גילוי המים על מאדים והירח על ידי בדיקות אירופאיות ואמריקאיות הוא בעיקר הכשרון של מדענים רוסים
מאחורי הדיווחים הקבועים על יותר ויותר ממצאים חדשים שנעשו על ידי משימות אירופאיות ואמריקאיות, זה חורג מתשומת הלב של הציבור שרבים מהתגליות הללו נעשו בזכות עבודתם של מדענים, מהנדסים ומעצבים רוסים. בין תגליות כאלה, אפשר להדגיש במיוחד את גילוי עקבות המים הקרובים אלינו וכפי שנראה בעבר, גופים שמימיים יבשים לחלוטין - הירח ומאדים. גלאי הניטרונים הרוסים, שעבדו על מכשירים זרים, הם שעזרו למצוא כאן מים, ובעתיד הם יסייעו לספק משלחות מאוישות. מקסים מוקרוסוב, ראש המעבדה למכשירי פיזיקה גרעינית במכון לחקר החלל (IKI), RAS, סיפר לכוכב הרוסי מדוע סוכנויות חלל מערביות מעדיפות גלאי נויטרונים רוסיים.
- חלליות - המסלול, הנחיתה והרוברים - נושאות קבוצות שלמות של מכשירים: ספקטרומטרים, מד גובה, כרומטוגרפים של גז וכו 'מדוע גלאי נויטרונים ברבים מהם הם רוסיים? מה הסיבה לכך?
- זה נובע מניצחון הפרויקטים שלנו במכרזים פתוחים, המבוצעים על ידי מארגני משימות כאלה. כמו המתחרים שלנו, אנו מגישים הצעה ומנסים להוכיח שהמכשיר שלנו אופטימלי למכשיר הנתון. ועכשיו כמה פעמים הצלחנו.
היריבה הרגילה שלנו בתחרויות כאלה היא המעבדה הלאומית של לוס אלאמוס, אותה המשימה שבה מיושם פרויקט מנהטן ויצרה פצצת האטום הראשונה. אבל, למשל, המעבדה שלנו הוזמנה במיוחד לייצר גלאי נויטרונים עבור רובר MSL (קוריוז), לאחר שלמדנו על הטכנולוגיה החדשה שיש לנו. DAN, שנוצר עבור הרובר האמריקאי, הפך לגלאי הניוטרונים הראשון עם יצירת חלקיקים פעילים. הוא למעשה מורכב משני חלקים - הגלאי עצמו והגנרטור, בהם אלקטרונים המואצים למהירויות גבוהות מאוד פוגעים במטרה הטריטיום ולמעשה מתרחשת תגובה תרמו -גרעינית מלאה, אם כי מיניאטורית עם שחרור נויטרונים.
האמריקאים לא יודעים לייצר גנרטורים כאלה, אך היא נוצרה על ידי עמיתינו ממכון המחקר לאוטומציה במוסקבה על שם דוכוב. בתקופה הסובייטית, זה היה מרכז מרכזי שבו פותחו נתיכים לראשי נפץ גרעיניים, וכיום חלק ממוצריו מיועדים למטרות אזרחיות, מסחריות. באופן כללי, גלאים כאלה עם גנרטורים משמשים, למשל, בחקר עתודות נפט - טכנולוגיה זו נקראת כריתת נויטרונים. פשוט נקטנו בגישה זו והשתמשנו בה לרובר; עד עכשיו אף אחד לא עשה את זה.
גלאי נויטרונים פעיל DAN
שימוש: רובר המדע של מארס / סקרנות (NASA), 2012 ועד היום. משקל: 2.1 ק"ג (גלאי נויטרונים), 2.6 ק"ג (מחולל נויטרונים). צריכת חשמל: 4.5 וואט (גלאי), 13 וואט (גנרטור). תוצאות עיקריות: איתור מים כבולים בקרקע בעומק של 1 מ 'לאורך תוואי הרובר.
