АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2010, том 44, № 5, с. 388-390
УДК 520.6.08
ПРОЕКТ ФОБОС-ГРУНТ: ПРИБОРЫ ДЛЯ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
© 2010 г. Л. М. Зеленый, А. В. Захаров
Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 29.04.2010 г.
РАСЯ: 96.30.Hf
Настоящий выпуск журнала посвящен описанию приборов, входящих в состав комплекса научной аппаратуры космического аппарат Фобос-Грунт. Описание этого проекта, его научной программы, сценария экспедиции, космического аппарата было представлено в журнале "Астрономический вестник", том 44, № 1, 2010 г.
Как уже отмечалось (Зеленый и др., 2010), основной целью проекта Фобос-Грунт является доставка на Землю образцов вещества с Фобоса для их последующих всесторонних исследований в земных лабораториях. Эти задачи подробно рассматриваются в статье акад. Э.М. Галимова (Галимов, 2010). На посадочном аппарате, помимо предназначенных для забора грунта манипуляторов, установлен комплекс научных приборов, предназначенных для прямых (in situ) измерений физико-химических свойств поверхности в месте посадки аппарата. Наряду с этим предполагаются исследования системы Марса, включающие исследования самой планеты, его спутников и околомарсианского пространства путем дистанционных измерений.
Основные научные задачи проекта нацелены на решение широкого спектра проблем, связанных, в первую очередь, с генезисом Солнечной системы. Решение этой главной задачи должно быть обеспечено путем исследования физико-химических свойств реликтового вещества с Фобоса. Другие научные задачи включают в себя:
— исследования физико-химических характеристик Фобоса как небесного тела, что позволит приблизиться к пониманию происхождения марсианских спутников и, возможно, происхождения спутниковых систем у других планет;
— определение детальных параметров орбитального и собственного вращения Фобоса, что важно для изучения внутреннего строения этого малого тела и эволюции его орбиты;
— исследования физических условий среды вблизи Марса — электрических и магнитных полей, характеристик взаимодействия солнечного ветра с плазменным окружением Марса, в том числе регистрация "убегающих" из атмосферы Марса ионов
кислорода, что позволит расширить представления об истории воды на Марсе;
— исследования вариаций характеристик атмосферы Марса.
Описание научной программы проекта, его научные задачи представлены в статье Зеленого и др. (2010). Баллистический сценарий экспедиции Фобос—Грунт представлен в статье Акима и др. (2010).
Для решения научных задач проекта на борту пе-релетно-орбитального модуля установлены научные приборы. Программа научных исследований и экспериментов на борту космического аппарата включает исследования Фобоса и околомарсианского пространства на этапе орбитального движения космического аппарата вокруг Марса (до посадки на Фобос), а также на поверхности Фобоса (после посадки).
Несколько приборов, установленных на аппарате, будут исследовать реголит Фобоса в области посадки аппарата. Область таких контактных исследований ограничена возможностью манипулятора, позволяющего обеспечить исследования реголита на расстоянии до метра от посадочного аппарата. На манипуляторе будут установлены устройство захвата образцов реголита для доставки их в возвращаемую капсулу космического аппарата и к аналитическим приборам на корпусе аппарата. Это дает возможность исследовать образцы грунта в нескольких местах в области посадки аппарата. Кроме того, исследования in situ в сочетании с наиболее сложной частью экспедиции — доставкой на Землю образцов грунта Фобоса — необходимы для увеличения надежности выполнения всей экспедиции. Для исследования реголита предназначены приборы, представленные в табл. 1.
Исследования внутренней структуры Фобоса будут проводиться с помощью длинноволнового радара, а также сейсмическими методами. Эти исследования, совместно с результатами телевизионных наблюдений, направлены на уточнение фигуры Фобоса, его массы, плотности, внутреннего строения, гравитационного поля, морфологии поверхности, т.е. характеристик Фобоса как небесного тела.
ПРОЕКТ ФОБОС-ГРУНТ 389
Таблица 1.
Приборы для исследований реголита Стр. данного выпуска
Хромато-масс-спектрометрический комплекс, ТДА, ХМС-1Ф, МАЛ-1Ф Регистрация летучих компонентов, выделяемых при пиролизе образцов вещества поверхности Фобоса Статья будет представлена в следующем номере
Мёссбауэровский спектрометр, МИМОС Определение минералогического состава соединений железа в грунте Фобоса 391
Гамма-спектрометр, ФОГС Исследование элементного состава пород Фобоса, изучение содержания основных породообразующих элементов (от Н до Fe) и естественных радиоактивных элементов (К, ТЬ, и) 400
Нейтронный спектрометр, ХЕНД Изучение состава грунта Фобоса и составление карты распределения породообразующих химических элементов методами нейтронной и гамма-спектроскопии Статья будет представлена в следующем номере
Лазерный времяпролетный масс-спектрометр, ЛАЗМА Определение элементного и изотопного состава реголита Фобоса до глубины 2-3 мм 405
Масс-спектрометр вторичных ионов, МАНАГА Определение элементного и изотопного состава вторичных ионов, генерируемых с поверхности Фобоса под воздействием первичных ионов солнечного ветра 414
Термодетектор, ТЕРМОФОБ Измерение температуры и теплофизических свойств грунта поверхности Фобоса на основе решения обратной задачи теплопроводности 422
Фурье-спектрометр, АОСТ Исследование атмосферы Марса методами солнечных затмений и прямыми методами (суточных вариаций), а также поверхности Марса и Фобоса Статья будет представлена в следующих номерах
Микроскоп, МикрОмега Получение изображений микроструктуры грунта Фобоса 431
Таблица 2.
