Evropa va Amerika zondlari Mars va Oyda suv topishi birinchi navbatda rus olimlarining xizmatidir
Evropa va Amerika missiyalari tomonidan topilgan yangi topilmalar haqidagi muntazam hisobotlar ortida, bu kashfiyotlarning ko'pchiligi rus olimlari, muhandislari va dizaynerlarining mehnati evaziga amalga oshirilgani jamoatchilik e'tiboridan chetda qoladi. Bunday kashfiyotlar orasida, ayniqsa, bizga yaqin bo'lgan suv izlari va, avvalgidek, butunlay quruq samoviy jismlar - Oy va Marsda aniqlanganini alohida ta'kidlash mumkin. Bu xorijiy qurilmalarda ishlaydigan rus neytron detektorlari bu erdan suv topishga yordam berdi va kelajakda ular odam ekspeditsiyalarini ta'minlashga yordam beradi. RAS Kosmik tadqiqotlar Instituti (IKI) yadro fizikasi qurilmalari laboratoriyasi boshlig'i Maksim Mokrousov Rossiya sayyorasiga nima uchun G'arb kosmik agentliklari Rossiya neytron detektorlarini afzal ko'rishini aytdi.
- Kosmik kemalar - orbitada, qo'nish va sayohatlar - asboblarning butun majmuasini olib yurishadi: spektrometrlar, altimetrlar, gaz xromatograflari va boshqalar. Nega ularning ko'pchiligidagi neytron detektorlari ruscha? Buning sababi nimada?
- Bu shunday missiyalar tashkilotchilari tomonidan o'tkaziladigan ochiq tenderlarda loyihalarimizning g'alabasi bilan bog'liq. Raqobatchilarimiz singari, biz ham taklif qilamiz va bizning qurilmamiz berilgan qurilma uchun maqbul ekanligini isbotlashga harakat qilamiz. Va endi biz bir necha bor muvaffaqiyat qozondik.
Bunday musobaqalarda bizning odatiy raqibimiz - Manxetten loyihasi amalga oshirilgan va birinchi atom bombasi yaratilgan Los Alamos milliy laboratoriyasi. Ammo, masalan, bizning laboratoriyamiz MSL (Curiosity) roveri uchun neytron detektori yasash uchun maxsus taklif qilingan, bizda mavjud bo'lgan yangi texnologiyalar haqida bilib olgan. Amerikalik rover uchun yaratilgan DAN, faol zarrachalar ishlab chiqaradigan birinchi neytron detektori bo'ldi. Aslida u ikki qismdan iborat - detektorning o'zi va generator, bu erda elektronlar tritiy nishoniga juda yuqori tezlikda etib borgan va aslida neytronlar chiqarilishi bilan to'la -to'kis, miniatyura termoyadroviy reaktsiya sodir bo'ladi.
Amerikaliklar bunday generatorlarni qanday yasashni bilishmaydi, lekin uni Duxov nomidagi Moskva avtomatika ilmiy -tadqiqot institutidagi hamkasblarimiz yaratgan. Sovet Ittifoqi davrida u yadroviy kallaklar uchun sigortalar ishlab chiqarilgan asosiy markaz edi va bugungi kunda uning mahsulotlarining bir qismi fuqarolik va tijorat maqsadlarida. Umuman olganda, generatorli bunday detektorlar, masalan, neft zaxiralarini qidirishda ishlatiladi - bu texnologiya neytronni kesish deb ataladi. Biz bu yondashuvni oldik va uni roverda ishlatdik; hozirgacha buni hech kim qilmagan.
DAN faol neytron detektori
Foydalanish: Mars ilmiy laboratoriyasi / Curiosity (NASA) roveri, 2012 yildan hozirgi kungacha. Og'irligi: 2,1 kg (neytron detektori), 2,6 kg (neytron generatori). Quvvat iste'moli: 4,5 Vt (detektor), 13 Vt (generator). Asosiy natijalar: Rover yo'nalishi bo'ylab 1 m chuqurlikdagi erdagi bog'langan suvni aniqlash.
Maksim Mokrousov: Rover o'tadigan deyarli 10 kilometrlik yo'l bo'ylab, tuproqning yuqori qatlamlaridagi suv odatda 2-5%topilgan. Biroq, shu yilning may oyida u suv ko'p bo'lgan yoki g'ayrioddiy kimyoviy moddalar bo'lgan maydonga tushib qoldi. Rover joylashtirildi va shubhali joyga qaytarildi. Natijada, u erdagi tuproq haqiqatan ham Mars uchun g'ayrioddiy bo'lib, asosan kremniy oksididan iborat ekanligi ma'lum bo'ldi ».
