Марсианский план России и Европы

Проект «ЭкзоМарс» (ExoMars) — один из двух главных планетных проектов России, которые предстоит реализовать в ближайшие пять лет. «ЭкзоМарс» обещает стать особенным проектом как для его инициатора, Европейского космического агентства (ESA), так и для России, которая вошла в него полноправным партнером совсем недавно — официальное соглашение между ESA и Роскосмосом было подписано чуть меньше года назад. В начале февраля 2014 года в Институте космических исследований РАН состоялось рабочее совещание по проекту, где обсуждались готовность к реализации научных экспериментов с обеих сторон и план работы на ближайшее время. Ольга Закутняя рассказывает о состоявшейся дискуссии.

Рабочее совещание в ИКИ стало, фактически, первым совместным обсуждением научной программы проекта после официального соглашения. По характеру оно было действительно рабочим: минимум пленарных докладов, несколько раздельных встреч (splinter meetings), посвященных научным экспериментам на аппаратах, и много технических подробностей работы конкретных приборов и общей организации совместной работы.

«ЭкзоМарс» был задуман в ESA как проект по изучению пригодности Марса для жизни. За свою долгую историю (официальная «хроника» на сайте агентства открывается 1999 годом) он претерпел довольно много изменений и пертурбаций, связанных, в первую очередь, с финансовыми вопросами. В 1999 году партнером по проекту стало NASA, однако в 2011 году оно вышло из него из-за недостатка финансирования, что поставило под угрозу весь проект. Приблизительно в это же время российская космическая наука переживала гибель «Фобоса-Грунта» — единственного «марсианского» аппарата в ее программе. Вопрос о том, может ли Россия присоединиться к «ЭкзоМарсу», был задан довольно быстро, но некоторое время потребовалось для согласования уровня участия и пересмотра графика работ по проекту.

Сегодня проект «ЭкзоМарс» — это две миссии и четыре космических аппарата. Первая миссия (два КА) по плану стартует в начале 2016 года и к его окончанию должна прибыть к Марсу. Здесь аппараты разделяются: орбитальный TGO (сокращение от Trace Gas Orbiter, «Орбитальный аппарат по изучению малых составляющих атмосферы») остается на орбите, а посадочный модуль EDM (хотя не так давно он получил официальное имя «Скиапарелли», участники совещания предпочитали использовать прежнюю аббревиатуру от Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, «Модуль для демонстрации входа в атмосферу, спуска и посадки») совершит посадку на Марс.

На борту обоих КА будет стоять научная аппаратура, но в случае EDM наука только дополняет главную задачу — отработку всех этапов посадки перед отправкой на планету мар-сохода. Для ESA эта тема особенно важна, так как предшествующий посадочный аппарат агентства Beagle 2, который опускался на Марс в декабре 2004 года, после входа в атмосферу так и не подал признаков жизни.

Российское участие в первом этапе «ЭкзоМарса» включает собственно обеспечение старта с помощью ракеты-носителя «Протон» и разгонного блока «Бриз-М» и, что более интересно для ученых, — два научных эксперимента на борту TGO.

Задача этого аппарата — измерить концентрации малых составляющих марсианской атмосферы (такие как метан, пары воды, оксиды азота, перекись водорода, сульфат, сернистый газ и пр.) и попытаться «привязать» их к определенным районам Марса. Российские приборы — это комплекс спектрометров АЦС (ACS — Atmospheric Chemistry Suite) и нейтронный детектор ФРЕНД (FREND — Fine Resolution Epithermal Neutron Detector). Оба разрабатываются в Институте космических исследований РАН на базе уже работавших в космосе (в том числе, на аппаратах ESA Mars Express и Venus Express) и хорошо зарекомендовавших себя инструментов. АЦС продолжаетлинейку приборов для инфракрасной спектроскопии, одного из главных методов изучения планетных атмосфер. ФРЕНД — прибор для ядерной планетологии, наследник детекторов ХЕНД (орбитальный аппарат Mars Odyssey, NASA) и ДАН (марсоход Curiosity, NASA), которые измеряют распределение во-дородсодержащих соединений, в том числе воды, в верхнем слое грунта.

Еще два прибора: набор спектрометров NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) и камера высокого разрешения CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) — делаются в Европе с участием США. Полная масса научной аппаратуры на борту TGO — около 130 кг, проработать на орбите он должен как минимум до прибытия аппаратов второй части миссии.

