Зонд «Скиапарелли» должен был изучить состояние атмосферы Марса

Спускаемый аппарат "Скиапарелли" разбился в результате попытки сесть на Марс, сообщает Европейское космическое агентство.
По данным агентства, потеря зонда подтверждается снимками, сделанными с орбиты планеты американскими искусственными спутниками.

Космический аппарат NASA Mars Reconnaissance Orbiter сфотографировал предполагаемое место падения модуля Schiaparelli. Как Европейское космическое агентство, на снимках видно, что модуль упал на поверхность Марса с большей высоты, чем планировалось, от двух до четырех километров и, вероятно, был разрушен при ударе.

Одна из фотографий (внизу слева) сделана в мае, другая - свежая, черное пятно на ней, предположительно, и есть Schiaparelli.

Согласно ЕКА, зонд упал на поверхность Марса с высоты от двух до четырех километров и разбился. До получения снимков у ученых оставалась надежда, что зонд уцелел.
Зонд "Скиапарелли" должен был спуститься на Марс 19 октября, однако его посадка пошла не по плану. Сообщалось, что зонд слишком рано отстрелил запасной парашют, а также недостаточно долго использовал тормозные двигатели.
Примерно за 50 секунд до момента, когда зонд должен был коснуться поверхности, он перестал передавать сигнал. Некоторые ученые сразу расценили это как признак того, что зонд разбился.
ЕКА до настоящего времени не признавало посадку неудачной.

В сообщении, размещенном на официальном сайте ЕКА, говорится, что зонд NASA обнаружил предполагаемое место посадки модуля.

"Скиапарелли" падал с высоты от двух до четырех километров и поэтому набрал значительную скорость, свыше 300 километров в час. Также возможно, что модуль взорвался при ударе о землю", - говорится в заявлении агентства.

Ранее Европейское космическое агентство (ЕКА) сообщило, что с модуля "Скиапарелли", севшего на Марсе 19 октября, поступает сигнал, но данных телеметрии нет.

. @NASA Mars Reconnaissance Orbiter has imaged changes on #Mars surface linked
to #ExoMars @ESA_EDM https://t.co/QN4BqV7xIR pic.twitter.com/BD7XKhB1oO

ESA (@esa) 21 октября 2016 г.
Модуль вошел в атмосферу Марса на высоте около 122,5 км со скоростью около 21 000 км/ч. Парашют раскрылся на высоте около 11 км при скорости порядка 1650 км/ч.

На пресс-конференции в минувший четверг руководитель миссии "ЭкзоМарс-2016" Андреа Аккамаццо сообщил, что "связь с десантным модулем пропала за 50 секунд до его посадки".
Российско-европейская миссия "ЭкзоМарс-2016" стартовала 14 марта 2016 года запуском с космодрома Байконур ракеты-носителя "Протон-М" с космическим аппаратом в составе орбитального модуля TGO (Trace Gas Orbiter) и демонстрационного спускаемого модуля "Скиапарелли".

Орбитальный модуль КА TGO предназначен для изучения малых газовых примесей атмосферы и распределения водяного льда в грунте Марса. Российский ИКИ РАН подготовил два прибора для TGO: спектрометрический комплекс АЦС и нейтронный спектрометр ФРЕНД.

Демонстрационный десантный модуль "Скиапарелли" должен был протестировать ряд технологий, обеспечивающих контролируемый спуск и посадку на Марс в рамках подготовки для будущих миссий.

На борту модуля находился пакет научной аппаратуры, которая, как предполагалось, будет записывать скорость ветра, влажность, давление и температуру во время посадки. Ожидалось, что аппаратура также получит первые научные данные по электрическим полям на поверхности Марса, которые в сочетании с исследованиями концентрации атмосферной пыли обеспечат новое понимание роли электрических сил в процессе возникновения пылевых бурь на этой планете.

Аппарат массой в 600 кг, изготовленный в основном в Италии, в случае удачной посадки должен был заняться метеорологическими исследованиями. Его батарей хватило бы на четыре дня работы.
При этом европейские ученые проявляют больший интерес к работе орбитального аппарата TGO, который вышел на орбиту Марса практически одновременно с неудачной посадкой "Скиапарелли".
Он должен провести на орбите несколько лет, изучая динамику марсианской атмосферы - колебаний в ее составе метана, водяного пара и окиси азота.
Эти газы могут указывать на природу тектонических и иных процессов, происходящих на Марсе. Они могут также быть указанием на наличие там органической жизни.

