Zbulimi i ujit në Mars dhe Hënë nga sondat evropiane dhe amerikane është kryesisht një meritë e shkencëtarëve rusë
Pas raporteve të rregullta të zbulimeve gjithnjë e më të reja të bëra nga misionet evropiane dhe amerikane, i ikën vëmendjes së publikut se shumë nga këto zbulime u bënë falë punës së shkencëtarëve, inxhinierëve dhe projektuesve rusë. Ndër zbulimet e tilla, mund të theksohet veçanërisht zbulimi i gjurmëve të ujit në më të afërtit me ne dhe, siç dukej më parë, trupa qiellorë plotësisht të thatë - Hëna dhe Marsi. Ishin detektorët neutronë rusë, duke punuar në pajisje të huaja, ata që ndihmuan për të gjetur ujë këtu, dhe në të ardhmen ata do të ndihmojnë për të siguruar ekspedita me njerëz. Maxim Mokrousov, Shef i Laboratorit të Pajisjeve të Fizikës Bërthamore në Institutin e Kërkimeve Hapësinore (IKI), RAS, i tha Planetit Rus pse agjencitë perëndimore të hapësirës preferojnë detektorët neutronë rusë.
- Anijet kozmike - në orbita, ulje dhe rovers - mbajnë grupe të tëra instrumentesh: spektrometra, altimetra, kromatografi gazi, etj. Pse zbuluesit e neutroneve në shumë prej tyre janë rusë? Cila është arsyeja për këtë?
- Kjo është për shkak të fitores së projekteve tona në tendera të hapur, të cilat kryhen nga organizatorët e misioneve të tilla. Ashtu si konkurrentët tanë, ne paraqesim një ofertë dhe përpiqemi të provojmë se pajisja jonë është optimale për pajisjen e dhënë. Dhe tani disa herë kemi pasur sukses.
Rivali ynë i zakonshëm në gara të tilla është Laboratori Kombëtar Los Alamos, i njëjti ku u zbatua Projekti Manhattan dhe u krijua bomba e parë atomike. Por, për shembull, laboratori ynë u ftua posaçërisht për të bërë një detektor neutron për roverin MSL (Curiosity), pasi kishte mësuar për teknologjinë e re që kishim. Krijuar për roverin amerikan, DAN u bë detektori i parë i neutroneve me gjenerim aktiv të grimcave. Ai në të vërtetë përbëhet nga dy pjesë - vetë detektori dhe gjeneratori, në të cilin elektronet e përshpejtuar me shpejtësi shumë të mëdha godasin objektivin e tritiumit dhe, në fakt, ndodh një reagim i plotë, megjithëse miniaturë, termonuklear me lëshimin e neutroneve.
Amerikanët nuk dinë të bëjnë gjeneratorë të tillë, por u krijua nga kolegët tanë nga Instituti Kërkimor i Automatizimit në Moskë i quajtur pas Dukhov. Në kohët sovjetike, ishte një qendër kryesore ku u krijuan siguresat për kokat bërthamore, dhe sot një pjesë e produkteve të saj janë për qëllime civile, tregtare. Në përgjithësi, detektorë të tillë me gjeneratorë përdoren, për shembull, në eksplorimin e rezervave të naftës - kjo teknologji quhet prerje neutroni. Ne sapo morëm këtë qasje dhe e përdorëm atë për roverin; deri tani askush nuk e ka bërë këtë.
Detektori aktiv i neutroneve DAN
Përdorimi: Mars Science Laboratory / Curiosity (NASA) rover, 2012 e deri më tani. Pesha: 2.1 kg (detektor neutron), 2.6 kg (gjenerator neutron). Konsumi i energjisë: 4.5 W (detektor), 13 W (gjenerator). Rezultatet kryesore: zbulimi i ujit të lidhur në tokë në një thellësi prej 1 m përgjatë rrugës së roverit.
Maxim Mokrousov: "Përgjatë pothuajse të gjithë shtegut 10 kilometra të përshkuar nga rover, uji në shtresat e sipërme të tokës zakonisht gjendej 2-5%. Sidoqoftë, në maj të këtij viti, ai hasi në një zonë në të cilën ose ka më shumë ujë, ose janë të pranishme disa kimikate të pazakonta. Roveri u vendos dhe u kthye në një vend të dyshimtë. Si rezultat, doli që toka atje është vërtet e pazakontë për Marsin dhe përbëhet kryesisht nga oksidi i silikonit ".
- Me brezin, gjithçka është përafërsisht e qartë. Dhe si ndodh zbulimi i neutronit në vetvete?
- Ne zbulojmë neutrone me energji të ulët me numërues proporcionalë të bazuar në helium-3- ato punojnë në DAN, LEND, MGNS dhe të gjitha pajisjet tona të tjera. Një neutron i bllokuar në helium-3 "copëton" bërthamën e tij në dy grimca, të cilat më pas përshpejtohen në një fushë magnetike, duke krijuar një reaksion orteku dhe, në dalje, një impuls aktual (elektronet).
Maxim Mokrousov dhe Sergey Kapitsa. Foto: Nga arkivi personal
Neutronet me energji të lartë zbulohen në shintillator nga ndezjet që krijojnë kur e godasin - zakonisht plastike organike, siç është stilbeni. Epo, rrezet gama mund të zbulojnë kristale të bazuara në lantan dhe brom. Në të njëjtën kohë, kristale edhe më efikase të bazuara në cerium dhe brom janë shfaqur kohët e fundit, ne i përdorim ato në një nga detektorët tanë më të fundit, i cili do të fluturojë për në Mërkur vitin e ardhshëm.
- E pse pse spektrografët perëndimorë janë zgjedhur pikërisht në të njëjtat konkurse të hapura të agjencive hapësinore perëndimore, instrumentet e tjerë janë gjithashtu perëndimorë, dhe detektorët neutronë janë rusë herë pas here?
- Në përgjithësi, gjithçka ka të bëjë me fizikën bërthamore: në këtë fushë, ne ende mbetemi një nga vendet kryesore në botë. Nuk bëhet fjalë vetëm për armët, por edhe për masën e teknologjive të lidhura me të cilat janë angazhuar shkencëtarët tanë. Edhe gjatë epokës sovjetike, ne arritëm të arrijmë një bazë kaq të mirë këtu sa që edhe në vitet 1990 nuk ishte e mundur të humbnim gjithçka plotësisht, por sot ne përsëri po rritim ritmin.
Duhet të kuptohet se vetë agjencitë perëndimore nuk paguajnë asnjë monedhë për këto pajisje tona. Të gjitha ato janë bërë me paratë e Roscosmos, si kontributi ynë në misionet e huaja. Në këmbim të kësaj, ne marrim një status të lartë të pjesëmarrësve në projektet ndërkombëtare të eksplorimit të hapësirës, dhe përveç kësaj, prioritet qasje direkte në të dhënat shkencore që mbledhin instrumentet tona.
Ne i transmetojmë këto rezultate pas përpunimit, prandaj, me të drejtë konsiderohemi bashkautorë të të gjitha gjetjeve që janë bërë falë pajisjeve tona. Prandaj, të gjitha ngjarjet e profilit të lartë me zbulimin e pranisë së ujit në Mars dhe Hënë janë, nëse jo plotësisht, atëherë në shumë aspekte rezultati ynë.
Ne mund të kujtojmë edhe një herë një nga detektorët tanë të parë, HEND, i cili është ende duke punuar në bordin e sondës Amerikane të Odiseës. Falë tij, u hartua për herë të parë një hartë e përmbajtjes së hidrogjenit në shtresat sipërfaqësore të Planetit të Kuq.
Spektrometri neutron HEND
Përdorimi: Anija kozmike Mars Odisea (NASA), 2001 e deri më tani. Pesha: 3, 7 kg. Konsumi i energjisë: 5.7 W. Rezultatet kryesore: hartat me gjerësi të madhe të shpërndarjes së akullit të ujit në veri dhe jug të Marsit me një rezolutë prej rreth 300 km, vëzhgimi i ndryshimeve sezonale në kapakët rrethpolarë.
Maxim Mokrousov: "Pa modesti të rreme, mund të them se në Mars Odisea, e cila së shpejti do të jetë në orbitë për 15 vjet, pothuajse të gjitha instrumentet tashmë kanë filluar të mos funksionojnë, dhe vetëm e jona vazhdon të punojë pa probleme. Punon së bashku me një detektor gama, duke përfaqësuar në mënyrë efektive një instrument të vetëm me të, duke mbuluar një gamë të gjerë të energjisë së grimcave."
- Meqenëse po flasim për rezultatet, cilat detyra shkencore kryhen nga pajisje të tilla?
- Neutronet janë grimcat më të ndjeshme ndaj hidrogjenit, dhe nëse atomet e tij janë të pranishëm kudo në tokë, neutronet frenohen në mënyrë efektive nga bërthamat e tyre. Në Hënë ose Mars, ato mund të krijohen nga rrezet kozmike galaktike ose të emetohen nga një armë neutroni e veçantë, dhe ne në fakt matim neutronet e reflektuara nga toka: sa më pak ka, aq më shumë hidrogjen.
Epo, hidrogjeni, nga ana tjetër, ka shumë të ngjarë ujë, ose në një formë relativisht të pastër të ngrirë, ose të lidhur në përbërjen e mineraleve të hidratuara. Zinxhiri është i thjeshtë: neutronet - hidrogjeni - uji, prandaj detyra kryesore e detektorëve tanë të neutroneve është pikërisht kërkimi i rezervave të ujit.
Ne jemi njerëz praktikë dhe e gjithë kjo punë bëhet për misionet e ardhshme të drejtuar në të njëjtën Hënë ose Mars, për zhvillimin e tyre. Nëse zbarkoni mbi to, atëherë uji, natyrisht, është burimi më domethënës që do të duhet të dorëzohet ose të nxirret në vend. Energjia elektrike mund të merret nga panelet diellore ose burimet bërthamore. Uji është më i vështirë: për shembull, ngarkesa kryesore që anijet e ngarkesave duhet të dorëzojnë në ISS sot është uji. Çdo herë ata e marrin atë 2-2.5 ton.
LEND detektor neutronesh
Përdorimi: Anija kozmike Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA), 2009 e deri më tani. Pesha: 26.3 kg. Konsumi i energjisë: 13W Rezultatet kryesore: zbulimi i rezervave të mundshme të ujit në Polin Jugor të Hënës; ndërtimi i një harte globale të rrezatimit neutron të Hënës me një rezolucion hapësinor prej 5-10 km.
Maxim Mokrousov: "Në LEND ne kemi përdorur tashmë një kolimator të bazuar në bor-10 dhe polietileni, i cili bllokon neutronet në anët e fushës së shikimit të pajisjes. Ajo më shumë se dyfishoi masën e detektorit, por bëri të mundur arritjen e një rezolute më të madhe kur vëzhgoni sipërfaqen hënore - mendoj se ky ishte përparësia kryesore e pajisjes, e cila na lejoi të anashkalojmë përsëri kolegët tanë nga Los Alamos."
- Sa pajisje të tilla janë bërë tashmë? Dhe sa është planifikuar?
- Ato janë të lehta për tu listuar: ato tashmë janë duke operuar DOR on në Odiseën e Marsit dhe LAND në LRO-në hënore, DAN në roverin Curiosity, si dhe BTN-M1 të instaluar në ISS. Vlen të shtohet këtu detektori NS-HEND, i cili u përfshi në sondën ruse "Phobos-Grunt" dhe, për fat të keq, humbi së bashku me të. Tani, në faza të ndryshme të gatishmërisë, ne kemi katër pajisje të tjera të tilla.
BTN-M1. Foto: Instituti i Kërkimeve Hapësinore RAS
E para prej tyre - verën e ardhshme - do të fluturojë me detektorin FREND, do të bëhet pjesë e misionit të përbashkët me ExoMars të BE -së. Ky mision është në shkallë shumë të gjerë, ai do të përfshijë një orbitë, një ulëse dhe një rover të vogël, të cilat do të nisen veçmas gjatë viteve 2016-2018. FREND do të punojë në një sondë në orbitë, dhe në të ne përdorim të njëjtin kolimator si në LEND hënor për të matur përmbajtjen e ujit në Mars me të njëjtën saktësi me të cilën është bërë për Hënën. Ndërkohë, ne i kemi këto të dhëna për Marsin vetëm në një përafrim mjaft të përafërt.
Gama dhe spektrometri neutron (MGNS), i cili do të veprojë në sondën BepiColombo, ka qenë prej kohësh gati dhe iu është dorëzuar partnerëve tanë evropianë. Isshtë planifikuar që lëshimi të bëhet në 2017, ndërsa testet e fundit të vakumit termik të instrumentit tashmë janë duke u zhvilluar si pjesë e anijes kozmike.
Ne gjithashtu po përgatisim instrumente për misionet ruse-këta janë dy detektorë ADRON, të cilët do të veprojnë si pjesë e automjeteve me prejardhje Luna-Glob, dhe më pas Luna-Resurs. Për më tepër, detektori BTN-M2 është në funksion. Ai jo vetëm që do të kryejë vëzhgime në bordin e ISS, por gjithashtu do të bëjë të mundur përpunimin e metodave dhe materialeve të ndryshme për mbrojtjen efektive të astronautëve nga përbërësi neutron i rrezatimit kozmik.
Detektor neutron BTN-M1
Përdorimi: Stacioni Hapësinor Ndërkombëtar (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA, etj.), Që nga viti 2007. Pesha: 9.8 kg. Konsumi i energjisë: 12.3W Rezultatet kryesore: u ndërtuan hartat e flukseve të neutroneve në afërsi të ISS, situata e rrezatimit në stacion u vlerësua në lidhje me aktivitetin e Diellit, po kryhej një eksperiment për të regjistruar shpërthimet e rrezeve gama kozmike.
Maxim Mokrousov: "Duke u angazhuar në këtë projekt, ne ishim mjaft të befasuar: në fund të fundit, në fakt, forma të ndryshme të rrezatimit janë grimca të ndryshme, përfshirë elektronet, protonet dhe neutronet. Në të njëjtën kohë, doli që përbërësi neutron i rrezikut të rrezatimit nuk është matur ende siç duhet, dhe kjo është një formë veçanërisht e rrezikshme e tij, sepse neutronet janë jashtëzakonisht të vështira për t'u kontrolluar duke përdorur metoda konvencionale."
- Deri në çfarë mase këto pajisje vetë mund të quhen ruse? A është pjesa e elementeve dhe pjesëve të prodhimit vendas e lartë në to?
- Një prodhim mekanik i plotë është krijuar këtu, në IKI RAS. Ne gjithashtu kemi të gjitha pajisjet e nevojshme të provës: një stendë goditëse, një stendë dridhjeje, një dhomë vakumi termik dhe një dhomë për testimin e përputhshmërisë elektromagnetike … Në fakt, ne kemi nevojë vetëm për prodhim të palëve të treta për përbërës individualë - për shembull, bordet e qarkut të shtypur. Partnerët nga Instituti Kërkimor i Teknologjisë Elektronike dhe Kompjuterike (NIITSEVT) dhe një numër ndërmarrjesh tregtare na ndihmojnë me këtë.
Më parë, natyrisht, instrumentet tona kishin shumë, rreth 80%, të përbërësve të importuar. Sidoqoftë, tani pajisjet e reja që ne prodhojmë janë mbledhur pothuajse plotësisht nga përbërësit vendas. Unë mendoj se në të ardhmen e afërt nuk do të ketë më shumë se 25% të importeve në to, dhe në të ardhmen ne do të jemi në gjendje të varemi edhe më pak nga partnerët e huaj.
Mund të them që mikroelektronika vendase ka bërë një hap të vërtetë përpara vitet e fundit. Tetë vjet më parë, në vendin tonë, bordet elektronike të përshtatshme për detyrat tona nuk u prodhuan fare. Tani ka ndërmarrje Zelenograd "Angstrem", "Elvis" dhe "Milandr", ekziston Voronezh NIIET - zgjedhja është e mjaftueshme. U bë më e lehtë për ne të marrim frymë.
Gjëja më fyese është varësia absolute nga prodhuesit e kristaleve të sintilimit për zbuluesit tanë. Me sa di unë, po bëhen përpjekje për t'i rritur ato në një nga institutet e Chernogolovka pranë Moskës, por ato ende nuk kanë arritur të arrijnë dimensionet dhe vëllimet e kërkuara të një kristali super të pastër. Prandaj, në këtë drejtim, ne ende duhet të mbështetemi tek partnerët evropianë, më saktësisht, në shqetësimin e Saint-Gobain. Sidoqoftë, në këtë treg shqetësimi është një monopolist i plotë, prandaj e gjithë bota mbetet në një pozicion të varur.
