Ang pagtuklas ng tubig sa Mars at Buwan ng mga probe ng Europa at Amerikano ay pangunahing katangian ng mga siyentipiko ng Russia
Sa likod ng regular na mga ulat ng maraming at mas bagong mga nahanap na ginawa ng mga misyon sa Europa at Amerikano, nakatakas sa pansin ng publiko na marami sa mga natuklasan na ito ay ginawa salamat sa gawain ng mga siyentista, inhinyero at taga-disenyo ng Russia. Kabilang sa mga nasabing pagtuklas, lalo na maitatampok ng isa ang pagtuklas ng mga bakas ng tubig sa pinakamalapit sa amin at, tulad ng dati, ay ganap na tuyo na mga celestial na katawan - ang Buwan at Mars. Ang mga detektor ng neutron ng Russia, na nagtatrabaho sa mga banyagang aparato, na tumulong upang makahanap ng tubig dito, at sa hinaharap ay makakatulong sila upang makapagbigay ng mga manlalaking ekspedisyon. Si Maxim Mokrousov, Pinuno ng Laboratory of Nuclear Physics Devices sa Institute of Space Research (IKI), RAS, ay nagsabi sa Russian Planet kung bakit mas gusto ng mga ahensya ng kalawakan sa Kanluran ang mga detektor ng neutron ng Russia.
- Spacecraft - orbiting, landing, at rovers - nagdadala ng buong hanay ng mga instrumento: spectrometers, altimeter, gas chromatographs, atbp. Bakit ang mga neutron detector sa marami sa kanila ay Ruso? Ano ang dahilan nito?
- Ito ay dahil sa tagumpay ng aming mga proyekto sa open tenders, na isinasagawa ng mga tagapag-ayos ng naturang mga misyon. Tulad ng aming mga kakumpitensya, nagsusumite kami ng isang alok at subukang patunayan na ang aming aparato ay pinakamainam para sa naibigay na aparato. At ngayon maraming beses na tayo ay matagumpay na nagtagumpay.
Ang aming karaniwang karibal sa mga naturang kumpetisyon ay ang Los Alamos National Laboratory, pareho sa kung saan ipinatupad ang Manhattan Project at ang unang atomic bomb ay nilikha. Ngunit, halimbawa, ang aming laboratoryo ay espesyal na inanyayahan na gumawa ng isang neutron detector para sa MSL (Curiosity) rover, na nalaman ang tungkol sa bagong teknolohiya na mayroon kami. Nilikha para sa American rover, ang DAN ay naging unang neutron detector na may aktibong henerasyon ng maliit na butil. Talagang binubuo ito ng dalawang bahagi - ang detektor mismo at ang generator, kung saan ang mga electron ay bumilis sa napakataas na bilis na tumama sa target na tritium at, sa katunayan, isang ganap na, kahit na maliit, kahit na ang thermonuclear na reaksyon na may paglabas ng mga neutrons ay nangyayari.
Hindi alam ng mga Amerikano kung paano gumawa ng mga naturang generator, ngunit nilikha ito ng aming mga kasamahan mula sa Moscow Research Institute of Automation na pinangalanang pagkatapos ng Dukhov. Sa mga panahong Soviet, ito ay isang pangunahing sentro kung saan binuo ang mga piyus para sa mga nukleyar na warhead, at bahagi ngayon ng mga produkto nito ay para sa sibilyan, komersyal na layunin. Sa pangkalahatan, ang mga naturang detektor na may mga generator ay ginagamit, halimbawa, sa paggalugad ng mga reserbang langis - ang teknolohiyang ito ay tinatawag na neutron logging. Kinuha lamang namin ang diskarte na ito at ginamit ito para sa rover; hanggang ngayon wala pa ring nakakagawa nito.
Aktibong neutron detector DAN
Paggamit: Mars Science Laboratory / Curiosity (NASA) rover, 2012 hanggang sa kasalukuyan. Timbang: 2.1 kg (neutron detector), 2.6 kg (neutron generator). Pagkonsumo ng kuryente: 4.5 W (detector), 13 W (generator). Pangunahing mga resulta: pagtuklas ng nakagapos na tubig sa lupa sa lalim na 1 m kasama ang ruta ng rover.
Maxim Mokrousov: "Kasama sa halos buong 10-kilometrong daanan na tinahak ng rover, ang tubig sa itaas na mga layer ng lupa ay karaniwang matatagpuan 2-5%. Gayunpaman, noong Mayo ng taong ito, nadapa niya ang isang lugar kung saan mayroong mas maraming tubig, o ilang mga hindi pangkaraniwang kemikal ang naroroon. Ang rover ay na-deploy at bumalik sa isang kahina-hinalang lokasyon. Bilang isang resulta, lumabas na ang lupa roon ay talagang hindi karaniwan para sa Mars at binubuo pangunahin ng silicon oxide."
