p Em 2013, a Agência Espacial Europeia e a Roscosmos - o órgão governamental russo responsável pela pesquisa espacial - concordaram em cooperar no ExoMars, a primeira missão interplanetária conjunta entre a ESA e a Rússia. Este projeto agora envolve cientistas de 29 organizações de pesquisa, incluindo o MIPT e o Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, que é o principal contribuidor de hardware e equipamento do lado russo. Por enquanto, o primeiro pacote de instrumentos de observação foi entregue na órbita de Marte para buscar componentes químicos menores da atmosfera do planeta que podem ser vestígios de vida primitiva. p Mesmo que os novos dados sejam inconclusivos, eles definitivamente esquentarão a discussão sobre se alguma vez existiu vida no planeta vermelho. No início de 2018, o satélite ExoMars com instrumentos de pesquisa a bordo descerá em sua órbita operacional e iniciará as observações da atmosfera marciana. Um artigo recente na Space Science Reviews descreve a composição e os objetivos de um dos dois instrumentos construídos na Rússia transportados pelo orbitador.

p A missão espacial conjunta ExoMars da ESA e da Roscosmos envolve duas fases. O primeiro começou em 14 de março, 2016, com o lançamento de um foguete propulsor Proton-M do complexo espacial da Rússia em Baikonur, Cazaquistão. O foguete lançou dois módulos:o módulo de pouso Schiaparelli e o Trace Gas Orbiter (TGO). Os dois foram entregues a Marte em 226 dias, fazendo uma viagem de 500 milhões de quilômetros.

p Schiaparelli pretendia testar a tecnologia para pousos futuros. Ele tentou um pouso, mas caiu na superfície. Os objetivos do TGO são detectar gases traço na atmosfera, mapear a distribuição do gelo de água abaixo da superfície, e conduzir imagens de alta resolução, incluindo imagem de superfície estéreo.

p As janelas de lançamento favoráveis ​​para as trajetórias de Marte acontecem uma vez a cada dois anos, e a segunda fase da missão ExoMars está programada para 2020. Um novo módulo de pouso implantará um rover para navegar autonomamente pela superfície marciana, transmitir os dados que coleta via TGO. O principal objetivo da missão ExoMars é explorar se alguma vez existiu vida em Marte.

p O satélite TGO carrega quatro instrumentos científicos:um sistema de imagem colorida de alta resolução, um detector de nêutrons de alta resolução, e duas suítes de espectrômetro. O detector de nêutrons epitérmicos e a suíte de química atmosférica (ACS) foram construídos no Instituto de Pesquisas Espaciais em Moscou.

p O principal objetivo científico do TGO é estudar o clima, atmosfera, e a superfície de Marte. Usando seus detectores integrados, sensível o suficiente para detectar traços de gases, espera-se que o orbitador esclareça as dúvidas sobre a presença de metano atmosférico em Marte. Este gás foi previamente detectado por telescópios baseados na Terra e o rover Curiosity da NASA.

p O ACS de fabricação russa (fig. 1) compreende três espectrômetros infravermelhos. É sensível o suficiente para detectar e medir traços de gases atmosféricos, como metano, o que pode ser um sinal de atividade geológica ou biológica em Marte. Os espectrômetros têm um poder de resolução de 10, 000 ou mais e uma ampla cobertura espectral - de 0,7 a 17 micrômetros. Com a ajuda deles, TGO irá esclarecer o papel dos principais constituintes atmosféricos marcianos - dióxido de carbono, vapor de água, e aerossóis - no clima do planeta.

p O canal infravermelho próximo (NIR) é acomodado por um espectrômetro echelle versátil cobrindo a faixa espectral entre 0,7 e 1,6 micrômetros com um poder de resolução de cerca de 20, 000. Este dispositivo se concentrará principalmente nas medições de vapor de água, aerossóis, o ar do lado diurno de oxigênio molecular, e as luminescências noturnas causadas pelos processos fotoquímicos na atmosfera marciana. As observações na faixa do infravermelho próximo serão conduzidas em três modos primários (fig. 2). Nomeadamente, as medições de ocultação solar da luz que passa pela atmosfera marciana e o nadir - ou "direto para baixo" - medições da luz do sol refletida pelo planeta e sua própria radiação. Medições de membros também são suportadas.

p O canal de infravermelho médio (MIR) é um espectrômetro echelle de dispersão cruzada dedicado a medições de ocultação solar na faixa de 2,2-4,4 micrômetros. Tem um poder de resolução de mais de 50, 000. Por design, O ACS-MIR fará medições de alta sensibilidade do teor de gases traço, incluindo concentrações de metano e aerossol, e a razão deutério para hidrogênio. O cumprimento dos principais objetivos da missão ExoMars dependerá das observações na faixa do infravermelho médio. Em grande parte, é esse canal que promete um avanço científico.

p "Ele permite medições da atmosfera marciana que são centenas de vezes mais precisas do que nunca, "diz o engenheiro-chefe Alexander Trokhimovskiy do Space Research Institute, RAS, que liderou o trabalho no ACS-MIR. "Também, a sonda está destinada a uma órbita que torna possíveis observações de ocultação solar bastante frequentes. "

p "O MIPT desenvolveu algoritmos de processamento de dados e projetou um modelo de circulação geral da atmosfera marciana, que é necessário para planejar experimentos e interpretar seus resultados, "acrescenta Alexander Rodin, o chefe do Laboratório de Espectroscopia de Infravermelho Aplicado no MIPT.

p Conhecido como TIRVIM, o terceiro instrumento ACS é um espectrômetro de transformada de Fourier operando na faixa de 1,7-17 micrômetro com uma resolução de 0,2-1,3 por centímetro. É responsável pela coleta de dados sobre o clima marciano:perfis de temperatura atmosférica, conteúdo de poeira, e temperatura da superfície. As medições de infravermelho térmico devem mapear as temperaturas da superfície do planeta até a altitude de cerca de 60 quilômetros. O instrumento também permitirá estimar as profundidades ópticas de poeira e nuvens marcianas com precisão incomparável, fornecendo uma oportunidade para detectar ozônio e peróxido de hidrogênio - dois gases fundamentais para a fotoquímica marciana (fig. 3).

p O detector TIRVIM deve a primeira metade de seu nome ao infravermelho térmico, ou TIR, banda espectral, mas as três letras finais da sigla homenageiam Vasily Ivanovich Moroz, o fundador da espectrometria infravermelha russa e chefe de longa data do Departamento de Física Planetária do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências.