Interested Article - ACS

golda
  • 2021-03-04
  • 1

ACS ( англ. Atmospheric Chemistry Suite ) — один из четырёх научных инструментов орбитального модуля Trace Gas Orbiter (TGO) международного проекта ExoMars 2016. ACS состоит из трёх инфракрасных спектрометров и блока управления. Научной задачей ACS является анализ атмосферы Марса и оценка распределения веществ в атмосфере по высоте. Приборы ACS и NOMAD , расположенные на TGO, разработаны таким образом, что получаемые с них данные дополняют друг друга. ACS разработан в Институте космических исследований Российской aкадемии наук (ИКИ) при участии научных организаций Франции, Германии, Италии.

Расположение инструмента ASC и других научных инструментов на орбитальном модуле TGO

Научные цели

Инструмент ACS предназначен для изучения химического состава марсианской атмосферы вплоть до компонент малых концентраций. Например, содержание метана планируется анализировать с точностью до одной частицы на триллион . Также в задачи инструмента входит исследование распределения отношения дейтерия к водороду из которых состоит атмосферная вода и другие соединения кислорода и водорода. Планируется, что с помощью ACS будут строиться тепловые карты Марса, карты распределения аэрозолей в атмосфере и карты распределения водяного пара .

Схема, демонстрирующая методику надирного наблюдения

Для выполнения научной программы у ACS имеется несколько режимов функционирования :

  • надирный режим на дневной и ночной сторонах планеты, когда исследуется отражённый свет или собственное излучение Марса;
  • затменный режим , когда атмосфера будет просвечиваться Солнцем.

Состав инструмента

Инструмент ACS состоит из трёх спектрометров (NIR, MIR, TIRVIM) и блока управляющей электроники.

NIR (Near-IR) представляет из себя работающий в диапазоне 0,7 — 1,6 мкм . Спектрометр обладает высоким разрешением и позволяет исследовать вертикальные профили и распределение водяного пара в атмосфере. NIR позволяет изучать дневное свечение молекулярного кислорода и искать ночное свечение, вызванное фотохимическими процессами . NIR в своей работе использует эшелле-спектрометр и акустооптический перестраиваемый фильтр AOTF ( англ. Acousto-Optic Tunable Filter ). Спектральное разрешение NIR — ~20000. Размер эшелле-решётки 46х102 мм, количество штрихов 24,35 на мм с углом 70° . Особенностью прибора является возможность параллельной записи спектров высокого разрешения. При этом прибор не имеет механических подвижных частей, что повышает надёжность, уменьшает габариты и снижает потребляемую мощность . Предшественником спектрометра NIR является инструмент « » («РУчной Спектральный АнаЛизатор Компонентов Атмосферы») Принципиальным различием являются условия эксплуатации приборов: на МКС «РУСАЛКА» работал внутри обитаемого объёма, а на TGO NIR работает в условиях открытого космоса .

MIR (Mid-IR) так же является эшелле-спектрометром, но детектирующий диапазон 2,3 — 4,2 мкм. Прибор исследует содержание метана, отношение дейтерий / водород , малые составляющие и аэрозоли в атмосфере . MIR выполнен по схеме эшелле-спектрометра со скрещенной дисперсией. Такая схема позволяет размещать в одном кадре друг над другом спектры различных газов. В одном кадре покрывается спектральный интервал до 300 нм . Прибор обладает разрешением ~50000, отношением сигнал/шум ~5000 (без учёта усреднения), что даёт возможность в затменном режиме детектировать молекулы метана до 20 — 50 частей на миллиард . Угол зрения прибора 0.5х10 мин дуги (0.1х2.9 мрад) , имеет три штриха на миллиметр . Предшественником прибора MIR является прибор ТИММ, который был размещён на борту « Фобос-грунт », но ему не посчастливилось дать научные результаты. Различие между ТИММ и MIR заключается в том, что в первом приборе использовался , а во втором применён принцип скрещенной дисперсии .

TIRVIM является фурье-спектрометром в диапазоне 1,7 — 17 мкм. TIRVIM работает по схеме V-образного (двойной маятник) интерферометра с апертурой 50 мм . Прибор предназначен для работы в надирном и затменном режиме. В надирном режиме исследуются профили температуры и содержание аэрозолей и малых составляющих атмосферы. Температурные профили строятся по углекислому газу (полоса 15 мкм). В затменном режиме исследуются содержание пыли, облака и температура поверхности. В полосе 3,3 мкм проводится картирование метана .