Приборы для исследования внутреннего строения Фобоса Стр.
Длинноволновый планетный радар, ДПР Гравиметр, ГРАС-1 Сейсмометр, СЕЙСМО Радиолокационное исследований поверхности и подповерхностной структуры грунта Фобоса до глубин порядка ста метров Исследование гравитационного поля Фобоса Исследование внутреннего строения Фобоса; анализ проявления внешних импульсных воздействий и полей. Регистрация сейсмических сигналов и волновых полей Фобоса, измерение сейсмограви-тационных колебаний на поверхности Фобоса 451 445 437
Для исследования внутреннего строения Фобоса предназначены приборы, представленные в табл. 2.
Несколько приборов направлены на изучение свойств околомарсианского пространства — взаимодействия солнечного ветра с плазменным окружением Марса, регистрацию микрометеоритов — и для выполнения небесно-механических экспериментов. Здесь следует упомянуть, что одновременно с работой космического аппарата Фобос—Грунт на орбите Марса будет находиться китайский научный спутник УИ-1, доставляемый на орбиту Марса одновременно с КА Фобос—Грунт. Учитывая это обстоятельство, планируется выполнить несколько экспериментов с использованием двух, одновременно работающих у Марса космических аппаратов. Описание этих совместных российско-китайских экспериментов и перечень научной аппарату-
ры по плазменным и небесно-механическим экспериментам представлены в табл. 3.
Состав научной аппаратуры содержит также несколько вспомогательных приборов, в частности манипулятор и грунтозаборное устройство (упомянутые выше), систему технического зрения для получения панорамных и стереоизображений поверхности Фобоса в месте посадки. Несколько ТВ-камер предназначены в основном для решения служебной задачи, связанной с навигацией и управлением космическим аппаратом при его сближении и посадке на поверхность Фобоса. Управление комплексом научной аппаратуры осуществляется с помощью специального компьютера, реализующего различные программы работы бортовых приборов, сбор и формирование информационных блоков с научными
390 ЗЕЛЕНЫЙ, ЗАХАРОВ
Таблица 3.
Приборы для исследования околомарсианского пространства Стр.
Плазменный комплекс, ФПМС Российско-китайский эксперимент с участием российского КА Фобос—Грунт и китайского спутника Марса YH -1, MORE Детектор микрометеоритов, МЕТЕОР Изучение плазменно-волновых процессов взаимодействия солнечного ветра с марсианской плазмой Изучение параметров ионосферы Марса Исследование физико-динамических параметров метеорных тел, измерение распределения метеорных тел по массе, скорости и пространственной плотности вдоль трассы перелета и вблизи Фобоса. Контроль метеорной обстановки в полете Статья будет представлена в следующих номерах Статья будет представлена в следующих номерах
Небесно-механические эксперименты Стр.
Уьтрастабильный осциллятор, УСО Детектор положения звезд Солнца, Либрация Эксперименты в области небесной механики и фундаментальной физики Измерение либрационных параметров Фобоса для изучения особенностей собственного вращения этого малого тела и определения его внутренней структуры Статья будет представлена в следующих номерах 467
Таблица 4.
Телевизионные приборы Стр.
Телевизионная система, ТСНН Система технического зрения, Стерео-и панорамная ТВ-камеры, СТЕРЕО, ПАНКАМ Обеспечение посадки КА на поверхность Фобоса, выбор места посадки. Научные исследования и картографирование поверхности Фобоса Получение стерео- и панорамного изображений поверхности, поиск и отбор образцов грунта Фобоса 473 Статья будет представлена в следующих номерах
Приборы для обеспечения научных измерений
Манипулятор и ГЗУ
Система информационного обеспечения комплекса
научной аппаратуры КНА, СИОК
Обеспечение приборов ТДА, ЛАЗМА, МикрОмега образцами реголита для бортовых исследований Управление комплексом научной аппаратуры в полете
480 498
данными для передачи их на Землю. Состав этих, вспомогательных приборов представлен в табл. 4.
Кроме того, в состав спускаемого аппарата проекта Фобос—Грунт включены несколько капсул с образцами различных биокультур. Этот эксперимент, БИОФОБОС, предназначен для проведения исследований с покоящимися формами биологических объектов, принадлежащих к различным таксономическим группам, в условиях длительного межпланетного перелета для решения вопросов планетарного карантина, астробиологии (проблема панспермии), результаты этого эксперим
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.