Under 2013, Europeiska rymdorganisationen och Roscosmos - det ryska regeringsorgan som ansvarar för rymdforskning - kom överens om att samarbeta om ExoMars, det första gemensamma interplanetära uppdraget mellan ESA och Ryssland. Detta projekt involverar nu forskare från 29 forskningsorganisationer, inklusive MIPT och rymdforskningsinstitutet vid Ryska vetenskapsakademin, som är den ledande bidragsgivaren av hårdvara och utrustning på den ryska sidan. Vid det här laget, det första paketet med observationsinstrument har levererats till Mars omlopp för att söka efter mindre kemiska komponenter i planetens atmosfär som kan vara spår av primitivt liv.

Även om de nya uppgifterna visar sig vara otydliga, de kommer definitivt att värma upp diskussionen om det någonsin fanns liv på den röda planeten. I början av 2018, ExoMars -satelliten med forskningsinstrument ombord kommer att sänka sig i sin operativa bana och börja observera atmosfären på Mars. En ny artikel i Space Science Reviews beskriver smink och mål för ett av de två ryskbyggda instrumenten som bärs av orbitern.

ExoMars gemensamma rymduppdrag för ESA och Roscosmos omfattar två faser. Den första började den 14 mars, 2016, med lanseringen av en Proton-M-boosterraket från Rysslands rymdkomplex i Baikonur, Kazakstan. Raketen lanserade två moduler:Schiaparelli -landaren och Trace Gas Orbiter (TGO). De två levererades till Mars på 226 dagar, gör en resa på 500 miljoner kilometer.

Schiaparelli var tänkt att testa tekniken för framtida landningar. Den försökte landa, men kraschade upp till ytan. TGO:s mål är att detektera spårgaser i atmosfären, kartlägg vattenfördelning av vatten under ytan, och genomföra högupplöst bildbehandling, inklusive stereo ytbehandling.

De gynnsamma lanseringsfönstren för Mars -banor sker en gång i ungefär två år, och den andra fasen av ExoMars -uppdraget är planerat till 2020. En ny landare kommer att sätta in en rover för att navigera autonomt över Mars -ytan, överföra data som den samlar in via TGO. Huvudmålet med ExoMars -uppdraget är att undersöka om det någonsin funnits liv på Mars.

TGO-satelliten bär fyra vetenskapliga instrument:ett högupplöst färgbildsystem, en högupplöst neutrondetektor, och två spektrometersviter. Epitermal neutrondetektor och den atmosfäriska kemiska sviten (ACS) byggdes vid rymdforskningsinstitutet i Moskva.

TGO:s främsta vetenskapliga mål är att studera klimatet, atmosfär, och Mars yta. Med sina inbyggda detektorer, tillräckligt känslig för att upptäcka spårmängder av gaser, orbitern förväntas lösa tvivel om närvaron av atmosfärisk metan på Mars. Denna gas detekterades tidigare av jordbaserade teleskop och NASA:s Curiosity rover.

Den ryskbyggda ACS (fig. 1) består av tre infraröda spektrometrar. Det är tillräckligt känsligt för att upptäcka och mäta spårmängder av atmosfäriska gaser som metan, vilket kan vara ett tecken på geologisk eller biologisk aktivitet på Mars. Spektrometrarna har en upplösningseffekt på 10, 000 eller mer och en bred spektral täckning - från 0,7 till 17 mikrometer. Med deras hjälp, TGO kommer att klargöra rollen för de viktigaste atmosfäriska beståndsdelarna i Mars - koldioxid, vattenånga, och aerosoler - i planetens klimat.

Den nära-infraröda (NIR) kanalen ryms av en mångsidig echellspektrometer som täcker spektralområdet mellan 0,7 och 1,6 mikrometer med en upplösningseffekt på cirka 20, 000. Denna enhet kommer huvudsakligen att fokusera på mätningar av vattenånga, aerosoler, luftstrålar av molekylärt syre vid dagen och nattglödet som orsakas av de fotokemiska processerna i Mars -atmosfären. Observationer i det nära-infraröda bandet kommer att utföras i tre primära lägen (fig. 2). Nämligen, solens ockultationsmätningar av ljus som passerar genom Mars-atmosfären och nadir-eller "rakt ner"-mätningar av solljus som reflekteras av planeten och dess egen strålning. Lemmätningar stöds också.

Den mellersta infraröda kanalen (MIR) är en ekellspektrometer med korsdispersion som är avsedd för mätning av ockultation av solen i området 2,2-4,4 mikrometer. Den har en upplösningskraft på mer än 50, 000. Genom design, ACS-MIR kommer att göra högkänsliga mätningar av spårgasinnehåll, inklusive metan- och aerosolkoncentrationer, och förhållandet deuterium-till-väte. Uppfyllandet av de viktigaste målen för ExoMars-uppdraget beror på observationer i det mellersta infraröda bandet. Det är till stor del denna kanal som lovar ett vetenskapligt genombrott.

"Det möjliggör mätningar av Mars atmosfär som är hundratals gånger mer exakt än någonsin tidigare, "säger chefsingenjör Alexander Trokhimovskiy från rymdforskningsinstitutet, RAS, som ledde arbetet med ACS-MIR. "Också, sonden är bunden till en bana som möjliggör ganska frekventa observationer av ockultation av solen. "

"MIPT har utvecklat databehandlingsalgoritmer och utformat en allmän cirkulationsmodell av Mars -atmosfär, som krävs för att planera experiment och tolka deras resultat, "tillägger Alexander Rodin, chef för Applied Infrared Spectroscopy Lab vid MIPT.

Känd som TIRVIM, det tredje ACS-instrumentet är en Fourier-transform-spektrometer som arbetar i området 1,7-17 mikrometer med en upplösning på 0,2-1,3 procent. Det är ansvarigt för att samla in data om Mars klimat:atmosfäriska temperaturprofiler, dammhalt, och yttemperatur. Termiska infraröda mätningar förväntas kartlägga temperaturer från planetens yta ända upp till cirka 60 kilometers höjd. Instrumentet kommer också att göra det möjligt att uppskatta de optiska djupen för Mars -damm och moln med oöverträffad precision, ger en möjlighet att upptäcka ozon och väteperoxid - två gaser som är grundläggande för fotokemi i Mars (fig. 3).

TIRVIM -detektorn är skyldig den första halvan av sitt namn till den termiska infraröda, eller TIR, spektralband, men de tre sista bokstäverna i förkortningen hedrar Vasily Ivanovich Moroz, grundaren av rysk infraröd spektrometri och mångårig chef för institutionen för planetfysik vid rymdforskningsinstitutet vid ryska vetenskapsakademien.