В программе TGO, кроме научных наблюдений, есть и вторая, не менее важная, часть — связь с EDM на поверхности планеты и передача его информации на Землю. После завершения плановой работы посадочного модуля, ориентировочно через неделю, TGO перейдет на орбиту наблюдений высотой порядка 400 км и уже оттуда начнет плановые наблюдения до прибытия аппаратов второй части миссии. Их старт запланирован на май 2018 года вновь с помощью связки «Протон»/«Бриз-М». К Марсу отправится десантный модуль (ДМ), который должен доставить на планету марсоход «Пастер» на посадочной платформе.

После того, как «Пастер» съедет на поверхность, посадочная платформе превратится в научную станцию, для чего на ней будет собран комплекс приборов. ДМ разрабатывается в НПО им. С.А. Лавочкина; научная нагрузка на нем также входит в зону ответственности России, соответствующие разработки ведутся под руководством ИКИ РАН. Еще два российских научных прибора (инфракрасный спектрометр ИСЕМ и нейтронный спектромер АДРОН-РМ) будут работать на марсоходе. Также для «Пастера» Россия поставит радиоизотопные тепловые элементы.

Кроме сотрудничества в инженерно-научной составляющей проекта, Россия и Европа планируют создать единую систему приема и обработки данных. В ней будут задействованы станции дальней космической связи Европы, США (хотя NASA перестало быть партнером во всем проекте, американское участие в «ЭкзоМарсе» сохраняется) и России.

Долгая и витиеватая история подготовки «ЭкзоМарса» сейчас входит в завершающую стадию, до первого старта проекта осталось немногим меньше двух лет. Незадолго до начала встречи в Москве ESA опубликовало новость, что фирма OHB System передала Thales Alenia Space, главному подрядчику по проекту, платформу для орбитального аппарата TGO.

Вторая «марсоходная» часть проекта еще находится в стадии эскизного проектирования,отбора научной нагрузки для платформы и выбора места посадки. В феврале был представлен приблизительный список научных приборов, которые можно установить на посадочной платформе, но окончательное решение по ним будет принято вероятнее всего в марте, когда состоится защита эскизного проекта, вначале в России, а потом в Европе. Параллельно с этим идет прием заявок на место посадки «Пастера», который завершится в конце февраля.

Подводить итоги рабочего совещания — дело сложное, поскольку речь шла не столько об общих вещах, сколько о конкретных технических подробностях и договоренностях по работе с научными данными. Но по крайней мере одна вещь была интересна всем — это финансирование.

«ЭкзоМарс» уже не раз находился под угрозой срыва из-за недостатка средств. Представляя текущий статус проекта, Рольф де Гроот (Rolf de Groot), руководитель управления координации программ освоения космоса при помощи автоматических станций ESA, особенно подробно описал план снижения рисков, который предусматривает дополнительные вклады стран-участниц ESAC российской стороны Лев Зелёный, директор ИКИ РАН, начал встречу, процитировав слова нового главы Роскосмоса Олега Остапенко о том, что Россия подтверждает все свои обязательства по проекту.

Финансовые средства — одна из «головных болей» участников проекта, но не единственная. Конечно, было бы заманчиво представить совместную работу над «ЭкзоМарсом» полностью или почти лишенной трудностей, но речь идет о совмещении двух разных технических культур, и конфликты неизбежны. Рабочее заключение, принятое по итогам совещания, практически полностью состоит из рекомендаций «больше общаться»: своевременно сообщать об изменениях в конструкции аппаратов, оперативно реагировать на запросы и технические бумаги и прочие подобные документы.

В ходе совещания многие участники подчеркивали, что одна из основных сложностей сотрудничества связана с формальными вещами — приходится совмещать разные протоколы подготовки проектов. Рабочий процесс требует, чтобы во всех процедурах и с российской, и с европейской стороны участвовали зарубежные партнеры, а это не всегда предусмотрено. Пока проблемы удавалось разрешить, и одно из достижений «ЭкзоМарса», возможно, будет состоять как раз в том, что упростятся такие совместные согласования в будущем. А новые проекты вполне могут последовать — ESA уже высказывало заинтересованность в совместном изучении Луны.

Не секрет, что «ЭкзоМарс» стал своего рода «палочкой-выручалочкой» для российской марсианской программы,которая рисковала надолго затормозиться после гибели «Фобоса-Грунта». По его итогам ученые не просто получат очередную порцию информации об атмосфере Марса. Поскольку участие России включает много элементов, в том числе разработку посадочной платформы и прием данных, то в итоге вся отрасль, связанная с космическими исследованиями, может получить мощный стимул к развитию. Не случайно NASA объявило о следующей «марсоходной» миссии после успеха Curiosity: хорошие новости подстегивают интерес, возникает положительная обратная связь, которой сейчас сильно не хватает всей космической сфере в России.