- Sa pagbuo, ang lahat ay halos malinaw. At paano nagaganap ang deteksyon ng neutron mismo?
- Nakita namin ang mga neutron na may mababang enerhiya na may proporsyonal na mga counter batay sa helium-3 - gumagana ang mga ito sa DAN, LEND, MGNS at lahat ng aming iba pang mga aparato. Ang isang neutron na nakulong sa helium-3 ay "sumisira" ng core nito sa dalawang mga particle, na pagkatapos ay pinabilis sa isang magnetic field, na lumilikha ng isang reaksyon ng avalanche at, sa exit, isang kasalukuyang pulso (electron).
Maxim Mokrousov at Sergey Kapitsa. Larawan: Mula sa personal na archive
Ang mga neutron na may mataas na enerhiya ay napansin sa scintillator ng mga flash na nilikha nila kapag na-hit nila ito - karaniwang organikong plastik, tulad ng stilbene. Sa gayon, ang mga gamma ray ay makakakita ng mga kristal batay sa lanthanum at bromine. Sa parehong oras, kahit na mas mahusay na mga kristal na batay sa cerium at bromine ay lumitaw kamakailan, ginagamit namin ang mga ito sa isa sa aming pinakabagong mga detektor, na lilipad sa Mercury sa susunod na taon.
- At bakit pa napili ang Western spectrographs sa eksaktong parehong bukas na kumpetisyon ng mga ahensya ng kalawakan sa Kanluran, ang iba pang mga instrumento ay Western din, at ang mga neutron detector ay paulit-ulit na Ruso?
- Sa pangkalahatan, ang lahat ay tungkol sa physics ng nukleyar: sa lugar na ito, mananatili pa rin kaming isa sa mga nangungunang bansa sa mundo. Hindi lamang ito tungkol sa sandata, kundi pati na rin sa dami ng mga kaugnay na teknolohiya na nakikipag-ugnay sa aming mga siyentista. Kahit na sa panahon ng Sobyet, nagawa naming makamit ang napakahusay na batayan sa lupa dito na kahit na noong dekada 1990 hindi posible na mawala ang lahat nang buo, ngunit ngayon ay muli nating pinapataas ang bilis.
Dapat itong maunawaan na ang mga ahensya ng Kanluran mismo ay hindi nagbabayad ng isang libu-libo para sa aming mga aparato. Lahat ng mga ito ay ginawa sa pera ng Roscosmos, bilang aming kontribusyon sa mga dayuhang misyon. Bilang kapalit nito, nakakatanggap kami ng isang mataas na katayuan ng mga kalahok sa mga proyekto sa pagtuklas sa pandaigdigan na internasyonal, at bilang karagdagan, priyoridad na direktang pag-access sa data ng pang-agham na kinokolekta ng aming mga instrumento.
Naipadala namin ang mga resulta na ito pagkatapos ng pagproseso, samakatuwid, maayos kaming isinasaalang-alang ang mga kapwa may-akda ng lahat ng mga natuklasan na ginawa salamat sa aming mga aparato. Samakatuwid, ang lahat ng mga kaganapan sa mataas na profile na may pagtuklas ng pagkakaroon ng tubig sa Mars at Buwan ay, kung hindi sa kabuuan, kung gayon sa maraming mga respeto ang aming resulta.
Muli nating maaalala ang isa sa aming unang mga detektor, ang HEND, na tumatakbo pa rin sa board ng American Mars Odyssey probe. Ito ay salamat sa kanya na ang isang mapa ng nilalaman ng hydrogen sa mga layer sa ibabaw ng Red Planet ay unang naipon.
HEND neutron spectrometer
Paggamit: Mars Odyssey (NASA) spacecraft, 2001 hanggang sa kasalukuyan. Timbang: 3, 7 kg. Pagkonsumo ng kuryente: 5.7 W. Pangunahing mga resulta: mga mapa ng mataas na latitude ng pamamahagi ng yelo ng tubig sa hilaga at timog ng Mars na may resolusyon na halos 300 km, pagmamasid sa pana-panahong pagbabago sa mga circumpolar cap.
Maxim Mokrousov: "Nang walang maling modesty, masasabi ko na sa Mars Odyssey, na malapit nang maglibot sa loob ng 15 taon, halos lahat ng mga instrumento ay nagsimula nang hindi gumana, at ang atin lamang ay patuloy na gumagana nang walang mga problema. Gumagana ito kasabay ng isang gamma detector, na epektibo na kumakatawan sa isang solong instrumento kasama nito, na sumasakop sa isang malawak na hanay ng mga enerhiya ng maliit na butil."
