Описание
Автоматическая межпланетная станция Европейского космического агентства, предназначенная для изучения Марса. Была задумана после неудачи российского проекта «Марс-96» как его прямой наследник. В «Марсе-96» участвовали многие европейские организации, и новая миссия задумывалась для повторения экспериментов, которые планировалось провести на российском орбитальном аппарате. В итоге задачи «Марса-Экспресс» включили изучение марсианской атмосферы и климата, минералогического состава и геологических структур поверхности, распространенности воды в разных формах на планете. Кроме этого, в рамках миссии на Марс планировалось доставить посадочный аппарат «Бигль-2» (Beagle 2, в память о корабле, на котором совершил путешествие Чарльз Дарвин), но при посадке на планету он был потерян.
Космический аппарат состоял из орбитальной станции — искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией «Бигль-2».
Измерения при помощи созданных российскими учёными совместно с западноевропейскими коллегами приборов позволили получить ряд важных научных результатов, многие из которых только готовятся к научным публикациям. В том числе восстановление структуры атмосферы с высокой точностью от поверхности до высот 100—150 км и её температурного профиля до 50—55 км. Впервые одновременно измерено содержание и построены карты распределения водяного пара и озона в атмосфере. Обнаружено ночное свечение моноксида азота, известного на Венере, но не наблюдавшегося ранее на Марсе. Открыты мельчайшие аэрозольные частицы, заполняющие атмосферу планеты до высот 70—100 км. Впервые обнаружен водяной лёд в южной полярной шапке в конце марсианского лета. Карты, построенные по данным прибора OMEGA с разрешением 1—3 км, показывают, что участки водяного льда находятся на краях более обширных областей замёрзшей углекислоты. Толщина её слоя не превышает нескольких метров, а под ним — захороненный слой водяного льда, возможно по мощности эквивалентный северной полярной шапке, полностью состоящей из водяного льда с небольшой (менее 1 %) примесью пыли. Прибором OMEGA проведено также минералогическое картирование значительной части планеты, и, при существенном разнообразии минерального состава, карбонаты (соли угольной кислоты) обнаружены не были. Они широко распространены на Земле и именно в их залежах, а не в живом веществе, каменном угле и нефти, сосредоточено основное количество углерода на нашей планете. Таким образом, данные «Mars Express» не подтверждают наличия запасов СО2 на Марсе, достаточных для существенных изменений массы его атмосферы, и соответственно, преобразования климата планеты. «Марс-экспресс» обнаружил в атмосфере Марса метан, что может свидетельствовать о наличии жизни на планете (метан не может долго находится в марсианской атмосфере, следовательно его запасы пополняются либо в результате жизнедеятельности микроорганизмов, либо вследствие геологической активности). Было определено и его содержание — 10±5 частей на миллиард. Конечно, это немного, но так как метан непрерывно разрушается в атмосфере за счёт фотодиссоциации, то для поддержания такого его количества в атмосфере на Марсе должен быть источник производительностью порядка 300 тонн метана в год. Таким источником могла бы быть тектоническая деятельность, Марс, считается тектонически неактивным в настоящее время, однако поступление метана в атмосферу может быть связано с «точечной» тектоникой: остаточным вулканизмом, либо геотермальной активностью. Благодаря снимкам косморобота учёные смогли сконструировать и представить трёхмерные модели марсианских ландшафтов. Станция обнаружила плотные облака из сухого льда, которые отбрасывают тень на поверхность планеты и даже влияют на её климат.
«Марс-Экспресс» — российский вклад
Россия принимает участие в проекте с самого его начала. Важная роль в нём принадлежала Василию Ивановичу Морозу (1931–2004 гг.), тогда руководителю отдела физики планет и малых тел Солнечной системы Института космических исследований (ИКИ) РАН и научному руководителю миссии «Марс-96».
В.И. Мороз был участником спектроскопических экспериментов PFS, OMEGA и SPICAM на борту «Марса-Экспресса», инструмент для которых были изготовлены с участием России:
- видимый и инфракрасный картирующий спектрометр OMEGA (Observatoire pour la Mineralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activite) предназначен для изучения минерального состава поверхности планеты, а также поиска воды в различных состояниях. Прибор был разработан и создан для проекта «Марс-96» во Франции под руководством Ж.-П. Бибринга (J.-P. Bibring, Институт космической астрофизики, Франция); сканер и прибора и входная оптика изготовлены и поставлены ИКИ. Научные руководители с российской стороны — д.ф.-м.н. Л.В. Засова (ИКИ РАН) и к.ф.-м.н. Р.О. Кузьмин (ИКИ РАН, ГЕОХИ).
- планетный Фурье-спектрометр PFS (Planetary Fourier Spectrometer), также первоначально разработанный для миссии «Марс-96». Цель эксперимента — изучение атмосферы Марса, в первую очередь, её температуры на разных высотах. Прибор был изготовлен в Италии под руководством В. Формизано (V. Formisano). Научный руководитель эксперимента — М. Джуранна (M. Giuranna, Национальный институт астрофизики, Италия). Российские ученые и специалисты принимали участие в разработке прибора ПФС, в наземной калибровке, обработке и интерпретации данных, полученных на орбите. Детектирующие модули, включая чувствительные элементы обоих каналов прибора, изготовлены в России. Руководитель российской группы участников до 2004 г. — проф. В.И. Мороз, с 2004 г. — д.ф.-м.н. Л.В. Засова (ИКИ РАН).
- инфракрасный и ультрафиолетовый спектромер SPICAM (The Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars). Приборы был задуман для «Марса-96», но для европейской миссии пришлось почти на порядок уменьшить его массу, поэтому для нового SPICAM использовались совершенно новые технические подходы. Он был изготовлен во Франции с участием Бельгии, ИКИ РАН поставил ИК-спектрометр, полностью изготовленный в России. Нынешний научный руководитель эксперимента — Ф. Монмессан (F. Montmessin, лаборатория LATMOS, Франция). Соруководитель проекта с российской стороны — д.ф.-м.н. О.И. Кораблёв (ИКИ РАН).
- Кроме этого, в большинстве научных групп европейского проекта (по одному на эксперимент) российские ученые работают в качестве соисследователей (co-investigators).
Аппарат был выведен в космос и отправлен на траекторию перелёта к Марсу 2 июня 2003 г. с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Союз» с разгонным блоком «Фрегат» (запуск обеспечен европейско-российским предприятием Starsem).