Russe op Mars

Russe op Mars
Russe op Mars

Video: Russe op Mars

Video: Russe op Mars
Video: HUGE Plane Lands WITHOUT Landing Gear - LOT Flight 16 2024, Maart
Anonim
Russe op Mars
Russe op Mars

Die ontdekking van water op Mars en die maan deur Europese en Amerikaanse sondes is hoofsaaklik 'n verdienste van Russiese wetenskaplikes

Agter die gereelde berigte van meer en meer nuwe ontdekkings wat deur Europese en Amerikaanse missies gemaak is, ontgaan dit die aandag van die publiek dat baie van hierdie ontdekkings gemaak is danksy die werk van Russiese wetenskaplikes, ingenieurs en ontwerpers. Onder sulke ontdekkings kan 'n mens veral die opsporing van waterspore in die naaste aan ons beklemtoon en, soos dit voorheen gelyk het, heeltemal droë hemelliggame - die maan en Mars. Dit was Russiese neutronverklikkers wat aan buitelandse toestelle gewerk het, wat gehelp het om water hier te vind, en in die toekoms sal hulle help om vir bemande ekspedisies voorsiening te maak. Maxim Mokrousov, hoof van die Laboratorium vir Kernfisika -toestelle by die Institute of Space Research (IKI), RAS, het aan die Russian Planet gesê waarom Westerse ruimte -agentskappe Russiese neutrondetektore verkies.

- Ruimtetuie - wentel, land en rovers - bevat 'n hele stel instrumente: spektrometers, hoogtemeters, gaschromatograwe, ens. Waarom is neutrondetektors op baie van hulle Russies? Wat is die rede hiervoor?

- Dit is te wyte aan die oorwinning van ons projekte by oop tenders, wat deur die organiseerders van sulke missies uitgevoer word. Net soos ons mededingers, bied ons 'n aanbod aan en probeer ons bewys dat ons toestel optimaal is vir die gegewe toestel. En nou het ons verskeie kere suksesvol daarin geslaag.

Ons gewone mededinger in sulke kompetisies is Los Alamos National Laboratory, dieselfde een waar die Manhattan -projek geïmplementeer is en die eerste atoombom geskep is. Maar ons laboratorium is byvoorbeeld spesiaal uitgenooi om 'n neutrondetektor vir die MSL (Curiosity) rover te maak, nadat hy geleer het oor die nuwe tegnologie wat ons het. DAN, wat vir die Amerikaanse rover geskep is, het die eerste neutrondetektor geword met aktiewe deeltjiesopwekking. Dit bestaan eintlik uit twee dele - die detektor self en die kragopwekker, waarin elektrone wat versnel het tot baie hoë snelhede die tritiumdoelwit bereik en in werklikheid 'n volwaardige, hoewel miniatuur, termonukleêre reaksie met die vrystelling van neutrone plaasvind.

Die Amerikaners weet nie hoe om sulke kragopwekkers te maak nie, maar dit is geskep deur ons kollegas van die Moskou Navorsingsinstituut vir outomatisering, vernoem na Dukhov. In Sowjet -tye was dit 'n belangrike sentrum waar lonts vir kernkopkoppe ontwikkel is, en vandag is 'n deel van die produkte vir burgerlike, kommersiële doeleindes. Oor die algemeen word sulke detektore met kragopwekkers gebruik, byvoorbeeld vir die ondersoek van oliereserwes - hierdie tegnologie word neutronlogging genoem. Ons het net hierdie benadering gevolg en dit vir die rover gebruik; tot nou toe het niemand dit gedoen nie.

Aktiewe neutronmelder DAN

Gebruik: Mars Science Laboratory / Curiosity (NASA) rover, 2012 tot hede. Gewig: 2,1 kg (neutrondetektor), 2,6 kg (neutrongenerator). Kragverbruik: 4,5 W (detektor), 13 W (kragopwekker). Belangrikste resultate: opsporing van gebonde water in die grond op 'n diepte van 1 m langs die rover.