- Avlod bilan hamma narsa aniq. Va neytronni aniqlashning o'zi qanday sodir bo'ladi?
- Biz geliy-3 ga asoslangan proportsional hisoblagichlari bo'lgan kam quvvatli neytronlarni aniqlaymiz- ular DAN, LEND, MGNS va boshqa barcha qurilmalarimizda ishlaydi. Geliy-3da qolib ketgan neytron o'z yadrosini ikki qismga "parchalaydi", so'ngra magnit maydonida tezlashadi, ko'chki reaksiyasini va chiqishda tok pulsini (elektronlarni) hosil qiladi.
Maksim Mokrousov va Sergey Kapitsa. Foto: shaxsiy arxivdan
Yuqori energiyali neytronlar sintilatorda, ular urilganda, ular chaqnashi bilan aniqlanadi - odatda organik plastmassa, masalan stilben. Xo'sh, gamma nurlari lantan va bromga asoslangan kristallarni aniqlay oladi. Shu bilan birga, yaqinda seriy va bromga asoslangan yanada samaraliroq kristallar paydo bo'ldi, biz ularni keyingi yili Merkuriyga uchadigan eng yangi detektorlardan birida ishlatamiz.
- Va nima uchun G'arb spektrograflari G'arb kosmik agentliklarining aynan bir xil ochiq tanlovlarida tanlangan, boshqa asboblar ham G'arb, neytron detektorlari esa yana ruscha?
- Umuman olganda, hammasi yadro fizikasi bilan bog'liq: biz bu sohada hamon dunyodagi etakchi davlatlardan biri bo'lib qolamiz. Bu nafaqat qurol haqida, balki olimlarimiz shug'ullanadigan ko'plab texnologiyalar haqida. Hatto Sovet Ittifoqi davrida ham biz bu erda shunday yaxshi zamin yaratishga muvaffaq bo'ldikki, hatto 90 -yillarda ham hamma narsani butunlay yo'qotish mumkin emas edi, lekin bugun biz yana tezlikni oshirmoqdamiz.
Shuni tushunish kerakki, G'arb agentliklarining o'zi bu qurilmalarimiz uchun bir tiyin ham to'lamaydi. Ularning barchasi xorijiy missiyalarga qo'shgan hissamiz sifatida Roskosmos pullari bilan qilingan. Buning evaziga biz xalqaro kosmik tadqiqotlar loyihalari ishtirokchilarining yuqori maqomini olamiz va bundan tashqari, asboblarimiz to'playdigan ilmiy ma'lumotlarga to'g'ridan -to'g'ri kirishni olamiz.
Biz bu natijalarni qayta ishlagandan so'ng uzatamiz, shuning uchun biz haqli ravishda bizning qurilmalarimiz yordamida topilgan barcha topilmalarning hammualliflari hisoblanamiz. Shuning uchun, Marsda va Oyda suv borligini aniqlash bilan bog'liq barcha muhim voqealar, umuman bo'lmasa, ko'p jihatdan bizning natijamizdir.
Biz yana bir bor bizning birinchi detektorimiz HENDni eslay olamiz, u hali ham Amerikaning Mars Odisseya zondida ishlaydi. Qizil sayyoraning sirt qatlamlarida vodorod tarkibining xaritasi birinchi bo'lib tuzilgani tufayli.
HEND neytron spektrometri
Foydalanish: Mars Odisseya (NASA) kosmik kemasi, 2001 yildan hozirgi kungacha. Vazni: 3,7 kg. Quvvat iste'moli: 5,7 Vt. Asosiy natijalar: qariyb 300 km o'lchamdagi Marsning shimolida va janubida suv muzining tarqalishining yuqori kenglikdagi xaritalari, sirkumpolyar qopqoqlarning mavsumiy o'zgarishlarini kuzatish.
Maksim Mokrousov: "Soxta kamtarliksiz, shuni aytishim mumkinki, yaqinda orbitada 15 yil turadigan Mars Odisseyida deyarli barcha asboblar ishlamay qoldi va faqat bizniki muammosiz ishlashda davom etmoqda. U gamma detektori bilan birgalikda ishlaydi, u zarracha energiyasining keng doirasini qamrab oluvchi yagona asbobni samarali ifodalaydi."