Европейское космическое агентство (ЕКА) не получило подтверждения посадки модуля «Скиапарелли» на поверхность Марса. Связь с аппаратом оборвалась за 50 секунд до расчетного времени приземления. Посадка зонда на поверхность планеты является частью российско-европейской миссии «ЭкзоМарс». Модуль Trace Gas Orbiter (TGO), который также является частью программы «ЭкзоМарса», вышел на орбиту Марса согласно штатному расписанию.

Демонстрационный десантный модуль «Скиапарелли», приземлившийся 19 октября на Марс в рамках российско-европейской миссии «Экзомарс», не вышел на связь. Об этом в ходе пресс-конференции сообщило Европейское космическое агентство. Модуль «Скиапарелли» вошел в атмосферу Марса в 17:42 на скорости в 21 000 км/ч. Условная граница атмосферы составляет 121 км от поверхности. Зонд должен был оказаться на его поверхности примерно через шесть минут. Посадка была запланирована на равнине Плато Меридиана, примерно в 40 км к северо-западу от места посадки марсохода «Оппортьюнити» в 2004 году. Однако сигнал аппарата пропал за 50 секунд до предполагаемого времени приземления.

После того, как телескоп GMRT не сумел поймать сигнал о приземлении, к процессу подключилась автоматическая станция ЕКА »Марс-Экспресс», которая записала спуск «Скиапарелли» и передала на Землю данные. Однако этой информации было недостаточно, чтобы понять состояние аппарата. ЕКА пришлось задействовать автоматическую орбитальную станцию НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Однако точных данных о «Скиапарелли» аппарату в ходе облета Марса получить также не удалось. MRO должна совершить еще несколько облетов и сфотографировать место посадки «Скиапарелли». ЕКА получит фотографии зонда в ближайшие дни.

19 октября «Скиапарелли» вошёл в атмосферу Марса. В течение 3-4 минут скорость аппарата снижалась путём аэродинамического торможения — трения об плотные слои атмосферы. Сложность спуска заключалась в том, что марсианская атмосфера тоньше земной. Поэтому «Скиапарелли» был оснащен парашютом, корректирующими навигаторами и теплозащитным покрытием. Парашют должен был раскрыться на высоте 11 километров при скорости модуля 1650 километров в час, а специальная конструкция аппарата была призвана смягчить удар при падении.

План спуска демонстрационного десантного модуля «Скиапарелли»

Утром 20 октября специалисты ЕКА получили телеметрию маневров »Скиапарелли» с орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO), который успешно вышел на орбиту Марса 19 октября. Теплозащитное покрытие успешно предотвратило перегрев аппарата: экран медленно плавился и испарялся, унося поглощённое тепло от основной части «Скиапарелли». Когда скорость аппарата уменьшилась до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью над «Скиапарелли» развернулся парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернулся менее чем за секунду, и через 40 секунд была сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном. После неполного анализа данных было подтверждено, что возможно отстрел парашюта произошёл несколько раньше запланированного, а двигатели мягкой посадки могли выключиться на слишком большой высоте, которая пока не определена.

Модуль «Скиапарелли» был предназначен для отработки посадки и проведения исследований. В его научные задачи входили измерения электрических полей, которые, в сочетании с исследованиями концентрации атмосферной пыли, должны были рассказать о роли электрических сил в процессе возникновения пылевых бурь.»Скиапарелли» должен был проработать на Марсе 10 дней — срок, в течение которого аккумуляторы спускаемого аппарата способны поддерживать его работоспособность. В течение этого времени сотрудники центра управления будут продолжать попытки установить связь со «Скиапарелли».

Разделение TGO и «Скиапарелли»

Орбитальный аппарат TGO вышел на орбиту Красной планеты согласно расписанию. Во время выведения TGO на орбиту внештатных ситуаций не возникало. Аппарат стал второй после «Марс-Экспресс» станцией ЕКА, обращающейся вокруг Марса. TGO будет изучать малые газовые примеси атмосферы и распределение водяного льда в грунте Марса. В частности, он исследует распределение в марсианском «воздухе» метана, который в присутствии пропана и этана косвенно указывает на наличие жизни на планете.

Миссия «ЭкзоМарс-2016» была запущена с космодрома Байконур 14 марта с помощью ракеты-носителя «Протон-М».16 октября 2016 года «Скиапарелли» и TGO успешно разделились после семимесячного полета. На 2020 год планировалась вторая часть миссии: к Марсу должен отправится ровер, который пробурит поверхность планеты и возьмет пробы грунта. Это может подтвердить наличие простейших форм жизни в недрах планеты. Состоится ли в назначенное время отправка марсохода после неудачи со «Скиапарелли», пока неизвестно.

Связь со спускаемым аппаратом «Скиапарелли» потеряна во время его посадки на Марс, тогда как его партнер по программе - Trace Gas Orbiter - успешно занял заданную орбиту. Таковы в кратком изложении новости, которые сообщило вчера Европейское космическое агентство на пресс-конференции, посвященной программе ExoMars.

Напомним, «Скиапарелли» и Trace Gas Orbiter выполняют первый этап принятой ЕКА и Роскосмосом программы исследований и должны подготовить информацию для осуществления второго этапа - высадки на планету большого марсохода, которая запланирована на 2020 год. 16 октября аппараты отделились друг от друга, и «Скиапарелли» начал сближение с Марсом. Цель его полета была провести мягкую посадку на поверхность планеты, изучая при этом атмосферные условия Марса.

Trace Gas Orbiter. Илл.: ESA-D. Ducros

Посадка состоялась 19 октября. Перед этим представители ЕКА выражали уверенность, что она пройдет благополучно. Мишель Дени (Michel Denis), руководитель полета ExoMars, даже пошутил, что спуск «Скиапарелли» станет шестью минутами спокойного ожидания, в отличие от «семи минут ужаса», как в свое время описывал спуск на Марс аппарата Curiosity в 2012 году. Но, видимо, не все прошло так, как они рассчитывали.

Программа спуска включала несколько этапов. Во время первого торможения при входе в атмосферу аппарат «Скиапарелли» должен был защищать специальный теплозащитный экран. Затем, на высоте 11 километров, должен был раскрыться парашют, включиться малые реактивные двигатели для торможения аппарата и, наконец, при контакте с марсианской поверхностью силу удара должна погасить особая платформа.

Отклонение от задуманного сценария произошло после момента, на который было запланировано раскрытие парашюта. Орбитальный аппарат ЕКА Mars Express, отслеживавший снижение «Скиапарелли», измерил его скорость, и она оказала выше предусмотренной предварительными расчетами. Сигнал, поступающий от «Скиапарелли», исчез на 50 секунд раньше расчетного времени. Поэтому, что было с ним на самым последнем этапе снижения и в каком состоянии он сел на Марс, остается неизвестным.

Заряд батарей «Скиапарелли» был рассчитан на несколько дней работы на поверхности Марса. Поэтому специалисты не теряют надежду связаться с ним. Через несколько часов после посадки над районом Марса, где находится «Скиапарелли», прошел аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter. Был запланирован сеанс связи с ним спускаемого модуля, но связь установлена не была.

Ученые, разрабатывающие марсоход, который должны отправить на Марс в 2020 году, говорят, что неудача «Скиапарелли» повлияет на их задачу, но не радикальным образом. Отправку марсохода не отменят, но точно внесут в проект определенные изменения. Как сказал планетолог Оливье Витас (Olivier Witasse), они будут направлены именно на совершенствование технологии посадки, которая не будет повторять один в один сценарий посадки «Скиапарелли». Сотрудник Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка Норберт Крупп (Norbert Krupp) сказал, что миссию «Скиапарелли» даже нельзя назвать неудачной, так как она поможет обеспечить успех на следующей стадии проекта.