Maxim Mokrousov: 'Langs byna die hele 10 kilometer lange pad wat die rover deurkruis het, was die water in die boonste lae van die grond gewoonlik 2–5%. In Mei vanjaar het hy egter op 'n gebied afgekom waarin daar baie meer water is, of dat daar ongewone chemikalieë voorkom. Die rover is ontplooi en na 'n verdagte plek teruggekeer. Gevolglik het dit geblyk dat die grond daar baie ongewoon is vir Mars en hoofsaaklik uit silikonoksied bestaan."

- Met die generasie is alles rofweg duidelik. En hoe vind die neutronopsporing self plaas?

- Ons bespeur lae-energie neutrone met proporsionele tellers gebaseer op helium-3- dit werk in DAN, LEND, MGNS en al ons ander toestelle. 'N Neutron wat in helium-3 vasgevang is, "breek" sy kern op in twee deeltjies, wat dan in 'n magnetiese veld versnel word, wat 'n stortvloedreaksie veroorsaak en by die uitgang 'n stroompuls (elektrone).

Beeld
Beeld

Maxim Mokrousov en Sergey Kapitsa. Foto: Uit persoonlike argief

Hoë -energie neutrone word in die skynbrander opgespoor deur die flitse wat hulle skep wanneer hulle dit tref - gewoonlik organiese plastiek, soos stilbene. Gammastrale kan kristalle opspoor wat gebaseer is op lantaan en broom. Terselfdertyd het selfs meer doeltreffende kristalle gebaseer op cerium en broom onlangs verskyn; ons gebruik dit in een van ons mees onlangse detektore, wat volgende jaar na Mercury sal vlieg.

- En tog, hoekom word Westerse spektrograwe gekies in presies dieselfde oop kompetisies van Westerse ruimteagentskappe, ander instrumente is ook Westers, en neutrondetektore is keer op keer Russies?

- Oor die algemeen gaan dit oor kernfisika: op hierdie gebied bly ons steeds een van die voorste lande ter wêreld. Dit gaan nie net oor wapens nie, maar ook oor die massa verwante tegnologieë waarmee ons wetenskaplikes besig is. Selfs gedurende die Sowjet -era het ons daarin geslaag om so 'n goeie grondslag te bereik dat dit selfs in die 1990's nie moontlik was om alles heeltemal te verloor nie, maar vandag verhoog ons weer die pas.

Dit moet verstaan word dat die Westerse agentskappe self nie 'n sent betaal vir hierdie toestelle nie. Almal word gemaak met die geld van Roscosmos, as ons bydrae tot buitelandse missies. In ruil hiervoor ontvang ons 'n hoë status van deelnemers aan internasionale ruimte -verkenningsprojekte, en kry direkte toegang tot wetenskaplike data wat ons instrumente versamel.

Ons stuur hierdie resultate na verwerking oor, daarom word ons met reg beskou as die mede-outeurs van al die bevindings wat gemaak is danksy ons toestelle. Daarom is al die opspraakwekkende gebeure met die opsporing van die teenwoordigheid van water op Mars en die maan, indien nie heeltemal nie, in baie opsigte ons resultaat.

Ons kan weer een van ons eerste detektore, HEND, onthou wat nog aan boord van die Amerikaanse Mars Odyssey -sonde werk. Dit was te danke aan hom dat 'n kaart van die waterstofinhoud in die oppervlaklae van die Rooi Planeet eers opgestel is.

HEND neutronspektrometer

Gebruik: Mars Odyssey (NASA) ruimtetuig, 2001 tot hede. Gewig: 3,7 kg. Kragverbruik: 5,7 W. Belangrikste resultate: hoë breedtegraad kaarte van water ys verspreiding in die noorde en suide van Mars met 'n resolusie van ongeveer 300 km, waarneming van seisoenale veranderinge in die sirkumpolêre kappies.