- Dahil pinag-uusapan natin ang mga resulta, anong uri ng mga gawaing pang-agham ang ginaganap ng mga naturang aparato?
- Ang mga neutron ay ang mga particle na pinaka-sensitibo sa hydrogen, at kung ang mga atomo nito ay naroroon kahit saan sa lupa, ang mga neutron ay mabisang pinipigilan ng kanilang nuclei. Sa Buwan o Mars, maaari silang malikha ng mga galactic cosmic rays o pinalabas ng isang espesyal na neutron gun, at talagang sinusukat namin ang mga neutron na nasasalamin ng lupa: mas kaunti ang mas maraming hydrogen.
Sa gayon, ang hydrogen, naman, ay malamang na tubig, alinman sa isang medyo dalisay na frozen form, o nakagapos sa komposisyon ng mga hydrated mineral. Ang kadena ay simple: neutrons - hydrogen - tubig, samakatuwid ang pangunahing gawain ng aming mga neutron detector ay tiyak na ang paghahanap para sa mga reserba ng tubig.
Kami ay praktikal na tao, at lahat ng gawaing ito ay ginagawa para sa mga hinaharap na misyon ng tao sa parehong Buwan o Mars, para sa kanilang pag-unlad. Kung mapunta ka sa kanila, kung gayon ang tubig, siyempre, ay ang pinaka makabuluhang mapagkukunan na kailangang maihatid o ma-extract nang lokal. Ang kuryente ay maaaring makuha mula sa mga solar panel o mga mapagkukunang nukleyar. Mas mahirap ang tubig: halimbawa, ang pangunahing kargamento na kailangang maihatid ng mga cargo ship sa ISS ngayon ay tubig. Sa tuwing kukuha sila ng 2-2.5 tonelada.
IPahiram ang neutron detector
Paggamit: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA) spacecraft, 2009 hanggang sa kasalukuyan. Timbang: 26.3 kg Pagkonsumo ng Lakas: 13W Pangunahing mga resulta: pagtuklas ng mga potensyal na taglay ng tubig sa Timog Pole ng Buwan; pagtatayo ng isang pandaigdigang mapa ng neutron radiation ng Buwan na may spatial na resolusyon na 5-10 km.
Maxim Mokrousov: "Sa pagpapautang nagamit na namin ang isang collimator batay sa boron-10 at polyethylene, na humahadlang sa mga neutron sa mga gilid ng patlang ng view ng aparato. Higit sa doble ang dami ng detektor, ngunit ginawang posible upang makamit ang mas malaking resolusyon kapag pinagmamasdan ang ibabaw ng buwan - Sa palagay ko ito ang pangunahing bentahe ng aparato, na pinapayagan kaming muling laktawan ang aming mga kasamahan mula sa Los Alamos."
- Ilan na ang nasabing mga aparato na nagawa? At magkano ang pinlano?
- Madali silang mailista: nagpapatakbo na sila ng KAMAY sa Mars Odyssey at IPahiram sa buwan na LRO, DAN sa Curiosity rover, pati na rin ang BTN-M1 na naka-install sa ISS. Ito ay nagkakahalaga ng pagdaragdag dito ng detektor ng NS-HEND, na kasama sa probe ng Russia na "Phobos-Grunt" at, sa kasamaang palad, ay nawala kasama nito. Ngayon, sa iba't ibang yugto ng kahandaan, mayroon kaming apat pang mga nasabing aparato.
BTN-M1. Larawan: Space Research Institute RAS
Ang una sa kanila - sa susunod na tag-init - ay lilipad ang detektor ng FREND, magiging bahagi ito ng pinagsamang misyon kasama ang EU ExoMars. Ang misyon na ito ay napakalaki, magsasama ito ng isang orbiter, isang lander, at isang maliit na rover, na ilulunsad nang magkahiwalay sa panahon ng 2016-2018. Gumagawa ang FREND sa isang orbiting probe, at dito ginagamit namin ang parehong collimator tulad ng sa lunar LEND upang masukat ang nilalaman ng tubig sa Mars na may parehong katumpakan kung saan ito ginawa para sa Buwan. Pansamantala, mayroon kaming mga data na ito para sa Mars lamang sa isang medyo magaspang na paglalapit.