По крайней мере часть данных, которые «Скиапарелли» должен был собирать во время спуска, ученые успели получить. Но это куда меньше, чем они рассчитывали. Франческа Эспозито (Francesca Esposito) из Обсерватории Каподимонте говорит, что, например, не удалось добыть никаких сведений о влиянии электрических полей в атмосфере Марса на его пылевые бури. Франческа Ферри (Francesca Ferri) из Университета Падуи сообщила, что ее команде удалось получить лишь часть информации от датчиков «Скиапарелли» о динамике марсианской атмосферы, но важные данные о слое, близком к поверхности, где особую роль играет конвекция, остались недоступны. «Это космос. Он не сотрудничает», - прокомментировала эти события Франческа Эспозито.

Европейское космическое агентство не оставляет попытки узнать, что же случилось со «Скиапарелли». Помимо попыток поймать его сигнал одним из трех аппаратов, находящихся сейчас на орбите над Марсом, они планируют сделать снимки места посадки с орбиты. Также марсоход Opportunity, который находится всего в 15 километрах от предполагаемой зоны посадки, как предполагалось, должен был снять процесс снижения «Скиапарелли». По тому, насколько это удалось, можно будет понять, насколько точно была соблюдена расчетная траектория спуска.

Модель модуля «Скиапарелли» на Парижском авиасалоне в 2013 году

Schiaparelli − the Entry, Descent and Landing Demonstrator Module , сокр. Schiaparelli EDM lander или Schiaparelli ) - , предназначенный для посадки на поверхность в рамках космической программы «Экзомарс». Аппарат разработан и изготовлен Европейским космическим агентством .

«Скиапарелли» является составной частью 2016 года, а. Отделение спускаемого аппарата запланировано на 16 октября 2016 года в 14:42 UTC при подлёте к Марсу, до торможения орбитального модуля для перехода на орбиту вокруг . Посадка «Скиапарелли» на поверхность запланирована на 19 октября 2016 года.

Задачи

Одной из основных задач научных программ к Марсу является поиск фактов и доказательств жизни на планете. Лучшим решением для этой задачи является посадка научных лабораторий на поверхность Марса. Важнейшим этапом такой программы является успешный вход в атмосферу, контролируемый спуск и мягкое касание поверхности.

«Скиапарелли» создан для отработки технологий ЕКА по контролируемому спуску аппаратов на поверхность Марса. Создание спускаемого аппарата в рамках программы «Экзомарс» предоставляет полезный опыт для промышленности Европейского Союза и позволяет провести эксперименты над новыми технологиями, которые будут задействованы в последующих научных программах к Марсу.

Конструкция

«Скиапарелли» сконструирован на основе технических решений, рассчитанных и протестированных ЕКА в ходе предыдущих исследований по программе «Экзомарс». Спускаемый модуль содержит ряд датчиков, собирающих данные о ходе работы основных систем и приборов, что и является основной задачей - проверка работоспособности аппарата и отработка мягкого спуска на поверхность Марса. Основными системами и приборами в конструкции аппарата являются: защитный кожух и теплозащитный экран, парашютная система, бортовой высотомер, двигательная установка для снижения скорости падения аппарата на основе однокомпонентного топлива - гидразина. Собранные данные с приборов и датчиков будут отправлены на для оценки, на основе которых будет либо подтверждена работоспособность существующих систем, либо внесены изменения в конструкцию последующих европейских аппаратов по изучению Марса.

Научное оборудование

На своём борту спускаемый аппарат несёт следующее оборудование:

• DREAMS (D ust Characterisation, R isk Assessment, and E nvironment A nalyser on the M artian S urface) - комплекс приборов для измерения параметров окружающей среды на поверхности Марса. Включает в себя приборы:

• MetWind - измерение скорости и направления ветра;
• DREAMS-H - датчик влажности;
• DREAMS-P - датчик давления;
• MarsTem - измерение температуры вблизи поверхности Марса;
• SIS (Solar Irradiance Sensor) - измерение прозрачности атмосферы;
• MicroARES (Atmospheric Radiation and Electricity Sensor) - измерение электрических полей.

