ACS

О веб-фрейморке см. OpenACS.

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

## Содержание

* 1 Научные цели
* 2 Состав инструмента
* 3 История создания
* 4 Итоги исследований
* 5 Примечания
* 6 Ссылки
* 7 Литература
* 8 Ссылки

## Научные цели

[править | править код]

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[1].

Схема, демонстрирующая методику надирного наблюдения

Для выполнения научной программы у ACS имеется несколько режимов функционирования[1]:

* 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

[править | править код]

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

NIR (Near-IR) представляет из себя эшелле-спектрометр 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[1]. 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°[2]. 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[1]. Предшественником спектрометра NIR является инструмент «РУСАЛКА» («РУчной Спектральный АнаЛизатор Компонентов Атмосферы»)[3] Принципиальным различием являются условия эксплуатации приборов: на МКС «РУСАЛКА» работал внутри обитаемого объёма, а на TGO NIR работает в условиях открытого космоса[4].

Внешние изображения

|  Модуль ACS

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[1]. 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[1]. 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[1]. Угол зрения прибора 0.5х10 мин дуги (0.1х2.9 мрад)[2], эшелле-решётка[англ.] имеет три штриха на миллиметр[5]. 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 акустооптический фильтр, а во втором применён принцип скрещенной дисперсии[1].

TIRVIM является фурье-спектрометром в диапазоне 1,7 — 17 мкм. TIRVIM работает по схеме V-образного (двойной маятник) интерферометра с апертурой 50 мм[1]. 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[1].

В затменном режиме могут работать все приборы инструмента ACS. В дневном надирном режиме работают TIRVIM и NIR, а в ночном только TIRVIM[4].

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[6].

Масса инструмента 33,3 кг, потребляемая мощность 50 Вт, телеметрический трафик 1,6 Гбит в сутки[4].

## История создания

[править | править код]

Работа над проектом ACS началась в 2012 году[5].

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[1].

Заказчиком инструмента ACS является «Роскосмос», основным исполнителем и координатором работ является ИКИ, научный руководитель проекта О. И. Кораблёв, заместитель научного руководителя Франк Монмессан (LATMOS[фр.], Франция). Техническим руководителем проектов MIR и NIR является А. Трохимовский, а TIRVIM — А. Григорьев[7].

Основными участниками проекта являются[4]: «Научно-исследовательский институт микроприборов им. Г.Я. Гуськова» (Зеленоград, Россия), «НПП «Астрон Электроника» (Орёл, Россия), LATMOS (Франция), Главная астрофизическая обсерватория Национальной академии наук Украины (Украина), ОАО «Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения» (Сосновый Бор, Россия), AMOS и Xenix (Бельгия), Sofradir[фр.] (Франция), RICOR (Израиль), Spectral Systems LLC (США), ООО Научно – исследовательский институт космических и авиационных материалов (Переславль-Залесский, Россия), ОАО «Композит» (Королёв, Россия).

## Итоги исследований

[править | править код]

В отличие от инструмента для измерения содержания метана на марсоходе Кьюриосити[8], 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[9], но нашёл озон в инфракрасном диапазоне, хлороводород и новую полосу углекислого газа, которую никогда ранее не наблюдали[10][11].

## Примечания

[править | править код]

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Бецис, 2016.
2. ↑ 1 2 Trokhimovskiy, 2013, NIR channel.
3. ↑ «РУСАЛКА» (РУчной Спектральный АнаЛизатор Компонентов Атмосферы) Космический эксперимент для исследования атмосферы Земли с борта Международной космической станции (неопр.). Отдел физики планет и малых тел. Дата обращения: 13 июня 2016. Архивировано 13 июня 2016 года.
4. ↑ 1 2 3 4 АЦС/ACS Комплекс для изучения химии атмосферы (Atmospheric Chemistry Suite) (неопр.). Роскосмос. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 16 марта 2016 года.
5. ↑ 1 2 ACS (неопр.). МИФТИ. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 2 июня 2016 года.
6. ↑ Бугримова, 2015.
7. ↑ The Atmospheric Chemistry Suite (ACS) for the ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter (неопр.). Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 2 июня 2016 года.
8. ↑ Марсианский метан Архивная копия от 2 июня 2021 на Wayback Machine, 9 января 2018
9. ↑ Oleg Korablev et al. No detection of methane on Mars from early ExoMars Trace Gas Orbiter observations Архивная копия от 26 мая 2021 на Wayback Machine, 10 April 2019
10. ↑ В поисках жизни Архивная копия от 2 июня 2021 на Wayback Machine // Наука и жизнь, 27 мая 2021
11. ↑ Что мы узнали о Марсе в тридцать пятый марсианский год Архивная копия от 23 октября 2021 на Wayback Machine, 20.10.2021

## Ссылки

[править | править код]

* ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments: ACS — Atmospheric Chemistry Suite (неопр.). Европейское космическое агентство (2 мая 2016). Дата обращения: 22 мая 2016. Архивировано 17 июля 2013 года.
* АЦС/ACS Комплекс для изучения химии атмосферы (Atmospheric Chemistry Suite) (неопр.). Роскосмос. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 16 марта 2016 года.
* The Atmospheric Chemistry Suite (ACS) for the ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter (неопр.). Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 2 июня 2016 года.

## Литература

[править | править код]

* Бецис Д. ExoMars уже в пути // Новости космонавтики : журнал. — ФГУП ЦНИИмаш, 2016. — Май (№ 05 (400)). — С. 37—45.
* Trokhimovskiy A. et al. Atmospheric chemistry suite (ACS): a set of infrared spectrometers for atmospheric measurements on board ExoMars trace gas orbiter (англ.) // Infrared Remote Sensing and Instrumentation XXI : журнал. — 2013. — 19 September (vol. 8867). — doi:10.1117/12.2026900.
* Alexander Trokhimovskiy, Oleg Korablev and ACS team. High resolution middle infrared spectrometer, a part of Atmospheric Chemistry Suite (ACS) for ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter (англ.). — 2014. (недоступная ссылка)
* Бугримова А. Д., Бутенко А. Э., Аксёнов С. А. Моделирование состояния комплекса Atmospheric Chemistry Suite под воздействием термоупругих деформаций // XII конференция молодых учёных посвящённая Дню космонавтики : сборник. — 2015. — Апрель. — С. 16—17. Архивировано 20 сентября 2024 года.

## Ссылки

[править | править код]

* ExoMars Trace Gas Orbiter Instruments: ACS — Atmospheric Chemistry Suite (неопр.). Европейское космическое агентство (2 мая 2016). Дата обращения: 22 мая 2016. Архивировано 17 июля 2013 года.
* АЦС/ACS Комплекс для изучения химии атмосферы (Atmospheric Chemistry Suite) (неопр.). Роскосмос. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 16 марта 2016 года.
* The Atmospheric Chemistry Suite (ACS) for the ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter (неопр.). Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ. Дата обращения: 2 июня 2016. Архивировано 2 июня 2016 года.

Эта статья входит в число добротных статей русскоязычного раздела Википедии.

|