|
|
 | |  |
| Главная » 2008 » Январь » 6 » Научные космические исследования: проект «Марс-Экспресс»
Научные космические исследования: проект «Марс-Экспресс» | 20:28 |
06.01.2008 Научные космические исследования: проект «Марс-Экспресс»
Материалы представлены отделом научных космических комплексов
управления автоматических космических комплексов и систем управления
Федерального космического агентства.
В 2007 году получены новые научные результаты по космическому проекту Марс-Экспресс:
КА «Марс-Экспресс» вышел на орбиту вокруг планеты 25 декабря 2003г. В
августе 2007г. КА «Марс-Экспресс» завершил второй марсианский год
работы на орбите. Также, 23 ноября 2007г завершены 5000 витков на
орбите. Принято решение о продлении проекта до мая 2009г., т.е. еще на
один марсианский год.
Россия, в рамках Федеральной космической программы, поставила важные
элементы трех приборов спутника. В ИКИ РАН изготовлены входная оптика и
сканер картирующего спектрометра ОМЕГА, детекторы и калибровочное
оборудование для Фурье-спектрометра ПФС и инфракрасный канал
универсального спектрометра СПИКАМ. Три эксперимента с российским
участием функционируют номинально; за четыре года работы констатирован
естественный износ некоторых узлов:
- Прибор ОМЕГА (российский сканер): в связи с нормальным износом
констатировано небольшое увеличение времени охлаждения детекторов ИК
каналов. Каждые 100 витков время предварительного охлаждения
увеличивается на 4 мин (помимо номинальных 135 минут). Прогнозируется,
что прибор сможет проработать в течение не менее 500 витков. Износ
происходит только вовремя функционирования. По российскому сканеру
замечаний нет.
- Прибор СПИКАМ (российский ИК спектрометр). Со временем под действием
радиации наблюдается деградация усилителя изображения и ПЗС-детектора
УФ спектрометра СПИКАМ, что несколько увеличивает шум, но не влияет на
возможность использования данных. Российский ИК спектрометр работает
без замечаний. Для увеличения точности измерений проведено сравнение
результатов измерений СПИКАМ с другими приборами и дополнительная
калибровка запасного образца прибора в лаборатории.
- Прибор ПФС (российские детекторы) – без замечаний.
В процессе работы производилась оперативная оценка технического
состояния и проверка функционирования научных приборов на КА “Марс
Экспресс”. Выполняется анализ спектральной и видеоинформации полученной
приборами, уточнены режимы и график их работы.
После раскрытия антенн радара МАРСИС в 2005г наблюдаются
периодические возмущения (с периодом 2-3с) КА в инерциальном режиме
ориентации. Наибольшему влиянию подвержены наблюдения в режимах
солнечных и звездных затмения СПИКАМ и лимбовые наблюдения ОМЕГА.
Разработаны алгоритмы коррекции данных без ухудшения качества
информации.
Результаты научных исследований по проекту докладывались на специальной
конференции European Mars Science & Exploration Conference (EMSEC
2007) 12-16 ноя. 2007 в ESTEC, Нидерланды. Российскими участниками
сделано более 20 докладов. В 2007г российскими участниками проекта
опубликовано 9 статей в рецензируемых научных журналах (см. в
приложении 1 полный список публикаций по ОКР «Бепи Коломбо»)
2. Некоторые результаты исследований Марса с орбитального космического аппарата «Марс-Экспресс» приборами с российским участием.
2.1 Содержание водяного пара в атмосфере Марса по данным эксперимента СПИКАМ, два марсианских года наблюдений
СПИКАМ ИК – акустооптический спектрометр, работающий в диапазоне 1-1.7
мкм с разрешением ~2000. Основной научной задачей СПИКАМ является
измерение водяного пара в атмосфере Марса, малой составляющей, играющей
важную роль в климате планеты. Измерения интегрального содержания
водяного пара на Марсе проводились одновременно тремя экспериментами на
КА Марс-Экспресс. СПИКАМ показал низкое содержание по сравнению с
остальными экспериментами. В результате возникла необходимость провести
наземные калибровки лабораторной версии прибора, которые прошли в июне
2007 года в Службе Аэрономии, Верьер-ла-Бьиссон и Институте
спектроскопии в Реймсе. Полученные калибровки были использованы для
повторного восстановления содержания водяного пара, а также обработки
новых данных, поступивших за 2007 год.
