Вчені дослідили марсіанську атмосферу завдяки нестандартному експерименту

Вчені застосували два зонди на орбіті Марса, використавши техніку радіоокультації, тобто вимірювання сигналів від апарата, коли він ховається за планетою. Завдяки цьому вдалося більше дізнатися про раніше недоступні ділянки його атмосфери.

Марсіанська атмосфера була досліджена завдяки двом апаратам
Марсіанська атмосфера була досліджена завдяки двом апаратам. Джерело: phys.org

Марсіанська атмосфера та радіосигнали

Використовуючи змінене обладнання, команда у складі дослідників Імперського коледжу Лондона виміряла частини марсіанської атмосфери, які раніше було неможливо дослідити. Сюди входять області, які можуть блокувати радіосигнали, якщо їх не врахувати належним чином. Це має вирішальне значення для майбутніх місій із заселення Марса.

Результати перших 83 вимірювань, проаналізованих дослідниками Імперського коледжу Лондона та колегами з Європейського космічного агентства з усієї Європи, опубліковані сьогодні в журналі Radio Science.

Для цього орбітальний зонд ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) об’єднався з іншим космічним апаратом ЄКА, що обертається на орбіті Червоної планети — Mars Express (MEX). Обидва апарати підтримують радіозв’язок, тож коли один із них проходить позаду планети, радіохвилі проникають крізь глибші шари марсіанської атмосфери.

Зміни в рефракції атмосфери викликають крихітні, але помітні зрушення в радіочастотах, які приймає космічний апарат. Аналізуючи ці зрушення, вчені можуть визначити щільність нижніх шарів атмосфери та щільність електронів в іоносфері — зарядженому верхньому шарі газової оболонки. Цей метод називається взаємною радіоокультацією.

Спільна робота апаратів

Раніше радіоокультацію проводили за допомогою радіозв’язку між орбітальним апаратом на Марсі та великими наземними станціями на Землі. Радіосигнал з орбітального апарата відстежували, коли космічний апарат «сідав» (опинявся) за Марсом, тобто сигнал проходив крізь шари атмосфери планети.

Використання двох орбітальних апаратів для проведення такого вимірювання вже є поширеним способом дослідження атмосфери Землі: тисячі таких вимірів відбуваються між глобальними навігаційними супутниками, де дані, які вони надають, використовують для моніторингу атмосфери та прогнозування погоди.

Однак до цього цей метод NASA використовувала на Марсі тільки тричі: у 2007 році як демонстрацію апаратного забезпечення. Нове використання двох космічних апаратів ESA знаменує собою перший випадок регулярного застосування цієї методики на іншій планеті. Тепер, коли її життєздатність доведена, вчені та інженери, що стоять за цією роботою, шукають шляхи розширення використання цієї технології в майбутніх місіях на Марс.

Співавтор дослідження, доктор Колін Вілсон, науковий співробітник проєктів ExoMars Trace Gas Orbiter і Mars Express в агентстві, сказав: «ESA продемонструвала життєздатність цього методу, який може стати трансформаційним для науки про Марс у майбутньому. Зараз на орбіті Марса перебуває сім космічних апаратів; зі збільшенням кількості космічних апаратів, як це буде в найближчі десятиліття, кількість можливостей для радіоокультації стрімко зростає. Тому цей метод буде все важливішим інструментом для вивчення Марса.»

Більше вимірювань, більше знань

Радіозатемнення від космічного апарата до космічного апарата дає змогу проводити більше вимірювань і досліджувати нові ділянки атмосфери.

Оскільки звичайні радіозатемнення на Марсі передбачають радіозв’язок із наземною станцією, місце вимірювання фіксоване щодо повільного руху Землі. Це ускладнює реєстрацію глобальних змін на планеті, оскільки дослідники часто дивляться на одні й ті самі точки. Крім того, через близькість Землі до Сонця цей метод дає змогу робити вибірки тільки під час заходу та сходу сонця, що обмежує наше уявлення про його атмосферу.

Крім того, традиційна радіоокультація страждає від «сезонів затемнення», коли вимірювання можливі тільки протягом кількох місяців щорічно через орбіту космічного апарата. Наприклад, у 2022 році Mars Express зміг проводити радіозатемнення лише протягом двох місяців.

Взаємне радіозатемнення долає ці проблеми, даючи змогу вченим уперше дослідити всю глибину іоносфери Марса опівдні та опівночі.

За матеріалами phys.org

Juno зробив дивовижне фото Юпітера
Новий квантовий комп’ютер встановив рекорд швидкості дії
Blue Origin демонструє технологію вертикальної посадки ракети New Glenn: відео
Космічне кільце: астрономи зазнімкували гіперсвітну галактику
Викрадення «Луни-2»: як ЦРУ дізналися секрети радянської космічної програми під носом у КДБ
Вчені виявили неподалік від Сонця неймовірно швидкий об’єкт
Галактика-конструктор: телескоп Hubble зазнімкував незвичайного сусіда Чумацького Шляху
Астронавти залишатимуться на борту МКС під час її падіння в атмосферу Землі
Не помічали 55 років: пенсіонер виявив помилку у старій відеогрі Lunar Lander
Новий сонячний цикл вже міг розпочатися