Mars Express

***«Mars Express»*** — гэта місія па даследаванні Марса, першая планетарная місія ЕКА. "Express" у назве апарата першапачаткова адсылаў на хуткасць і эфектыўнасць, з якой быў спраектаваны і пабудаваны касмічны апарат. Але таксама "Express" апісвае адносна кароткае міжпланетнае падарожжа касмічнага карабля, якое стала вынікам запуску падчас найбліжэйшага размяшчэння Зямлі і Марса за 60 000 год.

*Mars Express* складаецца з дзвюх частак: *Mars Express Orbiter* і *Beagle 2*, пасадачнага апарата, прызначанага для выканання экзабіялагічных і геахімічных даследаванняў. Нягледзячы на тое, што спускальны апарат не змог цалкам разгарнуцца пасля пасадкі на паверхню Марса, арбітальны апарат паспяхова выконвае навуковыя вымярэнні з 2004 года, а менавіта: здымкі з высокай раздзяляльнасцю і мінералагічнае картаграфаванне паверхні, радыёлакацыйнае зандзіраванне падземных структур, дакладнае вызначэнне цыркуляцыі і складу атмасферы, вывучэнне ўзаемадзеяння атмасферы з міжпланетным асяроддзем.

Некаторыя прыборы на касмічным апараце, у тым ліку сістэмы камер і некаторыя спектрометры, паўторна выкарыстоўваюць праекты няўдалай расійскай місіі *Марс-96* 1996 года

## Агляд профілю і графіка місіі 
### Агляд місіі 
Місія *Mars Express* прысвечана арбітальнаму (і першапачаткова наземнаму) вывучэнню нетраў, падпаверхні, паверхні, атмасферы і асяроддзя планеты Марс. Навуковыя задачы *Mars Express* уяўляюць сабой спробу выканаць недасягнутыя навуковыя мэты расійскай місіі *Марс-96*, дапоўненыя экзабіялагічнымі даследаваннямі з дапамогай *Beagle-2*. Даследаванне Марса мае вырашальнае значэнне для лепшага разумення Зямлі з пункту гледжання параўнальнай планеталогіі.

Першапачаткова на касмічным апараце было сем навуковых прыбораў, невялікі пасадачны апарат, рэтранслятар пасадкавага модуля і камера візуальнага назірання, усе яны былі распрацаваны, каб зрабіць свой унёсак у разгадку таямніцы зніклай марсіянскай вады. Усе прыборы выконваюць вымярэнні паверхні, атмасферы і міжпланетнага асяроддзя з касмічнага апарата на палярнай арбіце, якая дазволіць яму паступова ахапіць назіраннямі ўсю планету.

Агульны першапачатковы бюджэт *Mars Express* без уліку пасадачнага апарата складаў 150 мільёнаў еўра. Галоўным падрадчыкам па будаўніцтве арбітальнага карабля выступіла кампанія EADS Astrium Satellites.

### Запуск 
Апарат быў запушчаны 2 чэрвеня 2003 года ў 17:45 з касмадрома Байканур у Казахстане з дапамогай ракеты Саюз-ФГ/ Фрэгат. *Mars Express* і разгонны блок Фрэгат першапачаткова былі запушчаны на паркавальную арбіту ў 200&nbsp;км над Зямлёй, затым Фрэгат запусціўся ў 19:14, каб разагнаць касмічны апарат да пераходнай марсіянскай арбіты. Фрэгат і *Mars Express* раздзяліліся прыкладна ў 19:17. Затым былі разгорнуты сонечныя панэлі, і 4 чэрвеня быў выкананы манеўр карэкцыі траекторыі, каб дакладней накіраваць *Mars Express* да Марсу. *Mars Express* між іншым стаў першым запушчаным Расіяй зондам які паспяхова ўляцеў далей за нізкую калязямную арбіту з часоў распаду Савецкага Саюза.

