Avropa və Amerika zondlarının Marsda və Ayda su kəşf etməsi ilk növbədə rus alimlərinin xidmətidir
Avropa və Amerika missiyalarının getdikcə daha çox yeni tapıntılar haqqında müntəzəm hesabatlarının arxasında, bu kəşflərin bir çoxunun rus alimlərinin, mühəndislərinin və dizaynerlərinin əməyi sayəsində edildiyi ictimaiyyətin diqqətindən yayınır. Bu cür kəşflər arasında bizə ən yaxın olan və əvvəllər göründüyü kimi tamamilə quru göy cisimlərində - Ayda və Marsda su izlərinin aşkarlanmasını xüsusilə vurğulamaq olar. Burada su tapmağa kömək edən xarici qurğular üzərində işləyən rus neytron detektorları idi və gələcəkdə insanlı ekspedisiyalar təmin etməyə kömək edəcəklər. RAS Kosmik Tədqiqatlar İnstitutunun (IKI) Nüvə Fizikası Cihazları Laboratoriyasının müdiri Maksim Mokrousov, Rusiya Planetinə Qərb kosmik agentliklərinin niyə Rusiya neytron detektorlarına üstünlük verdiyini söylədi.
- Kosmik gəmilər - orbitdə, eniş və gəzənlər - bütün alətlər dəstini daşıyırlar: spektrometrlər, altimetrlər, qaz xromatoqrafları və s. Niyə bir çoxunun neytron detektoru rusdur? Bunun səbəbi nədir?
- Bu, belə missiyaların təşkilatçıları tərəfindən həyata keçirilən açıq tenderlərdə layihələrimizin qazanılması ilə əlaqədardır. Rəqiblərimiz kimi bir təklif təqdim edirik və cihazımızın verilən cihaz üçün optimal olduğunu sübut etməyə çalışırıq. İndi də bir neçə dəfə uğur qazandıq.
Bu cür yarışlarda adi rəqibimiz Manhattan Layihəsinin həyata keçirildiyi və ilk atom bombasının yaradıldığı Los Alamos Milli Laboratoriyasıdır. Ancaq məsələn, laboratoriyamız, əlimizdə olan yeni texnologiyanı öyrənərək MSL (Curiosity) roveri üçün neytron detektoru hazırlamaq üçün xüsusi olaraq dəvət olunmuşdu. Amerikalı rover üçün yaradılan DAN, aktiv hissəcik istehsalına malik ilk neytron detektoru oldu. Əslində iki hissədən ibarətdir - detektorun özü və çox yüksək sürətlə sürətlənən elektronların trityum hədəfini vurması və əslində neytronların sərbəst buraxılması ilə tam hüquqlu, miniatür olsa da, termonüvə reaksiyası baş verir.
Amerikalılar belə generatorların necə hazırlanacağını bilmirlər, amma Duxov adına Moskva Araşdırma Avtomatika İnstitutundan olan həmkarlarımız tərəfindən yaradılıb. Sovet dövründə, nüvə başlıqları üçün qoruyucuların hazırlandığı əsas bir mərkəz idi və bu gün məhsullarının bir hissəsi mülki və ticari məqsədlər üçündür. Ümumiyyətlə, generatorları olan bu cür detektorlar, məsələn, neft ehtiyatlarının kəşfiyyatında istifadə olunur - bu texnologiyaya neytron kəsmə deyilir. Sadəcə bu yanaşmanı götürdük və rover üçün istifadə etdik; indiyə qədər bunu heç kim etməyib.
Aktiv neytron detektoru DAN
İstifadə: Mars Elm Laboratoriyası / Curiosity (NASA) roveri, 2012 -ci ildən indiyədək. Çəkisi: 2,1 kq (neytron detektoru), 2,6 kq (neytron generatoru). Güc istehlakı: 4.5 W (detektor), 13 W (generator). Əsas nəticələr: Roverin marşrutu boyunca 1 m dərinlikdə yerdəki bağlı suyun aşkarlanması.
Maksim Mokrousov: "Gəzicinin keçdiyi demək olar ki, bütün 10 kilometrlik yolda, torpağın üst qatlarındakı su adətən 2-5%olurdu. Ancaq bu ilin may ayında, ya daha çox suyun olduğu, ya da bəzi qeyri -adi kimyəvi maddələrin olduğu bir sahəyə təsadüf etdi. Rover yerləşdirildi və şübhəli bir yerə qayıtdı. Nəticədə məlum oldu ki, oradakı torpaq həqiqətən də Mars üçün qeyri -adi və əsasən silikon oksiddən ibarətdir."
- Nəsil ilə hər şey təxminən aydındır. Bəs neytronun aşkarlanması necə baş verir?
- Helium-3-ə əsaslanan nisbi sayğacları olan aşağı enerjili neytronları aşkar edirik- onlar DAN, LEND, MGNS və digər bütün cihazlarımızda işləyirlər. Helium-3-də sıxışan bir neytron, nüvəsini iki hissəyə "parçalayır", sonra maqnit sahəsində sürətlənir, uçqun reaksiyası və çıxışda cərəyan nəbzi (elektronlar) yaradır.
Maksim Mokrousov və Sergey Kapitsa. Şəkil: Şəxsi arxivdən
Yüksək enerjili neytronlar sintilatorda vurduqları zaman meydana gətirdikləri flaşlarla təsbit edilir - adətən üzvi plastik, məsələn stilbene. Yaxşı, qamma şüaları lantan və broma əsaslanan kristalları aşkar edə bilər. Eyni zamanda, son zamanlarda seriyum və broma əsaslanan daha səmərəli kristallar ortaya çıxdı, onlardan gələn il Merkuriyə uçacaq ən son detektorlarımızdan birində istifadə edirik.
- Bəs niyə Qərb kosmos agentliklərinin eyni açıq müsabiqələrində Qərb spektroqrafları seçilir, digər cihazlar da Qərbdir, neytron detektorlar isə dəfələrlə Rusiyadır?
- Ümumiyyətlə, hər şey nüvə fizikasına aiddir: bu sahədə hələ də dünyanın aparıcı ölkələrindən biri olaraq qalırıq. Söhbət təkcə silahlardan yox, elm adamlarımızın məşğul olduqları əlaqəli texnologiyalardan gedir. Hələ Sovetlər dövründə də burada elə yaxşı bir zəmin əldə edə bilmişik ki, hətta 90 -cı illərdə hər şeyi tamamilə itirmək mümkün deyildi, amma bu gün yenidən tempi artırırıq.
Başa düşmək lazımdır ki, Qərb agentlikləri bu cihazlarımız üçün bir qəpik də ödəmirlər. Hamısı xarici missiyalara töhfəmiz olaraq Roskosmosun pulu ilə edilir. Bunun müqabilində, beynəlxalq kosmik tədqiqat layihələrində yüksək iştirakçı statusu alırıq və əlavə olaraq alətlərimizin topladığı elmi məlumatlara birbaşa giriş əldə edirik.
Bu nəticələri işləndikdən sonra ötürürük, buna görə də haqlı olaraq cihazlarımız sayəsində əldə edilən bütün tapıntıların həmmüəllifləri hesab olunuruq. Buna görə də, Marsda və Ayda suyun varlığının aşkarlanması ilə əlaqədar bütün yüksək səviyyəli hadisələr, tamamilə olmasa da, bir çox cəhətdən nəticəmizdir.
Amerikalı Mars Odyssey zondunda hələ də işləyən ilk detektorlarımızdan olan HEND -i bir daha xatırlaya bilərik. Qırmızı Planetin səth təbəqələrindəki hidrogen tərkibinin xəritəsini ilk dəfə tərtib etməsi onun sayəsində oldu.
HEND neytron spektrometri
İstifadə: Mars Odyssey (NASA) kosmik gəmisi, 2001 -ci ildən indiyədək. Çəkisi: 3,7 kq. Güc istehlakı: 5.7 W. Əsas nəticələr: təxminən 300 km qətnamə ilə Marsın şimalında və cənubunda su buzunun paylanmasının yüksək enlik xəritələri, dövran qütblərində mövsümi dəyişikliklərin müşahidəsi.
Maksim Mokrousov: "Yalan təvazökarlıq olmadan deyə bilərəm ki, 15 il ərzində orbitdə olacaq Mars Odyssey -də demək olar ki, bütün alətlər artıq işləməyə başlayıb və yalnız bizimki problemsiz işləməyə davam edir. Gamma detektoru ilə birlikdə işləyir, geniş bir hissəcik enerjisini əhatə edən tək bir cihazı təsirli şəkildə təmsil edir."
