Второе дыхание для старых технологий: Mars Express и TGO изучают ионосферу Марса

В бескрайних просторах космоса, где тишина нарушается лишь шепотом звездного ветра, две рукотворные станции, Mars Express (MEX) и Trace Gas Orbiter (TGO), ведут безмолвный диалог. Их язык — радиоволны, а цель — проникнуть в тайны марсианской ионосферы.

Ионосфера — это область атмосферы планеты, насыщенная заряженными частицами. Она играет важную роль во взаимодействии Марса с солнечным ветром и влияет на распространение радиоволн. Изучение марсианской ионосферы — ключ к пониманию эволюции атмосферы планеты и поиску следов жизни.

Традиционно, для изучения ионосфер других планет ученые использовали метод радиопросвечивания, при котором сигнал с космического аппарата, находящегося на орбите исследуемой планеты, принимается наземной станцией на Земле. Однако, этот метод имеет ряд ограничений. Во-первых, он позволяет исследовать ионосферу только в определенных точках, что затрудняет получение полной картины ее структуры. Во-вторых, сигнал, проходя через земную атмосферу, искажается, что снижает точность измерений.

Именно поэтому ученые обратили внимание на метод взаимного радиопросвечивания, при котором передатчик и приемник сигнала находятся на орбите вокруг одной и той же планеты. Впервые этот метод был опробован в 2007 году с использованием аппаратов Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и Mars Odyssey, но эти эксперименты носили скорее демонстрационный характер.

Эксперимент с использованием станций MEX и TGO, начавшийся в 2020 году, стал первым масштабным исследованием ионосферы Марса методом взаимного радиопросвечивания. Ученые проанализировали данные, полученные в ходе 83 сеансов наблюдений, и построили 44 вертикальных профиля электронной плотности марсианской ионосферы.

В чем же преимущества нового метода?

В отличие от традиционного метода, взаимное радиопросвечивание позволяет получать данные о состоянии ионосферы практически в любой точке орбиты, что дает возможность построить ее трехмерную модель. Кроме того, сигнал не проходит через земную атмосферу, что повышает точность измерений.

Какие же тайны удалось раскрыть?

Данные, полученные в ходе эксперимента, подтвердили, что марсианская ионосфера неоднородна и ее структура меняется в зависимости от времени суток и уровня солнечной активности. Так, было обнаружено, что плотность ионосферы уменьшается с увеличением зенитного угла Солнца, что связано с уменьшением интенсивности фотоионизации.

Эксперимент с использованием станций MEX и TGO — это только первый шаг на пути к глубокому пониманию природы марсианской ионосферы. Ученые планируют продолжить наблюдения и провести ряд новых экспериментов, в том числе с использованием сигналов других космических аппаратов, работающих на орбите Марса.

Результаты исследования, несомненно, внесут важный вклад в развитие наших знаний о Красной планете и помогут в подготовке будущих миссий по ее исследованию.