### Выкід пасадачнага апарата 
Пасадачны апарат  быў адстыкаваны 19 снежня 2003 г. у 8:31 UTC на балістычнай траекторыі да паверхні. Ён увайшоў у атмасферу Марса раніцай 25 снежня. Чакалася, што пасадка адбудзецца 25 снежня каля 02:45, аднак пасля таго як неаднаразовыя спробы звязацца з пасадачным апаратам з выкарыстаннем *Mars Express* і арбітальнага апарата NASA *Mars Odyssey* не мелі поспеху, 6 лютага 2004 года савет кіравання Beagle 2 абвясціў яго страчаным. Было праведзена расследаванне, вынікі якога былі апублікаваны пазней у тым жа годзе.

### Выхад на арбіту 
а з 25 снежня 2003 г. па 1 студзеня 2010 г.]]
 

20 снежня *Mars Express* зрабіў кароткае ўключэнне карэкцыйнага рухавіка, каб удакладніць траекторыю падлёту. Затым арбітальны апарат 25 снежня ў 03:00 запусціў свой галоўны рухавік і выйшаў на вельмі эліптычную арбіту пачатковага захопу 250&nbsp;км × 150 000&nbsp;км з ухілам 25 градусаў.

Першая ацэнка выхаду на арбіту паказала, што арбітальны апарат дасягнуў сваёй першай вехі на Марсе. Далей арбіта была скарэкціравана яшчэ чатырма запускамі галоўнага рухавіка да жаданых 259&nbsp;км × 11 560&nbsp;км у каляпалярнай (нахіл 86 градусаў) плоскасці з перыядам 7,5 гадзін. Побач з перыцэнтрам верхні бок быў накіраваны ўніз да паверхні Марса, а каля апацэнтра антэна з высокім узмацненнем накіравана на Зямлю для ўваходнай і выходнай сувязі.

Праз 100 дзён апацэнтр знізіўся да 10107&nbsp;км і перыцэнтр падняўся да 298&nbsp;км, знізіўшы арбітальны перыяд да 6,7 гадзін.

### Разгортванне MARSIS 
4 мая 2005 года *Mars Express* разгарнуў першую з дзвюх сваіх 20-метровых радарных антэн для эксперыменту MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding). Спачатку антэна не зафіксавалася цалкам, аднак 10 мая выстаўленне яе на некалькі хвілін на сонечнае святло выправіла збой. Другая 20-метровая антэна была паспяхова разгорнута 14 чэрвеня. Абедзве 20-метровыя антэны былі патрэбныя для стварэння вялікай 40-метровай дыпольнай антэны для працы MARSIS; 17 чэрвеня была разгорнута менш значная антэна-манаполь даўжынёй 7 метраў. Радарныя антэны першапачаткова планавалася разгарнуць у красавіку 2004 года, але працэс быў адкладзены з-за боязі, што разгортванне можа пашкодзіць касмічны апарат. З-за затрымкі  чатырохтыднёвы этап уводу ў эксплуатацыю быў падзелены на дзве часткі: два тыдні да 4 ліпеня і яшчэ два тыдні ў снежні 2005 года.

Намінальныя навуковыя назіранні пачаліся ў ліпені 2005 года.

### Працэс адпраўкі даных 
З моманту выхаду на арбіту *Mars Express* паступова выконвае свае першапачатковыя навуковыя мэты. Касмічная станцыя накіравана на Марс падчас навуковай дзейнасці, а затым паварочваецца да Зямлі, каб перадаць сабраныя даныя, хоць некаторыя прыборы, такія як Marsis ці Radio Science, могуць працаваць нават пакуль касмічная станцыя арыентуецца на Зямлю.

## Арбітальны апарат і падсістэмы 
### Структура 
Арбітальны апарат *Mars Express* мае форму куба з двума крыламі сонечных панэлей на супрацьлеглых баках. Стартавая маса 1123&nbsp;кг уключае базавы апарат з 113&nbsp;кг карыснай нагрузкі, 60&nbsp;кг спускавы апарат і 457&nbsp;кг паліва. Асноўны корпус мае памеры 1,5 м × 1,8 м × 1,4 м з алюмініевай сотавай структурай, пакрытай алюмініевай абалонкай. Сонечныя панэлі каля 12 м ад кончыка да кончыка. Дзве драцяныя дыпольныя антэны даўжынёй 20 м цягнуцца з процілеглых бакоў перпендыкулярна сонечным панэлям і з’яўляюцца часткай радыёлакатара.