מקסים מוקרוסוב: "לאורך כמעט כל השביל בן 10 הקילומטרים שחצה הרובר, בדרך כלל נמצאו המים בשכבות העליונות של הקרקע 2-5%. עם זאת, במאי השנה, הוא נקלע לאזור בו יש הרבה יותר מים או שיש כימיקלים יוצאי דופן. הרובר נפרס והוחזר למקום חשוד.כתוצאה מכך, התברר שהאדמה שם באמת יוצאת דופן עבור מאדים ומורכבת בעיקר מתחמוצת סיליקון ".
- עם הדור, הכל ברור בערך. וכיצד מתרחש זיהוי הנויטרונים עצמו?
- אנו מזהים נויטרונים בעלי אנרגיה נמוכה עם מונים פרופורציונליים המבוססים על הליום -3- הם עובדים ב- DAN, LEND, MGNS וכל המכשירים האחרים שלנו. נויטרון שנלכד בהליום -3 "מפרק" את ליבתו לשני חלקיקים, המואצים לאחר מכן בשדה מגנטי, ויוצרים תגובת מפולת וביציאה, דופק זרם (אלקטרונים).
מקסים מוקרוסוב וסרגיי קפיצה. צילום: מהארכיון האישי
נויטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מזוהים בנצנץ על ידי הבזקים שהם יוצרים כאשר הם פוגעים בו - בדרך כלל פלסטיק אורגני, כגון סטילבן. ובכן, קרני גמא יכולות לזהות גבישים המבוססים על לנתנום וברום. יחד עם זאת, לאחרונה הופיעו גבישים יעילים עוד יותר המבוססים על סיריום וברום, אנו משתמשים בהם באחד הגלאים האחרונים שלנו, שיטוסו למרקורי בשנה הבאה.
- ובכל זאת מדוע ספקטוגרפים מערביים נבחרים בדיוק באותן תחרויות פתוחות של סוכנויות חלל מערביות, מכשירים אחרים הם גם מערביים, וגלאי נויטרונים הם רוסיים פעם אחר פעם?
- בגדול, הכל קשור לפיזיקה גרעינית: בתחום הזה אנחנו עדיין נשארים אחת המדינות המובילות בעולם. לא מדובר רק בנשק, אלא גם בהמון הטכנולוגיות הקשורות שהמדענים שלנו עוסקים בהם. אפילו בתקופה הסובייטית הצלחנו להשיג כאן בסיס כל כך טוב שאפילו בשנות התשעים לא היה אפשר לאבד הכל לגמרי, אבל היום אנחנו שוב מגבירים את הקצב.
יש להבין כי הסוכנויות המערביות עצמן אינן משלמות שקל עבור המכשירים שלנו. כולם עשויים מכספו של רוסקוסמוס, כתרומתנו למשימות חוץ. בתמורה לכך, אנו מקבלים מעמד גבוה של משתתפים בפרויקטים בינלאומיים של חקר חלל, ובנוסף, גישה ישירה עדיפות לנתונים מדעיים שהמכשירים שלנו אוספים.
אנו מעבירים תוצאות אלו לאחר העיבוד, ולכן אנו נחשבים בצדק למחברים המשותפים של כל הממצאים שהתקבלו הודות למכשירים שלנו. לכן, כל האירועים בעלי פרופיל גבוה עם זיהוי נוכחות המים על מאדים ועל הירח הם, אם לא לגמרי, אז מבחינות רבות התוצאה שלנו.
אנו יכולים להיזכר שוב באחד הגלאים הראשונים שלנו, HEND, שעדיין פועלת על סיפון הבדיקה האמריקאית של מאדים מאודיסאה. בזכותו נערכה לראשונה מפה של תכולת המימן בשכבות פני השטח של הכוכב האדום.
ספקטרומטר נייטרונים HEND
שימוש: חללית מאדים אודיסיאה (נאס"א), 2001 ועד היום. משקל: 3, 7 ק"ג. צריכת חשמל: 5.7 וואט. התוצאות העיקריות: מפות ברוחב גבוה של התפלגות קרח המים בצפון ובדרום מאדים ברזולוציה של כ -300 ק"מ, תצפית על שינויים עונתיים במכסים הציר-קוטביים.