• AMELIA (A tmospheric M ars E ntry and L anding I nvestigations and A nalysis) - датчики телеметрии и служебные системы. Сбор данных от входа в атмосферу Марса (~130 км) до завершения посадки аппарата. Использование полученных данных для исследования атмосферы и поверхности Марса.
• COMARS+ (Com bined A erothermal and R adiometer S ensors Instrument Package) - прибор с тремя комбинированными датчиками и широкополосным радиометром для измерения давления, температуры и тепловых потоков на тыльной части капсулы спускаемого аппарата при аэродинамическом торможении и спуске под парашютом в атмосфере Марса.
• DECA (De scent Ca mera) - телекамера снижения для съёмки места посадки при сближении «Скиапарелли» с поверхностью а также получение данных о прозрачности атмосферы. Планируется получить 15 монохромных снимков для отождествления точного места касания поверхности аппаратом.
• INRRI (In strument for landing - R oving Laser R etroreflector I nvestigations) - уголковый отражатель для определения местонахождения Скиапарелли с помощью лидара, расположенного на искусственном спутнике Марса.

Хроника программы

Время от входа спускаемого аппарата в атмосферу до его касания поверхности Марса займёт менее 6 минут.

«Скиапарелли» запрограммирован отделиться от основного орбитального модуля 16 октября 2016 года в 14:42 UTC, за три дня до планируемой посадки на поверхность Марса. Через 12 часов после отделения, основной орбитальный модуль проведёт коррекцию своей орбиты для предотвращения падения на планету вслед за спускаемым модулем.

19 октября «Скиапарелли» войдёт в атмосферу Марса на высоте примерно в 121 км от поверхности на скорости в 21 000 км/ч. В течение 3-4 минут скорость аппарата будет снижаться путём аэродинамического торможения – трения об плотные слои атмосферы. Лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном предотвратит перегрев аппарата, экран будет медленно плавиться и испаряться, унося поглощённое тепло от основной части спускаемого аппарата.

Когда скорость аппарата уменшится до 1 700 км/ч, на высоте 11 км над поверхностью, «Скиапарелли» развернёт парашют для дальнейшего снижения скорости спуска. Купол парашюта диаметром 12 метров развернётся менее, чем за секунду, и через 40 секунд, в течение которых уменьшится и прекратится раскачивание аппарата, будет сброшена лобовая часть защитного кожуха с теплозащитным экраном.

Когда парашют снизит скорость «Скиапарелли» до 250 км/ч, тыльная часть защитного кожуха аппарата вместе с парашютной системой будет сброшена. После этого аппарат включит бортовой высотомер и три ракетных двигателя, работающих на однокомпонентном топливе гидразине, для окончательного управляемого снижения скорости спуска. Бортовой высотомер будет постоянно измерять расстояние до поверхности планеты. На высоте около 2-х метров «Скиапарелли» зависнет на короткое время, затем выключит двигатели и упадёт на грунт.

Посадка аппарата произойдёт на скорости в пару метров в секунду. Посадка будет относительно жёсткой, но всю ударную нагрузку поглотит сминающийся элемент конструкции на нижней стороне аппарата, предотвращающий повреждения. Допускается наличие в месте посадки камней высотой 40 см, а наклон поверхности может составлять до 12 5°.

19 октября «Скиапарелли» опустится на Плато Меридиана - относительно гладкую равнину, внутри посадочного эллипса, вытянутого на 100 км с востока на запад и на15 км с севера на юг. Координаты центра эллипса 6° з.д., 2° ю.ш. Район посадки «Скиапарелли» расположен примерно в 40 км северо-западнее от места посадки на Плато Меридиана в 2004 году.

Что зонд «Скиапарелли» разбился о поверхность Марса при посадке. Причины неудачи российско-европейской миссии на Красную планету будут уточняться. Почему посадочный модуль потерпел крушение и что будет с миссией «ЭкзоМарс» после этого - разбиралась «Лента.ру».

Быстрая смерть

Сразу после посадки модуля (EDM) «Скиапарелли» (Schiaparelli) на Марс вечером 19 октября должна была начаться передача сигнала на марсианские зонды Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter и орбитальный модуль TGO. Но этого не произошло.

Несколько часов специалисты ЕКА обрабатывали данные, которые удалось получить с модуля до потери сигнала. Установлено, что сигнал со «Скиапарелли» оборвался за 50 секунд до его посадки на Марс. Впрочем, и тогда окончательно хоронить аппарат европейские специалисты не спешили, понадеявшись на американский зонд Mars Reconnaissance Orbiter.

