Вторая научная экспедиция с участием М-55 проводилась в рамках программы АРЕ- THESEO в течение февраля-марта 1999 г. Эта программа получила финансовую поддержку Комиссии Европейского Сообщества по исследованиям окружающей среды, а также ряда национальных научных агентств европейских стран (Итальянское космическое Агентство, Европейский научный фонд и др.) Самолет базировался на аэродроме Виктория (Victoria) острова Махе на Сейшелах, расположенных в акватории Индийского океана у Африканского континента.
Полеты производились в зоне так называемой внутритропической конвергенции. Изучался тропосферно-стратосферный обмен воздушных масс, впервые были проведены прямые измерения микрофизических характеристик облаков – «циррусов» (перистых облаков), концентрации и высотные распределения водяного пара. Отслеживались процессы образования и распространения тропических циклонов, велись наблюдения за атмосферными явлениями типа «горячая башня». Во время проведения второй экспедиции самолет провел в воздухе 80 ч.
Третья научная экспедиция, в которой был задействован самолет М-55, получила название APE-GAIA (Geophysica Aircraft in Antarctica). Финансирование осуществлялось несколькими европейскими научно-исследовательскими организациями, при этом
наиболее весомую поддержку оказали Итальянское агентство по атомной энергетике и Европейский Научный Фонд (ESF). Местом проведения научных исследований была выбрана прибрежная зона Антарктиды. Полеты М-55 проводились с аэродрома аргентинского города Ушуайа (Ushuaia), расположенного на острове Огненная Земля, с 15 сентября по 15 октября 1999 г.
Основной целью экспедиции стало исследование полярных стратосферных облаков, оценка состояния озонового слоя в высоких и средних южных широтах в весенний период, во время формирования так называемой «озоновой дыры». Детально изучались движения воздушных масс, процессы, связанные с влиянием стратосферного полярного вихря («вор- текса») и воздействие антропогенных химических веществ (хлор- и бром-содержащих соединений) на состояние стратосферного слоя озона над Антарктидой, оценка возможного влияния гравитационных волн на температурный режим в нижней стратосфере и др.
В научной экспедиции в Ушуайе по программе APE-GAIA принимало участие около 70 ученых, инженеров и техников из 11 стран мира – Италии, России, Германии, Великобритании, Швейцарии, Финляндии, Испании, Аргентины, США, Бразилии и Чили. Самолет М-55 пилотировали российские летчики Олег Щепетков и Александр Бесчастнов.
Для участия в третьей научной экспедиции самолет М-55 совершил уникальный перелет по маршруту Жуковский-Калининград-Севилья (Испания)-о. Сал (Кабо- Верде)-Ресифи (Бразилия)-Порту-Алегри (Бразилия)-Ушуайа (Аргентина). Из Ушу- айи самолет М-55 совершил один контрольно-тестовый и пять научных полетов на высотах 17-20 км. Средняя продолжительность каждого полета составила 5 ч 40 мин, а протяженность пути в исследовательских полетах достигала 3100-3300 км. Всего за время третьей экспедиции М-55 налетал 90 ч (включая время перелета).
Перелеты самолета М-55 из Москвы (55° с.ш.) до Ушуайи (55° ю.ш.) и обратно были использованы для получения дополнительных научных измерений, которые дали возможность осуществить подробные наблюдения за характеристиками верхних слоев атмосферы при пересечении различных широт Северного и Южного полушарий.
Дальнейшие планы применения «Геофизики» в интересах мировой науки связывались с запуском 1 марта 2002 г. Европейским Космическим Агентством (ESA) научного спутника ENVISAT и предусматривали серию экспериментов с базированием самолета в Италии, Германии, Швеции и Бразилии. Образовавшуюся паузу в исследовательских полетах решено было использовать для ремонта двигателей и доработки самолета для применения нового научного оборудования. М-55 получил два специальных подкрыльевых контейнера, в которых разместилась аппаратура HALOX-A для измерения концентрации хлор- и бром-содержащих соединений в атмосфере (правый контейнер) и SIOUX для измерения атмосферной концентрации окислов азота (левый). В июне и октябре 2002 г. «Геофизика» прошла серию испытаний с новым оборудованием, базируясь в итальянском Триесте. В октябре в Италии М-55 выполнил также несколько полетов, в ходе которых осуществлялась так называемая «валидация» (подтверждение правильности) измерений, производимых бортовой аппаратурой находящегося на орбите космического аппарата ENVISAT.