מקסים מוקרוסוב: “ללא צניעות כוזבת, אני יכול לומר שבמאדים אודיסיאה, שבקרוב יגיע למסלול במשך 15 שנים, כמעט כל המכשירים כבר החלו לתפקד, ורק שלנו ממשיך לעבוד ללא בעיות. הוא פועל במקביל לגלאי גמא, המייצג למעשה מכשיר אחד איתו, המכסה מגוון רחב של אנרגיות חלקיקים.
- מכיוון שאנו מדברים על התוצאות, אילו משימות מדעיות מבוצעות על ידי מכשירים כאלה?
- נויטרונים הם החלקיקים הרגישים ביותר למימן, ואם האטומים שלו נמצאים בכל מקום בקרקע, הנייטרונים מעוכבים ביעילות על ידי הגרעינים שלהם. על הירח או על מאדים, הם יכולים להיווצר על ידי קרניים קוסמיות גלקטיות או הנפלטות על ידי אקדח נויטרונים מיוחד, ואנו למעשה מודדים את הנייטרונים המוחזרים על ידי הקרקע: ככל שיש פחות כך יש יותר מימן.
ובכן, מימן, בתורו, הם סביר להניח מים, בצורה קפואה טהורה יחסית, או קשורים בהרכב של מינרלים מיובשים. השרשרת פשוטה: נויטרונים - מימן - מים, ולכן המשימה העיקרית של גלאי הניטרונים שלנו היא דווקא החיפוש אחר עתודות מים.
אנו אנשים מעשיים, וכל העבודה הזו נעשית למשימות מאוישות עתידיות לאותו ירח או מאדים, להתפתחותן. אם אתה נוחת עליהם, אז מים, כמובן, הם המשאב המשמעותי ביותר שיהיה צורך להעביר או לחלץ באופן מקומי. ניתן להשיג חשמל מפאנלים סולאריים או ממקורות גרעיניים. המים קשים יותר: למשל המטען העיקרי שעל ספינות משא להעביר היום ל- ISS הוא מים. בכל פעם הם לוקחים אותו 2–2.5 טון.
גלאי נויטרונים LEND
שימוש: חללית סיור ירח (NASA), 2009 ועד היום. משקל: 26.3 ק ג. צריכת חשמל: 13W התוצאות העיקריות: גילוי מאגרי מים פוטנציאליים בקוטב הדרומי של הירח; בניית מפה גלובלית של קרינת נויטרונים של הירח ברזולוציה מרחבית של 5-10 קילומטרים.
מקסים מוקרוסוב: “ב- LEND כבר השתמשנו בקולימטור המבוסס על בורון 10 ופוליאתילן, החוסם נויטרונים בצידי שדה הראייה של המכשיר. זה יותר מהכפיל את מסת הגלאי, אבל זה איפשר להשיג רזולוציה גדולה יותר בעת תצפית על פני הירח - אני חושב שזה היה היתרון העיקרי של המכשיר, שאפשר לנו לעקוף שוב את עמיתינו מלוס אלאמוס.
- כמה מכשירים כאלה כבר יוצרו? וכמה מתוכנן?
- קל לרשום אותם: הם כבר מפעילים HAND באודיסאה של מאדים ו- LEND ב- LRO הירח, DAN על רובר ה- Curiosity, כמו גם BTN-M1 המותקן ב- ISS. כדאי להוסיף לזה את גלאי NS-HEND, שנכלל בחקירה הרוסית "פובוס-גרנט" ולמרבה הצער אבד יחד איתו. כעת, בשלבי מוכנות שונים, יש לנו עוד ארבעה מכשירים כאלה.
BTN-M1. צילום: מכון מחקר החלל RAS
הראשון מהם - בקיץ הבא - יטיס את גלאי FREND, הוא יהפוך לחלק מהמשימה המשותפת עם ExoMars של האיחוד האירופי. משימה זו הינה בקנה מידה גדול מאוד, היא תכלול מסלול, נחיתה ורכב קטן, אשר יושקו בנפרד במהלך 2016-2018. FREND יעבוד על בדיקה המקיפה, ועליה אנו משתמשים באותו קולימטור כמו ב- LEND הירחי כדי למדוד את תכולת המים במאדים באותו דיוק שבו הוא נעשה עבור הירח. בינתיים, יש לנו נתונים אלה למאדים רק בקירוב די גס.