- Biz natijalar haqida gapirayotgan ekanmiz, bunday qurilmalar qanday ilmiy vazifalarni bajaradi?
- Neytronlar vodorodga eng sezgir bo'lgan zarralardir va agar uning atomlari tuproqning istalgan joyida bo'lsa, neytronlar yadrolari tomonidan samarali inhibe qilinadi. Oyda yoki Marsda ular galaktik kosmik nurlar yordamida yaratilishi yoki maxsus neytron qurolidan chiqarilishi mumkin va biz aslida tuproq aks ettirgan neytronlarni o'lchaymiz: qancha kam bo'lsa, vodorod shuncha ko'p bo'ladi.
Xo'sh, vodorod, o'z navbatida, nisbatan toza muzlatilgan shaklda yoki gidratlangan minerallar tarkibida bog'langan suvdir. Zanjir oddiy: neytronlar - vodorod - suv, shuning uchun neytron detektorlarining asosiy vazifasi aynan suv zaxiralarini qidirishdir.
Biz amaliy odamlarmiz va bu ishlarning barchasi kelajakda o'sha Oyga yoki Marsga boshqariladigan odamlarni uchirish uchun, ularning rivojlanishi uchun qilingan. Agar siz ularga qo'ysangiz, albatta, suv - bu eng muhim manba, uni mahalliy etkazib berish yoki qazib olish kerak bo'ladi. Elektr energiyasini quyosh panellari yoki yadro manbalaridan olish mumkin. Suv qiyinroq: masalan, bugungi kunda yuk kemalari XKSga etkazib berishi kerak bo'lgan asosiy yuk - bu suv. Har safar ular 2-2,5 tonnani oladi.
LEND neytron detektori
Foydalanish: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA) kosmik apparati, 2009 yildan hozirgi kungacha. Vazni: 26,3 kg. Quvvat iste'moli: 13W Asosiy natijalar: Oyning janubiy qutbida potentsial suv zaxiralarini ochish; fazoviy o'lchamlari 5-10 km bo'lgan Oyning neytron nurlanishining global xaritasini qurish.
Maksim Mokrousov: "LENDda biz bor-10 va polietilenga asoslangan kollimatordan foydalanganmiz, u qurilmaning ko'rish sohasidagi neytronlarni bloklaydi. Bu detektorning massasini ikki barobardan ziyod oshirdi, lekin bu oy sirtini kuzatishda katta aniqlikka erishishga imkon berdi - menimcha, bu Los Alamosdagi hamkasblarimizni yana chetlab o'tishga imkon bergan qurilmaning asosiy afzalligi edi ".
- Qancha bunday qurilmalar allaqachon tayyorlangan? Va qancha rejalashtirilgan?
- Ularni ro'yxatga olish oson: ular allaqachon Marsda Odisseyda HAND, LRO-da LEND, Curiosity-da DAN, shuningdek ISS-da o'rnatilgan BTN-M1-da LAND bilan ishlaydilar. Bunga Rossiyaning "Fobos-Grunt" zondiga kiritilgan va afsuski, u bilan birga yo'qolgan NS-HEND detektorini qo'shishga arziydi. Endi tayyorgarlikning turli bosqichlarida bizda yana to'rtta shunday qurilma bor.
BTN-M1. Foto: RAS kosmik tadqiqotlar instituti
Ulardan birinchisi - kelasi yoz - FREND detektori uchadi, u Evropa Ittifoqi ExoMars bilan qo'shma missiyaning bir qismiga aylanadi. Bu missiya juda keng ko'lamli bo'lib, u orbitada uchuvchi va qo'nish moslamasini o'z ichiga oladi, ular 2016-2018 yillar davomida alohida ishga tushiriladi. FREND orbitadagi zond ustida ishlaydi va biz Marsdagi suv tarkibini Oy uchun qilingan aniqlik bilan o'lchash uchun Oy LENDidagi kollimatordan foydalanamiz. Ayni paytda, bizda Mars haqidagi ma'lumotlar juda qo'pol taxminlardagina mavjud.