А в начале 2003 г. М-55 отправился в Швецию, где в период с 10 января по 19 марта принял участие в летных экспериментах по международным программам EUPLEX и ENVISAT Validation. Самолет базировался на аэродроме вблизи г. Кируна (Kiruna). Было совершено 15 полетов в направлении Шпицбергена, Исландии и северных районов России на высотах до 20 км, в ходе которых проведены многочисленные измерения химического состава нижних слоев стратосферы и верхних слоев тропосферы. 10 полетов общей продолжительностью 55 ч прошло по программе EUPLEX, направленной на исследования полярных стратосферных облаков, а еще пять полетов общей продолжительностью около 25 ч было выполнено по программе «Зимнее солнце». Всего на М-55 было установлено 15 приборов, созданных в России, Италии, Германии, Швейцарии и США, общей массой свыше 2000 кг. 19 марта 2003 г. «Геофизика» вернулась в подмосковный Жуковский.
Участники научной программы TROCCINOX на аэродроме г. Арасатуба, февраль 2005 г. В центре – М-55 «Геофизика» №55204, слева – Falcon
Следующей дальней экспедицией М-55 должны были стать полеты по международной программе TROCCINOX в Бразилии, которые первоначально планировались на январь-февраль 2004 г. Однако затем график экспериментов был скорректирован, и перелет «Геофизики» в Латинскую Америку был отложен на целый год. В определенной степени это была вызвано бюрократическими «рогатками», препятствовавшими получению ЭМЗ им. В.М. Мясищева разрешения на очередную заграничную экспедицию М-55. Необходимое разрешение было получено от российского Министерства обороны только в декабре прошлого года, когда наконец удалось подготовить документы о формальной передаче самолета, уже прочти 10 лет участвующего в программах международных научных экспериментов, с баланса военных разработчику.
Программа TROCCINOX, финансируемая Комиссией ЕС, проводится параллельно с бразильским исследовательским проектом TroCCiBras при поддержке института IPMET, университета UNESP и компании Embraer. Ее целью является изучение образований окислов азота от разрядов молний тропических гроз, а также состава и концентрации газов, частиц льда и аэрозолей в верхних слоях тропосферы и нижних слоях стратосферы в результате глубокой тропической конвекции воздушных масс. Помимо М-55 для этих исследований привлекаются самолеты Falcon и Bandeirante, однако только российской «Геофизике» по силам проводить летные эксперименты на высотах от 12 до 21 км.
Подготовка научного оборудования М-55 к программе TROCCINOX была проведена в немецком г. Оберпфаффенхофен (Oberpfaffenhofen), куда «Геофизика» перелетела 15 января 2005 г. Спустя три дня, 18 января, новое оборудование было опробовано в испытательном полете, а еще через день М-55 вылетел в Севилью (Seville). 23 января был выполнен перелет из Севильи на о. Сал, и сразу же после дозаправки – в бразильский г. Ресифи. Наконец, 27 января «Геофизика» прибыла на аэродром бразильского городка Арасатуба (Aracatuba), откуда и предстояло выполнить серию полетов по программе TROCCINOX. Первый из них состоялся 1 февраля, а всего до 18 февраля «Геофизика» совершила восемь полетов по заранее согласованной программе научных экспериментов, в т.ч. по изучению грозовых облаков, тропической конвекции и валидации аппаратуры космического аппарата ENVISAT. Все поставленные задачи были успешно выполнены, и 24 февраля 2005 г., взяв курс на Ресифе, М-55 отправился домой в Россию.