Разработка комплекса приборов ACS (Atmospheric Chemistry Suit) для исследования химического состава атмосферы и климата Марса на борту «Экзомарс» (Trace Gas Orbiter)

В рамках программы ЭкзоМарс в 2016 году планируется 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. Подобная задача может быть решена с помощью спектрометров высокого разрешения в ближнем и среднем ИК диапазоне. Поэтому было принято решение о создании атмосферного комплекса прибором на базе уже имеющихся разработок. Комплект ACS (Atmospheric Chemistry Suit) состоит из трех спектрометров: 1) NIR – эшелле-спектрометр с акустооптической фильтрацией света ближнего ИК диапазона; MIR – эшелле-спектрометр среднего ИК диапазона; TIRVIM – фурье-спектрометр теплового диапазона. В 2012 году начата разработка спектрометров и проработка научных задач.
Комплекс ACS располагается на верхней панели космического аппарата и представляет собой единую конструкцию из четырех блоков жестко закрепленных относительно друга-друга. В состав комплекса входят три спектрометра (ближнего, среднего и теплового ИК-диапазонов) и система сбора научной информации. На данном этапе также обсуждается возможность интеграции в состав комплекса компактной камеры Solar Imager, поставляемой Канадским Космическим Агентством. Общая масса комплекса составляет 33.3 кг. Планируются различные режимы наблюдений: в надир (картирование) и на солнце (затменные эксперименты для измерения профилей газовых составляющих). Кроме того, спектрометр теплового диапазона имеет в своем составе сканирующее устройство и может поворачивать поле зрения на космос для проведения калибровок. Каждый из блоков комплекса является самостоятельной сборочной единицей, законченным спектрометром, юстируемым и испытываемым по отдельности.
Предусматривается возможность как одновременной работы трех спектрометров, так и их работа по отдельности, чтобы не превышать ограничения по информативности и пиковому потреблению. Наиболее интересен режим одновременной работы MIR и TIR каналов. Несмотря на кажущееся дублирование спектрального диапазона в окрестности 3 мкм, спектрометры MIR и TIR дополняют и расширяют возможности друг друга. Дублирование основной научной задачи – детектирование метана – повышает вероятность ее выполнения в проекте.