Maxim Mokrousov: 'Sonder valse beskeidenheid kan ek sê dat op Mars Odyssey, wat binnekort 15 jaar in 'n wentelbaan sal wees, byna alle instrumente reeds begin funksioneer het, en net ons s'n werk sonder probleme. Dit werk saam met 'n gamma -detektor en verteenwoordig effektief 'n enkele instrument wat 'n wye reeks deeltjie -energie dek."

- Aangesien ons oor die resultate praat, watter soort wetenskaplike take word deur sulke toestelle uitgevoer?

- Neutrone is die deeltjies wat die sensitiefste is vir waterstof, en as die atome daarvan oral in die grond voorkom, word neutrone effektief deur hul kerne belemmer. Op die maan of Mars kan hulle geskep word deur galaktiese kosmiese strale of deur 'n spesiale neutrongeweer uitgestraal word, en ons meet eintlik die neutrone wat deur die grond weerkaats word: hoe minder daar is, hoe meer waterstof.

Waterstof is op sy beurt waarskynlik water, óf in 'n relatief suiwer bevrore vorm, óf gebind in die samestelling van gehidreerde minerale. Die ketting is eenvoudig: neutrone - waterstof - water, daarom is die neutrale detektore se hooftaak juis die soeke na waterreserwes.

Ons is praktiese mense, en al hierdie werk word gedoen vir toekomstige bemande missies na dieselfde maan of Mars vir hul ontwikkeling. As u daarop beland, is water natuurlik die belangrikste bron wat plaaslik afgelewer of onttrek moet word. Elektrisiteit kan verkry word vanaf sonpanele of kernbronne. Water is moeiliker: byvoorbeeld, die belangrikste vrag wat vragskepe vandag by die ISS moet lewer, is water. Elke keer neem hulle dit 2–2,5 ton.

LEEN neutrondetektor

Gebruik: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA) ruimtetuig, 2009 tot hede. Gewig: 26,3 kg. Kragverbruik: 13W Belangrikste resultate: ontdekking van moontlike waterreserwes op die suidpool van die maan; konstruksie van 'n globale kaart van neutronstraling van die maan met 'n ruimtelike resolusie van 5-10 km.

Maxim Mokrousov: “In LEND het ons reeds 'n kollimator gebruik wat gebaseer is op boor-10 en poliëtileen, wat neutrone aan die kante van die gesigsveld van die toestel blokkeer. Dit het die massa van die detektor meer as verdubbel, maar dit het dit moontlik gemaak om 'n groter resolusie te bereik by die waarneming van die maanoppervlak - ek dink dit was die grootste voordeel van die toestel, wat ons in staat gestel het om ons kollegas van Los Alamos weer te omseil."

- Hoeveel sulke toestelle is al gemaak? En hoeveel word beplan?

- Dit is maklik om op te noem: hulle werk reeds HAND op die Mars Odyssey en LEND op die maan LRO, DAN op die Curiosity-rover, sowel as BTN-M1 wat op die ISS geïnstalleer is. Dit is die moeite werd om die NS-HEND-detektor by te voeg, wat by die Russiese sonde "Phobos-Grunt" ingesluit is en ongelukkig daarmee verlore gegaan het. Nou, in verskillende stadiums van gereedheid, het ons nog vier sulke toestelle.

Beeld
Beeld

BTN-M1. Foto: Ruimtenavorsingsinstituut RAS

Die eerste van hulle - volgende somer - sal die FREND -detektor vlieg, dit sal deel word van die gesamentlike missie met die EU ExoMars. Hierdie missie is baie groot, dit bevat 'n wentelbaan, 'n lander en 'n klein rover, wat afsonderlik van stapel gestuur sal word gedurende 2016-2018. FREND werk aan 'n wentelsonde, en ons gebruik dieselfde kollimator as op die maan LEND om die waterinhoud op Mars te meet met dieselfde akkuraatheid waarmee dit vir die maan gedoen is. Intussen het ons hierdie gegewens vir Mars slegs in 'n taamlike ruwe benadering.