- Nəticələrdən bəhs etdiyimiz üçün bu cür cihazlar hansı elmi vəzifələri yerinə yetirir?
- Neytronlar hidrogenə ən həssas olan hissəciklərdir və atomları torpağın hər hansı bir yerində olarsa, neytronlar nüvələri tərəfindən təsirli şəkildə maneə törədilir. Ayda və ya Marsda, onlar qalaktik kosmik şüalarla yaradıla bilər və ya xüsusi bir neytron silahı tərəfindən yayıla bilər və biz əslində torpaq tərəfindən əks olunan neytronları ölçürük: nə qədər az olarsa, bir o qədər hidrogen də olar.
Yaxşı, hidrogen, çox güman ki, nisbətən saf donmuş formada və ya hidratlı mineralların tərkibində bağlanmış sudur. Zəncir sadədir: neytronlar - hidrogen - su, buna görə də neytron detektorlarımızın əsas vəzifəsi məhz su ehtiyatlarının axtarılmasıdır.
Biz praktiki insanlarıq və bütün bu işlər gələcəkdə eyni Aya və ya Marsa insanlı missiyalar üçün, onların inkişafı üçün edilir. Onlara ensəniz, əlbəttə ki, su ya yerli olaraq çatdırılmalı və ya çıxarılmalı olan ən əhəmiyyətli qaynaqdır. Elektrik enerjisi günəş panellərindən və ya nüvə mənbələrindən əldə edilə bilər. Su daha çətindir: məsələn, bu gün yük gəmilərinin ISS -ə çatdırmalı olduğu əsas yük sudur. Hər dəfə 2-2,5 ton götürürlər.
LEND neytron detektoru
İstifadə: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA) kosmik gəmisi, 2009 -cu ildən. Çəkisi: 26.3 kq. Güc istehlakı: 13W Əsas nəticələr: Ayın Cənub Qütbündə potensial su ehtiyatlarının kəşf edilməsi; 5-10 km məkan qətnaməsi ilə Ayın neytron radiasiyasının qlobal xəritəsinin qurulması.
Maksim Mokrousov: "LEND-də biz artıq cihazın baxış sahəsinin neytronlarını bloklayan bor-10 və polietilenə əsaslanan bir kolimatordan istifadə etmişik. Detektorun kütləsini iki dəfədən çox artırdı, ancaq Ay səthini müşahidə edərkən daha böyük bir qətnamə əldə etməyi mümkün etdi - Düşünürəm ki, bu, Los Alamosdakı həmkarlarımızı yenidən atlamağa imkan verən cihazın əsas üstünlüyü idi."
- Artıq neçə belə cihaz hazırlanıb? Və nə qədər planlaşdırılır?
- Siyahıya salmaq asandır: onlar artıq Mars Odyssey-də HAND və Aysal LRO-da LEND, Curiosity roverində DAN, eləcə də ISS-də quraşdırılmış BTN-M1 üzərində işləyirlər. Buna Rusiyanın "Phobos-Grunt" zonduna daxil olan və təəssüf ki, birlikdə itirilmiş NS-HEND detektorunu da əlavə etməyə dəyər. İndi hazırlığın müxtəlif mərhələlərində daha dörd belə cihazımız var.
BTN-M1. Şəkil: RAS Kosmik Tədqiqatlar İnstitutu
Onlardan birincisi - gələn yay - FREND detektoru ilə uçacaq, AB ExoMars ilə birgə missiyanın bir hissəsi olacaq. Bu missiya çox geniş miqyaslıdır, orbiter, enən və 2016-2018-ci illərdə ayrı-ayrılıqda işə salınacaq kiçik bir gəzəndən ibarət olacaq. FREND, orbitə çıxan bir zond üzərində işləyəcək və onun üzərində, Aydakı LEND -də olduğu kimi eyni kolimatordan istifadə edərək, Marsdakı suyun miqdarını Ay üçün edilən dəqiqliklə ölçürük. Bu arada Mars üçün bu məlumatları yalnız olduqca kobud bir təxmini olaraq əldə edirik.