За ночь никаких сигналов от «Скиапарелли» не поступило. В Роскосмосе отказались признать крах марсианского зонда, указав на то, что аккумуляторы модуля в состоянии поддерживать его работоспособность от 3 до 10 дней. В 11:00 20 октября по московскому времени открылась пресс-конференция ЕКА, на которой представители агентства заявили об успешности миссии.

Тем не менее успешной миссию можно назвать лишь с большой натяжкой. Конечно, зонд TGO, чья задача заключается в исследовании малых газовых примесей атмосферы и распределения водяного льда в грунте Марса, вышел на орбиту планеты. Однако со «Скиапарелли» возникли большие проблемы: зонд достиг поверхности, но время раскрытия его парашюта отличается от запланированного. Скорее всего, посадочный модуль разбился о поверхность Марса. Впрочем, в ЕКА решили не торопиться с выводами и пообещали перезагрузить модуль связи «Скиапарелли», чтобы попытаться вновь связаться с ним.

В пятницу, 21 октября, представители ЕКА официально признали: зонд разбился о поверхность Красной планеты. Это подтверждается снимками, полученными с американского Mars Reconnaissance Orbiter. По предварительным данным, двигатели «Скиапарелли» работали меньше положенного.

Войдя в режим свободного падения на высоте четырех километров, аппарат на огромной скорости (порядка трехсот километров в час) врезался в поверхность Красной планеты. Снимки с Mars Reconnaissance Orbiter позволяют предположить, что при падении «Скиапарелли» взорвался, поскольку его баки были наполнены горючим, которое не успели израсходовать двигатели аппарата.

Пока в распоряжении специалистов лишь снимки, выполненные камерой низкого разрешения. Остается дождаться более детальных объяснений произошедшего и кадров с камеры высокого разрешения HiRISE, которая также установлена на Mars Reconnaissance Orbiter. На имеющихся фотографиях можно рассмотреть два темных пятна - предположительно, это ударный кратер от самого аппарата и его парашют.

Большие надежды

Миссия «Скиапарелли» -это часть совместной российско-европейской программы «ЭкзоМарс». Американцы участвовать в ней отказались. В программе две миссии - орбитальный зонд Trace Gas Orbiter (TGO) и десантный модуль «Скиапарелли». Наблюдения с этих двух аппаратов должны были послужить страховкой для миссии марсохода «Пастер». Нынешняя неудача может критически повлиять на запуск и на его последующую работу на Красной планете в 2020-е годы.

Аппарат TGO, работающий сейчас в штатном режиме, изучает компоненты марсианской атмосферы посредством инструментов NOMAD и ACS. Помимо этого, на зонде установлена камера CaSSIS, в задачи которой входит фотографирование источников газа на Красной планете. Благодаря этому ученые надеются выяснить, является ли имеющийся на Марсе метан продуктом жизнедеятельности бактерий (то есть доказательством наличия жизни) или имеет иную природу. Еще один инструмент, FREND, будет искать на Красной планете воду, регистрируя поток нейтронов.

Модуль «Скиапарелли» тестировал разработанную без участия России систему мягкой посадки на поверхность Марса. Тест провалился. Именно эту систему предполагалось использовать на марсоходе «Пастер». Теперь ее предстоит доработать или вовсе отправить в утиль.

Кроме того, при спуске модуль должен был использовать интегрированные в него датчики температуры, давления и тепловых потоков. Пока неизвестно, удалось ли преуспеть в этом, но какую-то информацию со «Скиапарелли» TGO все-таки получил. Уже на Марсе «Скиапарелли» предстояло прояснить природу пылевых бурь на Красной планете. Для этого предполагалось произвести измерения электрических полей и атмосферной пыли.

На все про все у «Скиапарелли» было от 2 до 10 дней: именно на такой срок были рассчитаны аккумуляторы аппарата. К сожалению, жесткая посадка уничтожила аппарат гораздо раньше, чем он смог что-либо сделать.

Научная миссия TGO стартует в начале 2017 года, когда орбитальный зонд пройдет через верхние слои атмосферы Марса. Он рассчитан на работу вплоть до 2022 года. Решение о запуске марсохода «Пастер» должны принять до конца 2017 года.