### Сістэма руху 
Ракета-носьбіт «Саюз/Фрэгат» забяспечыла большую частку энергіі, неабходнай *Mars Express* для дасягнення Марса. Фрэгат быў адстыкаваны як толькі АМС апынулася на курсе на Марс. Бартавыя рухальныя сродкі касмічнага карабля выкарыстоўваліся для запаволення зонда для выхаду на арбіту Марса і пасля для карэкцыі арбіты.

### Авіёніка 
Кантроль становішча (3-восевая стабілізацыя) дасягаецца з дапамогай двух 3-восевых інерцыяльных вымяральных блокаў, набору з двух зорных і двух сонечных датчыкаў, гіраскопаў, акселерометраў і чатырох рэакцыйных колаў магутнасцю 12 Н·м·с. Дакладнасць навядзення складае 0,04 градуса адносна інерцыяльнай сістэмы адліку і 0,8 градуса адносна арбітальнай сістэмы Марса. Тры бартавыя сістэмы дапамагаюць *Mars Express* падтрымліваць вельмі высокую дакладнасць навядзення, што важна для працы некаторых навуковых прыбораў.

### Камунікацыі 
Падсістэма сувязі складаецца з 3 антэн: парабалічнай антэны з высокім каэфіцыентам узмацнення дыяметрам 1,6 м і дзвюх усенакіраваных антэн. Першая з іх забяспечвае каналы сувязі (канал тэлекамандаў і тэлеметрыі) у X-дыяпазону (8,4&nbsp;ГГц) і S-дыяпазону (2,1&nbsp;ГГц) і выкарыстоўваецца падчас нармальнай дзейнасці апарата. Антэны з нізкім каэфіцыентам узмацнення выкарыстоўваліся падчас запуску і ранніх этапаў палёту, а таксама ў непрадбачаных сітуацыях на арбіце. Дзве рэтрансляцыйныя УВЧ антэны пасадачнага апарата ўстаноўлены на верхнім баку апарата для сувязі з *Beagle 2* або іншымі пасадкавымі модулямі з дапамогай прыёмаперадатчыка Melacom.

### Тэрмакантроль 
Тэрмакантроль адбываецца шляхам выкарыстання радыятараў, шматслаёвай ізаляцыі і актыўных абагравальнікаў. Касмічны апарат павінен забяспечваць камфортнае асяроддзе для прыбораў і бартавога абсталявання. Два прыборы, PFS і OMEGA, маюць інфрачырвоныя дэтэктары, якія патрабуюць вельмі нізкіх тэмператур (каля −180&nbsp;°C). Датчыкі на камеры (HRSC) таксама павінны быць халоднымі. Але астатнія прыборы і бартавое абсталяванне лепш за ўсё працуюць пры пакаёвай тэмпературы (10-20&nbsp;°C).

Касмічны апарат пакрыты пазалочанай цеплавой коўдрай са сплаву алюмінія і волава для падтрымання ўнутранай тэмпературы 10–20&nbsp;°C. Прыборы, якія працуюць пры нізкіх тэмпературах і павінны быць халоднымі, цеплаізаляваны ад гэтай адносна высокай унутранай тэмпературы і выпраменьваюць залішняе цяпло ў прастору з дапамогай прымацаваных радыятараў. Асноўная мэта інструмента  — стварэнне расклада загрузкі розных частак сабраных навуковых даных назад на Зямлю. Інструмент эканоміць час аператараў, аптымізуе выкарыстанне прапускной здольнасці антэн, прадухіляе страту даных. Апарат мае шэраг спектрометраў для даследвання складу матэрыялаў, камеру з высокай раздзяляльнасцю, радар для даследавання вады ў нетрах планеты.