В затменном режиме могут работать все приборы инструмента ACS. В дневном надирном режиме работают TIRVIM и NIR, а в ночном только TIRVIM .

При анализе термоупругих диформаций комплекса ACS пришлось отказаться от 18 опор изготовленных из пластика Vespel и перейти на титановый сплав VT6. Это позволило избежать разрушения места крепления инструмента ACS к модулю TGO .

Масса инструмента 33,3 кг, потребляемая мощность 50 Вт, телеметрический трафик 1,6 Гбит в сутки .

История создания

Работа над проектом ACS началась в 2012 году .

ACS и его компоненты создавались с учетом опыта разработки и эксплуатации инструментов Spicam ( Mars Express ), «РУСАЛКА» ( МКС , 2009 — 2012 годы), ПФС (« Марс-96 », Mars Express, Venus Express ). Главными отличиями на фоне предшественников являются высокое разрешение и чувствительность .

Заказчиком инструмента ACS является « Роскосмос », основным исполнителем и координатором работ является ИКИ, научный руководитель проекта О. И. Кораблёв , заместитель научного руководителя ( , Франция). Техническим руководителем проектов MIR и NIR является А. Трохимовский, а TIRVIM — А. Григорьев .

Основными участниками проекта являются : « » ( Зеленоград , Россия), «НПП « » ( Орёл , Россия), LATMOS (Франция), (Украина), ОАО « Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения » ( Сосновый Бор , Россия), AMOS и Xenix (Бельгия), (Франция), (Израиль), (США), ООО ( Переславль-Залесский , Россия), ОАО « Композит » ( Королёв , Россия).

Итоги исследований

В отличие от инструмента для измерения содержания метана на марсоходе Кьюриосити , в котором есть метан, привезённый с Земли, спектрометр АЦС (ACS), установленный на искусственном спутнике Марса ExoMars Trace Gas Orbiter (миссия ЭкзоМарс ) метана в атмосфере Марса с орбиты не нашёл , но нашёл озон в инфракрасном диапазоне, хлороводород и новую полосу углекислого газа, которую никогда ранее не наблюдали .

Примечания

  1. ↑ .
  2. ↑ , NIR channel.
  3. . Отдел физики планет и малых тел. Дата обращения: 13 июня 2016. 13 июня 2016 года.
  4. ↑ . Роскосмос . Дата обращения: 2 июня 2016. 16 марта 2016 года.
  5. ↑ . МИФТИ. Дата обращения: 2 июня 2016. 2 июня 2016 года.
  6. .
  7. . Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ . Дата обращения: 2 июня 2016. 2 июня 2016 года.
  8. от 2 июня 2021 на Wayback Machine , 9 января 2018
  9. Oleg Korablev et al. от 26 мая 2021 на Wayback Machine , 10 April 2019
  10. от 2 июня 2021 на Wayback Machine // Наука и жизнь, 27 мая 2021
  11. от 23 октября 2021 на Wayback Machine , 20.10.2021

Ссылки

  • . Европейское космическое агентство (2 мая 2016). Дата обращения: 22 мая 2016. 17 июля 2013 года.
  • . Роскосмос . Дата обращения: 2 июня 2016. 16 марта 2016 года.
  • . Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ . Дата обращения: 2 июня 2016. 2 июня 2016 года.

Литература

  • Бецис Д. ExoMars уже в пути // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш , 2016. — Май ( № 05 (400) ). — С. 37—45 .
  • Trokhimovskiy A. et al. (англ.) // Infrared Remote Sensing and Instrumentation XXI : журнал. — 2013. — 19 September ( vol. 8867 ). — doi : .
  • Alexander Trokhimovskiy, Oleg Korablev and ACS team. (англ.) . — 2014. (недоступная ссылка)
  • Бугримова А. Д., Бутенко А. Э., Аксёнов С. А. // XII конференция молодых учёных посвящённая Дню космонавтики : сборник. — 2015. — Апрель. — С. 16—17 . 24 февраля 2024 года.

Ссылки

  • . Европейское космическое агентство (2 мая 2016). Дата обращения: 22 мая 2016. 17 июля 2013 года.
  • . Роскосмос . Дата обращения: 2 июня 2016. 16 марта 2016 года.
  • . Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ . Дата обращения: 2 июня 2016. 2 июня 2016 года.


Источник —

golda
  • 2021-03-04
  • 1
  • Tags:

Same as ACS

The title for the last searches