчики температуры, давления, влажности, аэрозоля, анемометр, акселерометр, магнитометр, микрофон) 3,5 кг ИКИ РАН, ЦНИИМаш, Финляндия, Испания
СТЕМ четыре датчика для внедрения в грунт для изучения его теплоемкости, температуропроводности, теплопроводности и электропроводности 1,4 кг ГЕОХИ РАН
РАТ-М СВЧ-радиометр для оценки температуры поверхности на трех уровнях глубины, оптической толщины атмосферы во время пылевых бурь 0,6 кг ИКИ РАН
ФАСТ Фурье-спектрометр для изучения атмосферы и климата 3,5 кг ИКИ РАН, Германия, Италия
ПК комплекс датчиков для контактного изучения свойств пылеватых частиц 1,6 кг ИКИ РАН, Италия
СЭМ сейсмометр для изучения микроколебаний поверхности Марса 1,5 кг ИФЗ РАН
МГАК газо-аналитический комплекс для исследования динамики микрокомпонентов атмосферы у поверхности 10 кг ИКИ РАН, Швейцария, Франция, Германия
М-ДЛС лазерный спектрометр пяти диапазонов для исследования химического и изотопного состава приповерхностной атмосферы, а также летучих компонентов грунта 2,6 кг ИКИ РАН, МФТИ, Франция
АДРОН-МФ гамма-спектрометр, нейтронный генератор и детектор для активного зондирования грунта, определения содержания воды и элементного состава, мониторинга радиационной обстановки 5,6 кг ИКИ РАН
АБИМАС масс-спктрометр с лазерной абляцией для анализа элементного состава грунта 5 кг ИКИ РАН
МЭГРЭ мониторинг электромагнитных эмиссий на поверхности 1,5 кг  

Обсудить