ACS ( Atmospheric Chemistry Suite ) är ett av de fyra vetenskapliga instrumenten i orbitalmodulen Trace Gas Orbiter (TGO) i det internationella projektet ExoMars 2016. ACS består av tre infraröda spektrometrar och en kontrollenhet. ACS:s vetenskapliga uppgift är att analysera Mars atmosfär och uppskatta fördelningen av ämnen i atmosfären i höjdled. ACS- och NOMAD- instrumenten som finns på TGO är utformade på ett sådant sätt att data som tas emot från dem kompletterar varandra. ACS utvecklades vid Ryska vetenskapsakademins rymdforskningsinstitut (IKI) med deltagande av vetenskapliga organisationer i Frankrike, Tyskland och Italien .
ACS-instrumentet är designat för att studera den kemiska sammansättningen av Mars-atmosfären ner till lågkoncentrationskomponenter. Exempelvis planeras innehållet av metan analyseras med en noggrannhet på en del per biljon . Instrumentets uppgifter inkluderar också studiet av fördelningen av förhållandet mellan deuterium och väte , som består av atmosfäriskt vatten och andra föreningar av syre och väte. Det är planerat att med hjälp av ACS-värmekartor över Mars, ska kartor över fördelningen av aerosoler i atmosfären och kartor över vattenångans fördelning [1] byggas .
För att genomföra ett vetenskapligt program har ACS flera arbetssätt [1] :
ACS-instrumentet består av tre spektrometrar (NIR, MIR, TIRVIM) och en styrelektronikenhet.
NIR (Near-IR) är en echellespektrometer som arbetar i intervallet 0,7 - 1,6 mikron . Spektrometern har en hög upplösning och låter dig studera de vertikala profilerna och fördelningen av vattenånga i atmosfären. NIR gör det möjligt att studera dagglödet av molekylärt syre och söka efter nattskenet som orsakas av fotokemiska processer [1] . NIR använder en echellespektrometer och ett AOTF akustooptiskt inställbart filter i sitt arbete . Spektralupplösningen för NIR är ~20000. Storleken på echellegittret är 46x102 mm, antalet linjer är 24,35 per mm med en vinkel på 70° [2] . En funktion hos enheten är möjligheten till parallell inspelning av högupplösta spektra. Samtidigt har enheten inga mekaniska rörliga delar, vilket ökar tillförlitligheten, minskar dimensioner och minskar strömförbrukningen [1] . Föregångaren till NIR-spektrometern är instrumentet " RUSALKA " ("Hand-held Spectral Analyzer of Atmospheric Components") [3] Den grundläggande skillnaden är instrumentens driftsförhållanden: på ISS arbetade "RUSALKA" i den beboeliga volymen , och på TGO arbetar NIR i öppna utrymmen [4] .
MIR (Mid-IR) är också en echellespektrometer, men detektionsområdet är 2,3 - 4,2 µm. Apparaten undersöker innehållet av metan, förhållandet deuterium / väte , små komponenter och aerosoler i atmosfären [1] . MIR är designad som en korsspridningsechelspektrometer. Ett sådant schema tillåter en att placera spektra av olika gaser ovanför varandra i en ram. En bildruta täcker spektralintervallet upp till 300 nm [1] . Enheten har en upplösning på ~50000, ett signal-brusförhållande på ~5000 (exklusive medelvärde), vilket gör det möjligt att detektera metanmolekyler upp till 20–50 delar per miljard i förmörkelseläge [1] . Anordningens betraktningsvinkel är 0,5x10 min båge (0,1x2,9 mrad) [2] , echellegittret har tre slag per millimeter [5] . MIR-instrumentets föregångare är TIMM-instrumentet, som placerades ombord på Phobos-Grunt , men som inte hade turen att ge vetenskapliga resultat. Skillnaden mellan TIMM och MIR ligger i det faktum att den första enheten använde ett akustooptiskt filter , medan den andra använder principen om korsad spridning [1] .
TIRVIM är en Fourier-spektrometer i intervallet 1,7 - 17 µm. TIRVIM fungerar enligt schemat för en V-formad (dubbel pendel) interferometer med en öppning på 50 mm [1] . Enheten är utformad för att fungera i läget för nadir och förmörkelse. I nadirläget studeras temperaturprofilerna och innehållet av aerosoler och spårämnen i atmosfären. Temperaturprofiler är byggda för koldioxid (band 15 μm). I eclipsing-läget studeras dammhalt, moln och yttemperatur. Metan kartläggs i 3,3 µm-bandet [1] .
Alla enheter i ACS-instrumentet kan arbeta i eclipse-läge. I nadirläge dagtid fungerar TIRVIM och NIR, och i nattläge fungerar endast TIRVIM [4] .
Vid analys av termoelastiska deformationer av ACS-komplexet måste 18 stöd gjorda av Vespel-plast överges och bytas till titanlegering VT6. Detta gjorde det möjligt att undvika förstörelse av ACS-verktygets fästpunkt till TGO-modulen [6] .
Verktygsvikt 33,3 kg, effektförbrukning 50 W, telemetritrafik 1,6 Gbit per dag [4] .
Arbetet med ACS-projektet påbörjades 2012 [5] .
ACS och dess komponenter skapades med hänsyn till erfarenheten av att utveckla och driva instrumenten Spicam ( Mars Express ), RUSALKA ( ISS , 2009-2012), PFS ( Mars-96 , Mars Express, Venus Express ). De största skillnaderna jämfört med deras föregångare är hög upplösning och känslighet [1] .
Kunden till ACS-instrumentet är Roskosmos , den huvudsakliga utföraren och koordinatorn för arbetet är IKI, den vetenskapliga handledaren för projektet O. I. Korablev , biträdande vetenskaplig handledare Frank Monmessan ( LATMOS , Frankrike). Den tekniska ledaren för MIR- och NIR-projekten är A. Trokhimovsky, och TIRVIM är A. Grigoriev [7] .
Huvuddeltagarna i projektet är [4] : « Scientific Research Institute of Microdevices. G.Ya. Guskov "( Zelenograd , Ryssland), "NPP" Astron Electronics "( Oryol , Ryssland), LATMOS (Frankrike), Main Astrophysical Observatory of National Academy of Sciences of Ukraine (Ukraina), OJSC " Research Institute of Optoelectronic Instrumentation " ( Sosnovy Bor , Ryssland), AMOS och Xenix (Belgien), Sofradir (Frankrike), RICOR (Israel), Spectral Systems LLC (USA), LLC Scientific Research Institute of Space and Aviation Materials ( Pereslavl-Zalessky , Ryssland), JSC " Komposit " ( Korolev , Ryssland).
Till skillnad från instrumentet för att mäta metanhalten på Curiosity-rovern [8] , som innehåller metan som hämtats från jorden, innehåller ACS-spektrometern (ACS) installerad på den artificiella satelliten Mars ExoMars Trace Gas Orbiter ( ExoMars- uppdraget ) inte metan i Marsatmosfär från omloppsbana hittades [9] , men hittade infrarött ozon, väteklorid och ett nytt band av koldioxid som aldrig tidigare setts [10] [11] .