BepiColombo zondu üzərində işləyəcək Mercurian qamma və neytron spektrometri (MGNS) çoxdan hazırdır və Avropalı tərəfdaşlarımıza təhvil verilir. Başlanğıcın 2017 -ci ildə baş verəcəyi planlaşdırılır, eyni zamanda kosmik gəminin tərkibində alətin son termal vakuum sınaqları aparılır.
Rusiya missiyaları üçün də alətlər hazırlayırıq-bunlar Luna-Glob enmə vasitələrinin bir hissəsi olaraq işləyəcək iki ADRON detektoru və sonra Luna-Resursdur. Bundan əlavə, BTN-M2 detektoru işləyir. Yalnız ISS -in göyərtəsində müşahidələr aparmayacaq, həm də kosmonavtların kosmik radiasiyanın neytron komponentindən effektiv qorunması üçün müxtəlif üsul və materialların işlənməsinə imkan verəcək.
BTN-M1 neytron detektoru
İstifadə: Beynəlxalq Kosmos Stansiyası (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA və s.), 2007 -ci ildən. Çəkisi: 9,8 kq. Güc istehlakı: 12.3W Əsas nəticələr: ISS-in yaxınlığındakı neytron axınlarının xəritələri quruldu, Günəşin fəaliyyəti ilə əlaqədar stansiyadakı radiasiya vəziyyəti qiymətləndirildi, kosmik qamma-şüa partlayışlarını qeydə almaq üçün bir təcrübə aparıldı.
Maksim Mokrousov: "Bu layihə ilə məşğul olduqdan sonra çox təəccübləndik: əslində fərqli radiasiya formaları elektronlar, protonlar və neytronlar da daxil olmaqla fərqli hissəciklərdir. Eyni zamanda, radiasiya təhlükəsinin neytron komponentinin hələ də düzgün ölçülmədiyi və bunun xüsusilə təhlükəli bir forması olduğu ortaya çıxdı, çünki neytronları ənənəvi üsullarla süzmək son dərəcə çətindir."
- Bu cihazların özlərini nə dərəcədə rus adlandırmaq olar? Onlarda yerli istehsalın elementləri və hissələrinin payı yüksəkdirmi?
- Burada, İKİ RAS-da tam hüquqlu bir mexaniki istehsal quruldu. Bütün zəruri sınaq vasitələrimiz də var: şok stendi, titrəmə dayağı, termal vakuum kamerası və elektromaqnit uyğunluğunu yoxlamaq üçün bir kamera … Əslində yalnız fərdi komponentlər üçün üçüncü tərəf istehsalına ehtiyacımız var - məsələn, çap dövrə lövhələri. Bu işdə Elektron və Kompüter Texnologiyaları Araşdırma İnstitutunun (NIITSEVT) tərəfdaşları və bir sıra ticarət müəssisələri bizə kömək edir.
Əvvəllər, əlbəttə ki, alətlərimizin çoxu, təxminən 80%-i idxal olunan komponentlərdən ibarət idi. Ancaq indi istehsal etdiyimiz yeni qurğular demək olar ki, tamamilə yerli komponentlərdən yığılır. Düşünürəm ki, yaxın gələcəkdə onların içərisində idxalın 25% -dən çoxu olmayacaq və gələcəkdə xarici tərəfdaşlardan daha da az asılı ola biləcəyik.
Deyə bilərəm ki, yerli mikroelektronika son illərdə real sıçrayış etdi. Səkkiz il əvvəl ölkəmizdə vəzifələrimizə uyğun elektron lövhələr ümumiyyətlə istehsal edilməmişdi. İndi Zelenograd "Angstrem", "Elvis" və "Milandr" müəssisələri var, Voronej NIIET var - seçim kifayətdir. Nəfəs almaq daha asan oldu.
Ən təhqiramiz detektorlarımız üçün sintilator kristallarının istehsalçılarından mütləq asılılıqdır. Bildiyimə görə, onları Moskva yaxınlığındakı Çernoqolovka institutlarından birində yetişdirmək üçün cəhdlər edilir, lakin hələ də super kristalın lazımi ölçüləri və həcmlərinə nail ola bilməmişlər. Buna görə də bu baxımdan yenə də avropalı tərəfdaşlara, daha doğrusu, Saint-Gobain konserninə güvənmək məcburiyyətindəyik. Ancaq bu bazarda narahatlıq tam bir inhisarçıdır, buna görə də bütün dünya asılı vəziyyətdədir.
