Лазерный спектрометр для исследования атмосферы и грунта Марса

Авторским коллективом была разработана концепция исследований атмосферы и летучих грунта Марса при помощи многоканального диодно-лазерного спектрометра "М-ДЛС", предложенного для реализации в составе российского комплекса научной аппаратуры долгоживущей посадочной платформы международной миссии ЭкзоМарс-2018.

Научная аппаратура М-ДЛС предназначена для долговременных исследований:
– химического и изотопного состава атмосферы вблизи поверхности Марса, его суточных и сезонных вариаций;
– химического и изотопного состава летучих компонент марсианского грунта в окрестности места посадки платформы, его суточных и сезонных вариаций;
– интегрального химического и изотопного состава атмосферы Марса в нижних шкалах высот в районе посадки платформы, его вариаций в зависимости от местного времени в светлое время суток;
– Динамики атмосферы Марса в нижних шкалах высот в районе посадки платформы, мезомасштабной и локальной турбулентности, ее вариаций в зависимости от местного времени и сезона в светлое время суток.

Основой методики исследований в эксперименте М-ДЛС являются регулярные периодические измерения спектров молекулярного поглощения на оптических трассах прибора, включающих:

– активные измерения в многопроходной оптической кювете, непосредственно сообщающейся с окружающей атмосферой,
– активные измерения в замкнутой кювете, соединенной с пиролитической ячейкой Марсианского ГазоАналитического Комплекса (МГАК),
– пассивные гетеродинные измерения на открытой трассе солнечного просвечивания, сонаправленной с трассой наблюдения прибора ФАСТ (Фурье спектрометр для Атмосферных Составляющих и Температуры).

Будут проведены измерения в ряде узких спектральных интервалов со спектральным разрешением ~3 МГц (~0,0001 см-1), что позволяет полностью разрешить контур исследуемых спектральных линий. С учетом высокой точности измерений относительного поглощения в контуре линий порядка для пассивных измерений на открытой трассе солнечного просвечивания, данная методика позволит осуществить:

– мониторинг вариаций содержания CO2, H2O, CH4 и ряда других соединений,
– измерения изотопных соотношений D/H, O18/O16, O18 в углекислом газе с точностью 0,1..1,0%%,
– измерения вертикальных профилей температуры и давления, содержания паров воды и проекции скорости ветра на направление на Солнце.

Полученная в ходе эксперимента информация позволит уточнить особенности физико-химического взаимодействия атмосферв и поверхности Марса по результатам измерений суточных и сезонных вариаций концентраций основных молекул H2O и CO2 и их изотопов, измерений содержания летучих комплонент грунта H2S, NH3, C2H2 и других. В течение одного марсианского года будут
получены данные о сезонных вариациях вертикальных распределений концентрации H2O и CO2 и ряда других атмосферных параметров на основе прецизионных измерения формфакторов линий молекулярного поглощения. Долговременные
периодические измерения в приповерхностном слое и в атмосферном столбе около фиксированной точки поверхности станут основой для поиска метана в марсианской атмосфере.