Ang Mercurian gamma at neutron spectrometer (MGNS), na tatakbo sa BepiColombo probe, ay matagal nang handa at ipinasa sa aming mga kasosyo sa Europa. Plano na ang paglulunsad ay magaganap sa 2017, habang ang huling mga pagsubok sa thermal vacuum ng instrumento ay isinasagawa bilang bahagi ng spacecraft.
Naghahanda rin kami ng mga instrumento para sa mga misyon sa Russia - ito ang dalawang mga detektor ng ADRON, na gagana bilang bahagi ng mga sasakyan na nagmula sa Luna-Glob, at pagkatapos ay ang Luna-Resurs. Bilang karagdagan, ang detektor ng BTN-M2 ay nasa operasyon. Hindi lamang ito magsasagawa ng mga obserbasyon sa board ng ISS, ngunit gagawing posible upang magawa ang iba't ibang mga pamamaraan at materyales para sa mabisang proteksyon ng mga astronaut mula sa neutron na bahagi ng cosmic radiation.
Detektor ng neutron ng BTN-M1
Paggamit: International Space Station (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA, atbp.), Mula noong 2007. Timbang: 9.8 kg Pagkonsumo ng Lakas: 12.3W Ang mga pangunahing resulta: ang mga mapa ng neutron fluxes sa paligid ng ISS ay itinayo, ang sitwasyon ng radiation sa istasyon ay sinuri na may kaugnayan sa aktibidad ng Araw, isang eksperimento ang isinasagawa upang magrehistro ang cosmic gamma-ray bursts.
Maxim Mokrousov: "Sa pagsasali sa proyektong ito, nagulat kami: pagkatapos ng lahat, sa katunayan, ang iba't ibang anyo ng radiation ay magkakaiba ng mga maliit na butil, kabilang ang mga electron, at proton, at neutron. Kasabay nito, lumabas na ang neutron na bahagi ng panganib sa radiation ay hindi pa nasusukat nang maayos, at ito ay isang partikular na mapanganib na anyo nito, sapagkat ang mga neutron ay lubhang mahirap i-screen gamit ang mga maginoo na pamamaraan."
- Hanggang saan ang mga aparatong ito mismo ay matatawag na Ruso? Mataas ba sa kanila ang bahagi ng mga elemento at bahagi ng domestic production?
- Ang isang ganap na paggawa ng makina ay naitatag dito, sa IKI RAS. Mayroon din kaming lahat ng kinakailangang mga pasilidad sa pagsubok: isang shock stand, isang vibration stand, isang thermal vacuum chamber, at isang silid para sa pagsubok para sa electromagnetic kompatibilitas … Sa katunayan, kailangan lang namin ng produksyon ng third-party para sa mga indibidwal na bahagi - halimbawa, naka-print na circuit board. Ang mga kasosyo mula sa Research Institute of Electronic and Computer Technology (NIITSEVT) at isang bilang ng mga komersyal na negosyo ay tumutulong sa amin dito.
Dati, syempre, ang aming mga instrumento ay mayroong maraming, halos 80%, ng mga na-import na sangkap. Gayunpaman, ngayon ang mga bagong aparato na ginawa namin ay halos buong tipunin mula sa mga domestic sangkap. Sa palagay ko sa malapit na hinaharap ay magkakaroon ng hindi hihigit sa 25% ng mga pag-import sa kanila, at sa hinaharap ay makakaasa pa tayo nang mas kaunti sa mga kasosyo sa dayuhan.
Maaari kong sabihin na ang domestic microelectronics ay gumawa ng isang totoong lakad sa mga nakaraang taon. Walong taon na ang nakalilipas, sa ating bansa, ang mga electronic board na angkop para sa ating mga gawain ay hindi ginawa kahit papaano. Ngayon ay may mga Zelenograd na negosyo na "Angstrem", "Elvis" at "Milandr", mayroong ang Voronezh NIIET - sapat ang pagpipilian. Naging madali para sa aming paghinga.
Ang pinaka-nakakasakit na bagay ay ang ganap na pagtitiwala sa mga tagagawa ng mga kristal na scintillator para sa aming mga detektor. Sa pagkakaalam ko, sinusubukan na palaguin ang mga ito sa isa sa mga instituto ng Chernogolovka malapit sa Moscow, ngunit hindi pa sila nagtatagumpay sa pagkamit ng mga kinakailangang sukat at dami ng isang superpure na kristal. Samakatuwid, sa bagay na ito, kailangan pa rin nating umasa sa mga kasosyo sa Europa, mas tiyak, sa pag-aalala ng Saint-Gobain. Gayunpaman, sa merkado na ito ang pag-aalala ay isang kumpletong monopolista, samakatuwid ang buong mundo ay nananatili sa isang umaasang posisyon.
