Приборы АЦС-НИР/МИР и ДРИАДА, преемственность и развитие технологий космических ИК-спектрометров высокого разрешения для исследования атмосфер планет

В отделе исследований планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН накоплен богатый опыт создания ИК-спектрометров высокого разрешения космического базирования для исследования атмосфер планет. В докладе будут освещены задачи и схемотехнические решения создания аппаратуры для миссий ЭкзоМарс 2016 и Дриада.
В рамках программы ЭкзоМарс в марте 2016 года будет осуществлен запуск орбитального зонда к Марсу – Trace Gas Orbiter (TGO). Основной задачей TGO будет комплексное исследование атмосферы Марса, исследование вертикального распределения малых составляющих, в первую очередь метана, поиск органических молекул (углеводородов C2H2, C2H6 и т.д.), других малых составляющих, поиск возможных источников и стоков, измерения изотопных отношений и их вариаций. Для решения этих задач в ИКИ РАН был создан атмосферный комплекс приборов, используя опыт уже имеющихся разработок с различной степенью модернизации. Комплект ACS (Atmospheric Chemistry Suit) состоит из трех спектрометров: 1) NIR – эшелле-спектрометр с акустооптической фильтрацией света ближнего ИК диапазона (0.73-1.6 мкм); MIR – эшелле-спектрометр среднего ИК диапазона высокого разрешения со скрещенной дисперсией (2.2-4.3 мкм); TIRVIM – фурье-спектрометр теплового диапазона (2-17 мкм).
Многие из наработок были в дальнейшем использованы и успешно развиты при подготовке научной аппаратуры ДРИАДА для исследования Земли. Полное название эксперимента — «Измерения спектров поглощения земной атмосферы в ближнем ИК-диапазоне и восстановление концентраций парниковых газов». Аппаратура имеет два инфракрасных канала, в основной диапазон которого (от 1100 до 1680 нм) попадают линии поглощения углекислого газа 1.58 мкм и метана 1,65 мкм. Кроме того, оптическая камера в составе прибора сможет фиксировать состояние облачности для каждого конкретного измерения, что определяет дальнейшую обработку данных. По заявленным характеристикам, спектральное разрешение составит 25000. Второй канал спектрометра выделен для записи полосы поглощения атмосферного кислорода 0,76 мкм, эти данные будут использованы в качестве эталона для определения эффективной воздушной массы. Прибор будет установлен в открытом космосе на внешней стороне МКС на двухосную платформу наведения. Два основных режима работы: наблюдения в надир, и измерения излучения от яркого солнечного блика. Результатами обработки будут интегральные концентрации газов, карты по широтам и долготам и массивы откалиброванных спектров.