Исследования атмосферы и климата Марса определены как основные научные задачи космического аппарата и миссии в целом. С помощью аппаратуры АЦС будет очень подробно исследована атмосфера Марса. Для этого планируются два режима работы. Первый — чувствительные измерения малых составляющих атмосферы (т.е. газов, которых в атмосфере очень мало, всего несколько единиц на миллиард или даже триллион молекул) при наблюдении солнечных затмений. При этом аппарат наблюдает атмосферу «на просвет», в то время как Солнце постепенно скрывается за диском планеты. Второй метод — мониторинг состояния атмосферы при наблюдениях в надир, то есть непосредственно под аппаратом. Первый метод позволяет сказать, как разные вещества в атмосфере распределены по высоте, но второй метод может охватить большую площадь.

Эксперимент АЦС позволит приблизиться к решению многих глобальных проблем исследований Марса. В их числе — есть ли сейчас на планете активный вулканизм, каково современное состояние её климата и как он эволюционировал. Главная же задача, для которой и создавался комплекс, — поиск в атмосфере планеты метана и других малых газовых составляющих. Метан — один из главных парниковых газов и, возможно, маркер биологической активности — был обнаружен на Марсе, но, по имеющимся наблюдениям, его концентрация очень сильно меняется от места к месту. Откуда он берётся — на этот вопрос, как надеются исследователи, можно будет ответить уже в ближайшем будущем.

Комплекс АЦС был создан ИКИ РАН с использованием опыта, накопленного при создании приборов для предыдущих проектов: «Марс-96», «Марс-Экспресс» (ЕКА), «Венера-Экспресс» (ЕКА), «Фобос-Грунт». Аппаратура состоит из трех независимых ИК-спектрометров и блока электроники, объединенных в единой конструкции.

Спектрометры комплекса перекрывают спектральный диапазон от ближней инфракрасной области (0,7 мкм) до теплового инфракрасного диапазона (17 мкм) при спектральной разрешающей силе λ/Δλ, достигающей рекордных 50000. Это значит, что спектрометр может разделить излучения с длинами волн, которые отстоят друг от друга всего на десятые доли нанометра.

Канал ближнего ИК-диапазона (НИР, от Near-InfraRed) — компактный спектрометр на принципе комбинации акустико-оптического перестраиваемого фильтра (АОПФ) и эшелле-спектрометра, в котором АОПФ используется для выбора порядков дифракции.

Канал среднего ИК-диапазона (МИР, от Mid-InfraRed) — эшелле-спектрометр со скрещенной дисперсией, предназначенныq для измерений в режиме солнечных затмений. Чтобы достичь высокую разрешающую силу, используется уникальный оптический элемент — эшелле-решетка больших размеров (107×240 мм), разделение порядков дифракции производится по принципу скрещенной дисперсии при помощи дополнительной подвижной дифракционной решетки.

Третий прибор — канал теплового ИК-излучения (ТИРВИМ, от Thermal-InfraRed, вторая часть названия ВИМ дана в честь инициалов Василия Ивановича Мороза, основателя инфракрасной спектроскопии в планетологии. Это Фурье-спектрометр с апертурой 5 см, построенный по принципу двойного маятника. Прибор измеряет спектр во всем диапазоне 1,7–17 мкм.

Масса всего комплекса — 33,5 кг. Приблизительно две трети от неё занимают каналы МИР и ТИРВИМ. Оставшаяся масса распределяется между каналом НИР, блоком электроники, общими элементами крепления, межблочными кабелями и экранно-вакуумной теплоизоляцией. 

Эксперимент АЦС должен внести серьезный вклад в решение фундаментальных проблем, стоящих перед исследователями Марса. Тестовые включения во время перелета к Марсу показали полное соответствие характеристик заявленным показателям. Задачи исследования современного климата Марса и его эволюции будут решены путем мониторинга состояния атмосферы, измерения изотопов атмосферных газов, в частности, отношения дейтерия к водороду, которое говорит о том, как из атмосферы планеты исчезала вода.

К проблеме поиска следов жизни на Марсе напрямую относятся измерения малых составляющих атмосферы — тех газов, которые имеют потенциальную биологическую значимость, в частности, метана. Сегодня известно, что в атмосфере молекул этого газа меньше 8 единиц на миллиард; АЦС сможет «поймать» метан, если его концентрация в атмосфере меньше одной молекулы на миллиард.

Александр Трохимовский заключает: «Данные АЦС пополнят постоянно обновляемую базу знаний о Марсе, созданную предыдущими экспериментами, и позволит решить основные задачи дистанционных атмосферных исследований Марса на годы вперед». Наблюдения в рамках научной программы TGO должны начаться весной нового 2018 года, когда аппарат достигнет заданной высоты рабочей орбиты 400 км.

Эксперимент АЦC/ACS (Atmospheric Chemistry Suite, «Комплекс для изучения химии атмосферы») разработан для решения главной научной задачи миссии —   исследование состава марсианской атмосферы с орбиты искусственного спутника. Приборный состав АЦС позволит обнаружить малые составляющие атмосферы, наблюдать свечения, проводить мониторинг аэрозолей, трехмерных полей температуры. Комплекс составляют три научных канала: АЦС-ТИРВИМ, АЦС-НИР, АЦС-МИР — и АЦС-БЭ (блок электроники). Научный руководитель эксперимента — д.ф.-м.н. Олег Игоревич Кораблёв (ИКИ РАН). Заместитель научного руководителя: Франк Монмессан (LATMOS CNRS) Прибор создан в ИКИ РАН. Соисполнители: ОАО «Научно-исследовательский институт микроприборов им. Г.Я. Гуськова» (г. Зеленоград), ООО «НПП «Астрон Электроника» (г. Орел), LATMOS CNRS (Франция). В приборе использованы ключевые компоненты производства НИИОП (Россия), AMOS и Xenix (Бельгия), SOFRADIR (Франция), RICOR (Израиль). Научная команда эксперимента включает исследователей из России, Франции, Германии, Италии, Испании, Бельгии, Великобритании, Швейцарии, США и Японии.

Источник: пресс-центр ИКИ РАН