ספקטרומטר הגאמה והניוטרונים של מרקוריאן (MGNS), שיפעל על בדיקת BepiColombo, כבר מזמן מוכן ונמסר לשותפינו באירופה. מתוכנן שהשיגור יתקיים בשנת 2017, בעוד שבדיקות הוואקום התרמי האחרון של המכשיר כבר נערכות במסגרת החללית.
אנו מכינים גם מכשירים למשימות רוסיות-אלה שני גלאי ADRON, שיפעלו כחלק מרכבי הירידה לונה-גלוב, ולאחר מכן לונה-רסורס. בנוסף, גלאי BTN-M2 פועל. היא לא רק תערוך תצפיות על סיפון ה- ISS, אלא גם תאפשר לעצב שיטות וחומרים שונים להגנה אפקטיבית על אסטרונאוטים ממרכיב הניוטרונים של הקרינה הקוסמית.
גלאי נויטרונים BTN-M1
שימוש: תחנת חלל בינלאומית (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA וכו '), מאז 2007. משקל: 9.8 ק ג. צריכת חשמל: 12.3W התוצאות העיקריות: נבנו מפות של שטפי נויטרונים בסביבת ה- ISS, מצב הקרינה בתחנה הוערך בקשר עם פעילות השמש, נערך ניסוי לרישום התפרצויות קרן גמא קוסמיות.
מקסים מוקרוסוב: "לאחר שעסקנו בפרויקט הזה, הופתענו למדי: אחרי הכל, למעשה, צורות קרינה שונות הן חלקיקים שונים, כולל אלקטרונים ופרוטונים ונייטרונים. יחד עם זאת, התברר כי מרכיב הניוטרונים של מפגע הקרינה טרם נמדד כראוי, וזו צורה מסוכנת במיוחד שלו, מכיוון שקשה מאוד לסנן נויטרונים בשיטות קונבנציונאליות ".
- עד כמה המכשירים האלה עצמם יכולים להיקרא רוסית? האם חלקם של אלמנטים וחלקי הייצור המקומי גבוה בהם?
- הוקמה כאן ייצור מכני מן המניין, ב- IKI RAS. יש לנו גם את כל מתקני הבדיקה הדרושים: מעמד הלם, עמדת רטט, תא ואקום תרמי ותא לבדיקת תאימות אלקטרומגנטית … למעשה, אנו זקוקים לייצור צד שלישי בלבד עבור רכיבים בודדים - למשל, מעגלים מודפסים. שותפים ממכון המחקר לטכנולוגיות אלקטרוניות ומחשבים (NIITSEVT) ומספר ארגונים מסחריים מסייעים לנו בכך.
בעבר, כמובן, למכשירים שלנו היו הרבה, כ -80%, מרכיבים מיובאים. עם זאת, כעת המכשירים החדשים שאנו מייצרים מורכבים כמעט לחלוטין מרכיבים ביתיים. אני חושב שבעתיד הקרוב לא יהיו בו יותר מ -25% מהיבוא, ובעתיד נוכל להיות תלויים אפילו פחות בשותפים זרים.
אני יכול לומר שמיקרואלקטרוניקה ביתית עשתה קפיצת מדרגה של ממש בשנים האחרונות. לפני שמונה שנים, בארצנו כלל לא יוצרו לוחות אלקטרוניים המתאימים למשימות שלנו. עכשיו ישנם מפעלים של זלנוגרד "אנגסטרם", "אלביס" ו"מילנדר ", יש את Voronezh NIIET - הבחירה מספיקה. היה לנו קל יותר לנשום.
הדבר הפוגע ביותר הוא התלות המוחלטת ביצרני גבישי הנצנץ לגלאים שלנו. למיטב ידיעתי, ניסיונות לגדל אותם באחד ממכוני צ'רנוגלובקה שליד מוסקבה, אך הם עדיין לא הצליחו להשיג את המידות והנפחים הנדרשים של קריסטל על טהור. לכן, בהקשר זה, אנו עדיין צריכים להסתמך על שותפים אירופיים, ליתר דיוק, על החשש של סן גוביין. עם זאת, בשוק זה החשש הוא מונופוליסט גמור, ולכן העולם כולו נשאר בעמדה תלויה.