BepiColombo zondida ishlaydigan Mercurian gamma va neytron spektrometri (MGNS) anchadan beri tayyor bo'lib, evropalik sheriklarimizga topshirilgan. Rejalashtirish 2017 yilda amalga oshirilishi rejalashtirilmoqda, ayni paytda kosmik apparatlar tarkibida asbobning oxirgi termal vakuum sinovlari o'tkazilmoqda.
Biz, shuningdek, Rossiya missiyalari uchun asboblarni tayyorlamoqdamiz-bu ikkita ADRON detektori, ular Luna-Glob nasosli transport vositalari tarkibida ishlaydi, keyin Luna-Resurs. Bundan tashqari, BTN-M2 detektori ishlaydi. Bu nafaqat XKS bortida kuzatuvlar o'tkazadi, balki kosmonavtlarni kosmik nurlanishning neytron komponentidan samarali himoya qilishning turli usullari va materiallarini ishlab chiqishga imkon beradi.
BTN-M1 neytron detektori
Foydalanish: Xalqaro kosmik stansiya (Roskosmos, NASA, ESA, JAXA va boshqalar), 2007 yildan beri. Vazni: 9,8 kg. Quvvat iste'moli: 12,3 Vt Asosiy natijalar: XKS yaqinidagi neytron oqimlari xaritalari tuzildi, stansiyadagi radiatsion holat Quyoshning faolligi bilan bog'liq holda baholandi, kosmik gamma-nur portlashlarini ro'yxatga olish bo'yicha tajriba o'tkazildi.
Maksim Mokrousov: "Ushbu loyiha bilan shug'ullanganimizda, biz juda hayron bo'ldik: aslida, nurlanishning turli shakllari - bu turli zarralar, shu jumladan elektronlar, protonlar va neytronlar. Shu bilan birga, radiatsiya xavfining neytron komponenti hali to'g'ri o'lchanmaganligi ma'lum bo'ldi va bu uning ayniqsa xavfli shakli, chunki neytronlarni an'anaviy usullar yordamida skanerlash juda qiyin ".
- Bu qurilmalarning o'zini qanchalik ruscha deb atash mumkin? Ularda mahalliy ishlab chiqarish elementlari va qismlarining ulushi yuqori bo'ladimi?
- Bu erda, IKI RASda to'liq mexanik ishlab chiqarish tashkil etilgan. Shuningdek, bizda barcha kerakli sinov uskunalari mavjud: zarba stendi, tebranish stendi, termal vakuum kamerasi va elektromagnit mosligini tekshirish kamerasi … Aslida bizga alohida komponentlar uchun uchinchi tomon ishlab chiqarish kerak - masalan. bosilgan elektron platalar. Bunda bizga elektron va kompyuter texnologiyalari ilmiy -tadqiqot instituti (NIITSEVT) va bir qator tijorat korxonalari hamkorlari yordam beradi.
Ilgari, albatta, bizning asboblarimiz 80%ga yaqin import qilingan komponentlarga ega edi. Biroq, hozir biz ishlab chiqarayotgan yangi qurilmalar deyarli mahalliy komponentlardan yig'ilgan. O'ylaymanki, yaqin kelajakda ular tarkibida importning 25% dan ko'prog'i bo'lmaydi va kelajakda biz chet ellik sheriklarga bundan ham kamroq bog'liq bo'la olamiz.
Aytishim mumkinki, so'nggi yillarda mahalliy mikroelektronika haqiqiy sakrashga erishdi. Sakkiz yil oldin, bizning mamlakatimizda, bizning vazifalarimizga mos keladigan elektron taxtalar umuman ishlab chiqarilmagan. Endi Zelenograd "Angstrem", "Elvis" va "Milandr" korxonalari bor, Voronej NIIET bor - tanlov etarli. Bizga nafas olish osonlashdi.
Eng dahshatli narsa - detektorlarimiz uchun sintilator kristallari ishlab chiqaruvchilariga mutlaq bog'liqlik. Bilishimcha, ularni Moskva yaqinidagi Chernogolovka institutlaridan birida o'stirishga urinishyapti, lekin ular hali ham super kristalning kerakli o'lchamlari va hajmlariga erisha olishmagan. Shu bois, bu borada biz hali ham evropalik sheriklarga, aniqrog'i, Sent-Goben konserniga tayanishimiz kerak. Biroq, bu bozorda xavotir to'liq monopolistdir, shuning uchun butun dunyo qaram pozitsiyada qolmoqda.