Die Mercuriaanse gamma- en neutronspektrometer (MGNS), wat op die BepiColombo -sonde sal werk, is lankal gereed en aan ons Europese vennote oorhandig. Daar word beplan dat die bekendstelling in 2017 sal plaasvind, terwyl die laaste termiese vakuumtoetse van die instrument reeds as deel van die ruimtetuig aan die gang is.

Ons berei ook instrumente voor vir Russiese missies-dit is twee ADRON-detektore wat as deel van die Luna-Glob-afdraaivoertuie werk, en dan Luna-Resurs. Boonop is die BTN-M2-detektor in werking. Dit sal nie net waarnemings aan boord van die ISS doen nie, maar dit sal dit ook moontlik maak om verskillende metodes en materiaal uit te werk vir die effektiewe beskerming van ruimtevaarders teen die neutronkomponent van kosmiese straling.

BTN-M1 neutron detector

Gebruik: Internasionale Ruimtestasie (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA, ens.), Sedert 2007. Gewig: 9,8 kg. Kragverbruik: 12,3W Die belangrikste resultate: kaarte van neutronvloei in die omgewing van die ISS is opgestel, die stralingsituasie by die stasie is beoordeel in verband met die aktiwiteit van die son, 'n eksperiment is uitgevoer om kosmiese gammastraaluitbarstings te registreer.

Maxim Mokrousov: 'Nadat ons aan hierdie projek deelgeneem het, was ons nogal verbaas: verskillende vorme van straling is immers verskillende deeltjies, insluitend elektrone en protone en neutrone. Terselfdertyd het dit geblyk dat die neutronkomponent van die bestralingsgevaar nog nie behoorlik gemeet is nie, en dit is 'n besonder gevaarlike vorm, omdat neutrone uiters moeilik is om te kyk volgens konvensionele metodes."

- In watter mate kan hierdie toestelle self Russies genoem word? Is die aandeel elemente en dele van binnelandse produksie hoog?

- 'n Volwaardige meganiese produksie is hier by die IKI RAS gevestig. Ons beskik ook oor al die nodige toetsfasiliteite: 'n skokstaander, 'n trillingsstandaard, 'n termiese vakuumkamer en 'n kamer om te toets vir elektromagnetiese verenigbaarheid … Trouens, ons benodig slegs produksie van derde partye vir individuele komponente - byvoorbeeld gedrukte stroombane. Vennote van die Research Institute of Electronic and Computer Technology (NIITSEVT) en 'n aantal kommersiële ondernemings help ons hiermee.

Voorheen het ons instrumente natuurlik baie, ongeveer 80%, ingevoerde komponente gehad. Die nuwe toestelle wat ons vervaardig, is egter amper heeltemal saamgestel uit huishoudelike komponente. Ek dink dat daar in die nabye toekoms nie meer as 25% van die invoer daarin sal wees nie, en in die toekoms sal ons nog minder van buitelandse vennote kan staatmaak.

Ek kan sê dat huishoudelike mikro -elektronika die afgelope jare 'n ware sprong gemaak het. Agt jaar gelede, in ons land, is daar glad nie elektroniese borde geskik vir ons take nie. Nou is daar die Zelenograd -ondernemings "Angstrem", "Elvis" en "Milandr", daar is die Voronezh NIIET - die keuse is voldoende. Dit het vir ons makliker geword om asem te haal.

Die aanstootlikste is die absolute afhanklikheid van die vervaardigers van scintillatorkristalle vir ons detektore. Sover ek weet, word gepoog om dit in een van die institute van Chernogolovka naby Moskou te laat groei, maar hulle het nog nie daarin geslaag om die vereiste afmetings en volumes van 'n superpuur kristal te bereik nie. Daarom moet ons in hierdie verband nog steeds staatmaak op Europese vennote, meer presies, op die Saint-Gobain-saak. In hierdie mark is die kommer egter 'n volledige monopolis, daarom bly die hele wêreld afhanklik.

Aanbeveel: