Европалык жана америкалык зонддордун Марста жана Айда суу табышы биринчи кезекте орус илимпоздорунун эмгеги
Европалык жана америкалык миссиялар тарабынан барган сайын жаңы табылгалар жөнүндөгү үзгүлтүксүз отчеттордун артында, бул ачылыштардын көбү орус илимпоздорунун, инженерлеринин жана конструкторлорунун эмгектеринин аркасы менен жасалгандыгы коомчулуктун көңүлүнөн качат. Мындай ачылыштардын ичинен өзгөчө бизге эң жакын жердеги суунун издерин жана буга чейин көрүнгөндөй толугу менен кургак асман телолорун - Ай менен Марсты аныктоого болот. Бул жерде нейтрон детекторлору, чет өлкөлүк түзмөктөрдө иштеп, бул жерден суу табууга жардам беришкен жана келечекте алар пилоттук экспедицияларды камсыздоого жардам беришет. Космостук Изилдөө Институтунун (ИКИ) Ядролук физика приборлорунун лабораториясынын башчысы Максим Мокроусов эмне үчүн Батыш космостук агенттиктери орус нейтрон детекторлорун артык көрүшөрүн орус планетасына айтып берди.
- Космостук аппараттар - орбитада, конууда жана роверде - приборлордун бүт комплекстерин алып жүрөт: спектрометрлер, альтиметрлер, газ хроматографтары жана башкалар. Эмне үчүн алардын көбүндөгү нейтрон детекторлору орус? Мунун себеби эмнеде?
- Бул биздин долбоорлордун мындай миссиялардын уюштуруучулары тарабынан жүргүзүлгөн ачык тендерлердеги жеңишине байланыштуу. Биздин атаандаштар сыяктуу эле, биз сунушту киргизип, биздин аппарат бул түзмөк үчүн оптималдуу экенин далилдөөгө аракет кылабыз. Ал эми азыр бир нече жолу ийгиликтүү ийгиликке жетиштик.
Мындай мелдештердеги биздин кадимки атаандашыбыз - Лос -Аламос улуттук лабораториясы, Манхэттен долбоору ишке ашырылган жана биринчи атомдук бомба жасалган. Бирок, мисалы, биздин лаборатория MSL (Curiosity) роверинин нейтрон детекторун жасоо үчүн атайын чакырылган, бизде болгон жаңы технология жөнүндө билген. Америкалык ровер үчүн жаратылган DAN активдүү бөлүкчөлөрдү жаратуучу биринчи нейтрон детектору болуп калды. Ал чындыгында эки бөлүктөн турат - детектордун өзү жана генератор, мында электрондор абдан жогорку ылдамдыкта тритийди бутага алат жана чындыгында, нейтрондордун бөлүнүшү менен толук кандуу, кичине болсо да, термоядролук реакция пайда болот.
Америкалыктар мындай генераторлорду кантип жасоону билишпейт, бирок аны Москвадагы Духов атындагы автоматика илим изилдөө институтунун кесиптештери түзүшкөн. Совет убагында ал өзөктүк дүрмөттөр үчүн сактандыргычтар иштелип чыккан негизги борбор болгон жана бүгүнкү күндө анын продукцияларынын бир бөлүгү жарандык, коммерциялык максаттарга багытталган. Жалпысынан алганда, генераторлору бар мындай детекторлор, мисалы, мунайдын корун чалгындоодо колдонулат - бул технология нейтрондук каротаж деп аталат. Биз жөн эле ушул ыкманы алып, аны ровер үчүн колдондук; ушул убакка чейин эч ким мындай кылган эмес.
Активдүү нейтрон детектору DAN
Колдонуу: Mars Science Laboratory / Curiosity (NASA) rover, 2012 -жылдан азыркыга чейин. Салмагы: 2,1 кг (нейтрон детектору), 2,6 кг (нейтрон генератору). Электр керектөө: 4,5 Вт (детектор), 13 Вт (генератор). Негизги жыйынтыктар: ровердин трассасы боюнча 1 м тереңдикте жердеги байланган сууну аныктоо.
Максим Мокроусов: «Ровер басып өткөн 10 километрлик жолдун дээрлик баарында топурактын үстүңкү катмарындагы суу адатта 2–5%табылган. Бирок, үстүбүздөгү жылдын май айында ал суу көп, же кээ бир адаттан тыш химиялык заттар бар жерге чалынып кеткен. Ровер жайгаштырылып, шектүү жерге кайтарылды. Натыйжада, ал жердеги топурак чынында эле Марс үчүн адаттан тыш жана негизинен кремний кычкылынан турат экен."
- Муун менен баары болжол менен түшүнүктүү. Жана нейтрон аныктоо кантип ишке ашат?
- Биз аз энергиялуу нейтрондорду гелий-3 негизинде пропорционалдуу эсептегичтер менен аныктайбыз- алар DAN, LEND, MGNS жана башка бардык түзмөктөрдө иштейт. Гелий-3 камалып калган нейтрон өзөгүн эки бөлүккө "бөлөт", андан кийин магнит талаасында ылдамдашат, кар көчкү реакциясын жана чыгууда токтун импульсун (электрондор) жаратышат.
Максим Мокроусов жана Сергей Капица. Сүрөт: Жеке архивден
Жогорку энергиялуу нейтрондор сцинтилляторго тийгенде жарк этүү менен аныкталат - көбүнчө органикалык пластмасса, мисалы стилбен. Ооба, гамма нурлары лантан жана бромго негизделген кристаллдарды аныктай алат. Ошол эле учурда, жакында эле церий менен бромго негизделген дагы эффективдүү кристаллдар пайда болду, биз аларды эң акыркы детекторлорубуздун биринде колдонобуз, алар кийинки жылы Меркурийге учат.
- А бирок, эмне үчүн Батыштын спектрографтары батыш космостук агенттиктеринин ачык конкурстарында тандалып алынган, башка аспаптар да батыштык, ал эми нейтрон детекторлору кайра -кайра орусча?
- Жалпысынан алганда, баары ядролук физика жөнүндө: бул чөйрөдө биз дагы эле дүйнөнүн алдыңкы өлкөлөрүнүн бири бойдон калууда. Бул курал жөнүндө гана эмес, биздин илимпоздор алектенген технологиялардын массасы жөнүндө да. Союз учурунда деле биз бул жерде ушундай жакшы пайдубалга жетише алдык, 1990 -жылдары деле бардыгын толугу менен жоготуу мүмкүн эмес болчу, бирок бүгүн биз кайра темпти жогорулатып жатабыз.
Батыш агенттиктери бул аппараттарыбыз үчүн бир тыйын төлөбөй тургандыгын түшүнүү керек. Алардын баары чет өлкөлүк миссияларга биздин салымыбыз катары Роскосмостун акчасы менен жасалган. Мунун ордуна биз космосту изилдөө боюнча эл аралык долбоорлордун катышуучуларынын жогорку статусуна ээ болобуз жана мындан тышкары биздин приборлор чогулткан илимий маалыматтарга артыкчылыктуу түз жетүү мүмкүнчүлүгүн алабыз.
Биз бул жыйынтыктарды иштеп чыккандан кийин жөнөтөбүз, андыктан биз түзмөктөрүбүздүн жардамы менен жасалган бардык ачылыштардын авторлору болуп эсептелебиз. Андыктан, Марста жана Айда суунун бар экенин аныктоо менен бардык жогорку деңгээлдеги окуялар, эгерде толугу менен болбосо, анда көп жагынан биздин жыйынтык.
Биз дагы бир жолу америкалык Марс Одиссей иликтөөчү бортунда иштеп жаткан алгачкы детекторлорубуздун бири болгон HENDти эстей алабыз. Анын жардамы менен Кызыл планетанын үстүңкү катмарларындагы суутектин курамынын картасы биринчи жолу түзүлгөн.
HEND нейтрон спектрометр
Колдонулушу: Mars Odyssey (NASA) космос кемеси, 2001 -жылдан бери. Салмагы: 3,7 кг. Электр керектөө: 5.7 В. Негизги жыйынтыктар: 300 кмге жакын токтом менен Марстын түндүгүндө жана түштүгүндө суу музунун таралышынын жогорку кеңдик карталары, циркполярдык капкактардагы мезгилдик өзгөрүүлөрдү байкоо.
Максим Мокроусов: «Жалган жөнөкөйлүк жок, мен айта алам, жакында 15 жыл орбитада боло турган Марс Одиссейинде дээрлик бардык инструменттер иштебей баштады, жана биздики гана көйгөйсүз иштөөнү улантууда. Бул гамма детектору менен бирге иштейт, натыйжалуу бир бөлүкчө энергиясын камтыйт жана бөлүкчө энергиясынын кеңири диапазонун камтыйт."
- Биз жыйынтыктар жөнүндө сөз кылып жаткандыктан, мындай аппараттар кандай илимий тапшырмаларды аткарат?
- Нейтрондор суутекке эң сезгич бөлүкчөлөр, эгерде анын атомдору топурактын кайсы бир жеринде болсо, нейтрондор өз ядролору тарабынан натыйжалуу ингибирленет. Айда же Марста алар галактикалык космостук нурлар аркылуу түзүлүшү мүмкүн же атайын нейтрон тапанчасы тарабынан чыгарылышы мүмкүн жана биз чынында топурак чагылдырган нейтрондорду өлчөйбүз: канчалык аз болсо, суутек ошончолук көп болот.
Ооба, суутек, өз кезегинде, салыштырмалуу таза тоңгон түрүндө же гидратталган минералдардын курамында байланышкан суу. Чынжыр жөнөкөй: нейтрондор - водород - суу, ошондуктан биздин нейтрон детекторлорубуздун негизги милдети так суунун запасын издөө.
Биз практикалык адамдарбыз жана бул иштин баары келечектеги ошол эле Айга же Марска башкарылган миссиялар үчүн, алардын өнүгүшү үчүн жасалат. Эгер сиз алардын үстүнө конгон болсоңуз, анда суу, албетте, эң маанилүү булак, же аны жергиликтүү деңгээлде жеткирүү же алуу керек. Электр энергиясын күн батареяларынан же ядролук булактардан алууга болот. Суу татаалыраак: мисалы, бүгүнкү күндө жүк ташуучу кемелер ЭКСке жеткириши керек болгон негизги жүк - бул суу. Ар бир жолу алар 2-2,5 тоннаны алышат.
LEND нейтрон детектору
Колдонулушу: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA) космос кемеси, 2009 -жылдан азыркыга чейин. Салмагы: 26.3 кг. Power Керектөө: 13W Негизги жыйынтыктар: Айдын Түштүк уюлунда потенциалдуу суу запастарын ачуу; космостук чечилиши 5-10 км болгон Айдын нейтрон нурлануусунун глобалдык картасын куруу.
Максим Мокроусов: “LENDде биз буга чейин бор-10го жана полиэтиленге негизделген коллиматорду колдонгонбуз, ал прибордун көрүү талаасынын капталындагы нейтрондорду бөгөйт. Бул детектордун массасын эки эсе көбөйттү, бирок бул Айдын бетин байкоодо чоңураак чечимге жетүүгө мүмкүндүк берди - менимче, бул Лос -Аламостогу кесиптештерибизди кайра айланып өтүүгө мүмкүндүк берген аппараттын башкы артыкчылыгы болду.
- Буга чейин канча мындай аппарат жасалган? Жана канча пландаштырылган?
- Аларды тизмеге келтирүү оңой: алар буга чейин Марс Одиссейинде HAND менен иштешет жана LRO, LAN, Curiosity роверинде DAN, ошондой эле ISSке орнотулган BTN-M1. Буга орусиялык "Фобос-Грунт" иликтөөсүнө кирген жана тилекке каршы, аны менен кошо жоголгон NS-HEND детекторун кошууга арзыйт. Эми даярдыктын ар кандай баскычтарында бизде дагы мындай төрт аппарат бар.
BTN-M1. Сүрөт: Космостук изилдөө институту RAS
Алардын биринчиси - эмки жайда - FREND детектору менен учат, ал ЕСтин ExoMars менен биргелешкен миссиясынын бир бөлүгү болуп калат. Бул миссия абдан чоң масштабдуу, ага 2016-2018-жылдары өзүнчө учурула турган орбита, конуучу жана кичинекей ровер кирет. FREND орбитадагы зонддун үстүндө иштейт жана анын үстүндө биз Марстагы суунун курамын Ай үчүн жасалган тактык менен өлчөө үчүн Айдагы ЛЕНДдегидей эле коллиматорду колдонобуз. Ошол эле учурда, бизде Марс үчүн бул маалыматтар бир топ эле болжолдуу түрдө бар.
BepiColombo зондунда иштей турган Mercurian гамма жана нейтрон спектрометри (MGNS) көптөн бери даяр жана биздин европалык өнөктөштөрүбүзгө тапшырылган. Учуу 2017 -жылы ишке ашат деп пландалууда, ал эми космостук аппараттын курамында прибордун акыркы жылуулук вакуумдук сыноолору буга чейин эле жүрүп жатат.
Биз ошондой эле россиялык миссияларга инструменттерди даярдап жатабыз-бул эки ADRON детектору, алар Luna-Glob унааларынын курамында иштейт, андан кийин Luna-Resurs. Мындан тышкары, BTN-M2 детектору иштеп жатат. Ал МКСтин бортунда байкоолорду гана жүргүзбөстөн, космонавттарды космостук нурлануунун нейтрон компонентинен эффективдүү коргоо үчүн ар кандай ыкмаларды жана материалдарды иштеп чыгууга мүмкүндүк берет.
BTN-M1 нейтрон детектору
Колдонулушу: Эл аралык космос станциясы (Роскосмос, НАСА, ESA, JAXA ж. Б.), 2007 -жылдан бери. Салмагы: 9,8 кг. Power Керектөө: 12.3W Негизги жыйынтыктар: ЭКСке жакын жердеги нейтрон агымдарынын карталары түзүлдү, Күндүн активдүүлүгүнө байланыштуу станциядагы радиациялык абал бааланган, космостук гамма-нурлардын жарылышын каттоого эксперимент жүргүзүлгөн.
Максим Мокроусов: «Бул долбоор менен алектенип жатып, биз абдан таң калдык: чындыгында, нурлануунун ар кандай формалары - бул бөлүкчөлөр, анын ичинде электрон, протон жана нейтрон. Ошол эле учурда, радиациялык коркунучтун нейтрондук компоненти азырынча туура өлчөнө электиги белгилүү болду жана бул анын өзгөчө коркунучтуу түрү, анткени нейтрондорду кадимки ыкмаларды колдонуу менен экрандаштыруу өтө кыйын ».
- Бул аппараттардын өзүн канчалык деңгээлде орус деп атоого болот? Алардагы ата мекендик өндүрүштүн элементтери менен бөлүктөрүнүн үлүшү жогору болобу?
- Бул жерде, ИКИ АККда толук кандуу механикалык өндүрүш түзүлдү. Ошондой эле бизде бардык керектүү тестирлөө каражаттары бар: шок стенди, вибрация стенди, жылуулук вакуум камерасы жана электромагниттик шайкештикти текшерүү үчүн камера … Чынында, биз жеке компоненттер үчүн үчүнчү жактын өндүрүшүнө гана муктажбыз - мисалы, басылган платалар. Бул боюнча бизге Электрондук жана компьютердик технологиялар илим изилдөө институтунун (NIITSEVT) өнөктөштөрү жана бир катар коммерциялык ишканалар жардам берет.
Мурда, албетте, биздин приборлордо импорттук компоненттердин 80%га жакыны көп болчу. Бирок, азыр биз чыгарган жаңы аппараттар дээрлик толугу менен ата мекендик тетиктерден чогултулду. Менин оюмча жакынкы келечекте аларда импорттун 25% дан ашыгы болбойт жана келечекте биз чет өлкөлүк өнөктөштөргө мындан да аз көз каранды боло алабыз.
Акыркы жылдары ата мекендик микроэлектроника чыныгы секирик жасады деп айта алам. Сегиз жыл мурун биздин өлкөдө биздин тапшырмаларга ылайыктуу электрондук тактайлар такыр чыгарылган эмес. Азыр Зеленограддын "Ангстрем", "Элвис" жана "Миландр" ишканалары бар, Воронеж НИИЕТ бар - тандоо жетиштүү. Бизге дем алуу оңой болуп калды.
Эң жийиркеничтүү нерсе - биздин детекторлорубуз үчүн сцинтиллятор кристаллдарын чыгаруучуларга абсолюттук көз карандылык. Менин билишимче, аларды Москванын жанындагы Черноголовка институттарынын биринде өстүрүү аракеттери көрүлүүдө, бирок алар супер таза кристаллдын керектүү өлчөмдөрүнө жана көлөмдөрүнө жетише элек. Ошондуктан, бул жагынан биз дагы эле европалык өнөктөштөргө, тагыраагы, Сен-Гобейн концернине таянышыбыз керек. Бирок, бул рынокто концерн толук монополист, ошондуктан бүт дүйнө көз каранды абалда калууда.