Данные по водяному пару Марс Экспресс позволили скорректировать
результаты американского эксперимента TES на КА «Марс Глобал Сюрвейор»,
проводившего мониторинг водяного пара с 1998 до августа 2004г.
Рис.1 Сезонная карта содержания воды в атмосфере Марса по данным наблюдений СПИКАМ на «Марс- Экспресс» за два марсианских года.
2.2 Исследование водяного пара в атмосфере Марса в экспериментах ОМЕГА и ПФС на КА «Марс-Экспресс»
При анализе данных наблюдений спектрометров ОМЕГА и ПФС основными
результатами являются детальное исследование сезонного цикла водяного
пара, а также его аномального поведения над Марсианскими вулканами
области Тарсис.
Обработанный объем данных ПФС включает период с января 2004 по апрель
2005, Содержание водяного пара имеет отчетливые максимумы над областями
Аравия и Тарсис, что вероятно вызвано взаимодействием с поверхностью
и/или особенностями атмосферной циркуляции. Поведение атмосферной воды
над вулканами исследовалось инфракрасным картирующим спектрометром
OMEGA, наблюдения которого достаточно равномерно покрывают полный
Марсианский год в разное время суток. Наблюдения обнаружили аномально
высокую концентрацию водяного пара над вершинами всех четырех вулканов
в сравнении с окружающим плоскогорьем (Рисунок 2). Такое поведение
наблюдалось в течение всего года и демонстрировало четкий сезонный
тренд.
Рис.2 Карты концентрации атмосферной воды на вулканами области Тharsis по данным наблюдений спектрометра OMEGA.
2.3 Солнечные затмения в эксперименте СПИКАМ
С 2005 г прибором СПИКАМ проведено около 350 наблюдений в режиме
солнечных затмений, позволяющих провести вертикальное просвечивание
атмосферы планеты. Спектральный диапазон СПИКАМ позволяет проводить
одновременные наблюдения атмосферной плотности и содержания водяного
пара по газовым полосам поглощения, а также восстанавливать свойства и
распределения аэрозолей с высотой. В работе был проведен анализ 24
орбит, полученных в ноябре-декабре 2007 года (Ls=130-160, конец лета в
северном полушарии Марса). Это первые вертикальные профили водяного
пара в атмосфере Марса, после результатов КА Фобос 2 (1989г).
Также, обнаружены облака на высотах 50-60 км в узком диапазоне широт от
320 до 50 градусов восточной долготы на Марсе, что свидетельствует о
волновой активности в атмосфере. Оптические толщины таких облаков не
превышают 0.001, а концентрация частиц достигает 10 в см3.
1.5 Сезонная изменения северной полярной шапки по данным прибора ОМЕГА
Данные прибора ОМЕГА (КА Марс-Экспресс) дают большой объем информации,
в том числе о динамике полярных ледовых шапок. Эту динамику удобно
отслеживать по широким полосам льда H2O(около 1.2, 1.5 и 2.0 микрон).
Спектры, полученные прибором, были очищены от влияния атмосфер и
сгруппированы по сезонам (Рис.3).
Рис.3. Картирование спектральных индексов водяного
льда по полосам 1.25 и 1.5 микрон для северного лета. a)Ls~93-97(орбиты
886-922), b)Ls~113-115(орбиты 1048-1060), c)Ls~127-138(орбиты
1150-1216)
Федеральное космическое агентство Росии
|
|
Просмотров: 967 |
Добавил: telescop
|
| |
 | |  |
|
|