## Навуковыя вынікі 
За гады працы апарата быў атрыманы вялікі масіў даных, якія ўдакладнілі разуменне структуры і працэсаў на Марсе. Да таго можна аднесці пабудову структуры атмасферы з высокай дакладнасцю ад паверхні да вышынь 100—150 км і яе тэмпературнага профілю да 50—55 км. Упершыню былі адначасова вымераныя ўтрыманне і карты размеркавання вадзяной пары і азону ў атмасферы. Выяўлена начное ззянне вокісу азоту, вядомае на Венеры, але раней не заўважанае на Марсе. Выяўлены найменшыя аэразольныя часціцы, якія запаўняюць атмасферу планеты да вышынь 70—100 км.

Упершыню вадзяны лёд быў выяўлены ў паўднёвай палярнай шапцы ў канцы марсіянскага лета. Карты, пабудаваныя на аснове даных прыбора OMEGA з раздзяляльнасцю 1—3 км, паказваюць, што ўчасткі вадзянога лёду размешчаны па краях вялікіх абласцей замарожанага вуглякіслага газу. Таўшчыня яго пласта не перавышае некалькіх метраў, а пад ім знаходзіцца пласт вадзянога лёду, магчыма эквівалентны па таўшчыні паўночнай палярнай шапцы, які цалкам складаецца з вадзянога лёду з невялікай (менш за 1%) прымешкай пылу.

Прыбор OMEGA таксама правёў мінералагічнае картаграфаванне значнай часткі планеты, і, нягледзячы на значную разнастайнасць мінеральнага складу, карбанаты выяўлены не былі. Яны шырока распаўсюджаныя на Зямлі і менавіта ў іх адкладах, а не ў жывым рэчыве, вугалі і нафце, сканцэнтравана асноўная колькасць вугляроду на нашай планеце. Такім чынам, даныя *Mars Express* не пацвярджаюць наяўнасць на Марсе запасаў CO2, дастатковых для істотных змяненняў масы яго атмасферы і, адпаведна, трансфармацыі клімату планеты.

*Mars Express* выявіў у атмасферы Марса метан, што можа сведчыць аб наяўнасці жыцця на планеце (метан не можа доўга знаходзіцца ў атмасферы Марса, таму яго запасы папаўняюцца альбо ў выніку жыццядзейнасці мікраарганізмаў або ў выніку геалагічнай дзейнасці). Яго ўтрыманне таксама было вызначана як 10±5 частак на мільярд. Хоць гэта няшмат, паколькі метан бесперапынна разбураецца ў атмасферы за кошт фотадісаціацыі, для падтрымання такой колькасці ў атмасферы на Марсе павінна быць крыніца з прадукцыйнасцю каля 300 тон метану на год. Такой крыніцай можа быць тэктанічная актыўнасць. Хоць сёння Марс лічыцца тэктанічна неактыўным, выкід метану ў атмасферу можа быць звязаны з «кропкавай» тэктонікай: рэшткавым вулканізмам або геатэрмальнай актыўнасцю.

Дзякуючы здымкам касмічнага апарата навукоўцы змаглі пабудаваць і прадставіць трохмерныя мадэлі марсіянскіх ландшафтаў.

Станцыя выявіла шчыльныя аблокі сухога лёду, якія кідаюць цень на паверхню планеты і нават уплываюць на яе клімат.

Па выніках назіранняў Mars Express, атрыманых у перыяд з мая 2012 года па снежань 2015 года, на Марсе выяўлена падземнае возера з салёнай вадой. Возера знаходзіцца каля паўднёвага полюса планеты пад паўтаракіламетровым пластом марсіянскага лёду і дасягае 20 кіламетраў у шырыню. Гэта самы вялікі вадаём, знойдзены на Марсе.

## Зноскі 
## Знешнія спасылкі 
* Праект *ESA Mars Express* – афіцыйны сайт
* Праект *ESA Mars Express* – навуковы сайт
* Мастацкая галерэя NASA Mars Express

Катэгорыя:Паверхня Марса
Катэгорыя:Штучныя спадарожнікі Марса
Катэгорыя:Аўтаматычныя міжпланетныя станцыі