Panemuan banyu ing Mars lan Bulan dening probe Eropa lan Amerika utamane minangka manfaat para ilmuwan Rusia.
Ing mburi laporan reguler babagan panemuan liyane lan luwih akeh sing ditindakake dening misi Eropa lan Amerika, ora ana perhatian masarakat manawa akeh panemuan kasebut amarga karya ilmuwan, insinyur lan desainer Rusia. Antarane panemuan kasebut, siji bisa mbedakake panemuan jejak banyu sing paling cedhak karo kita lan, kaya sing katon sadurunge, benda-benda langit sing garing - Bulan lan Mars. Detektor neutron Rusia, sing nggarap kendaraan manca, sing mbantu nemokake banyu ing kene, lan ing mangsa ngarep bakal mbantu nyedhiyakake ekspedisi berawak. Maxim Mokrousov, PhD ing Fisika lan Matematika, ngandhani Planet Rusia kenapa lembaga antariksa Barat luwih seneng detektor neutron Rusia.
- Spacecraft - loro orbit, lan keturunan, lan rovers planet - nggawa kabeh set instrumen: spektrometer, altimeter, kromatografi gas, lan sapiturute. Kenapa detektor neutron ing akeh wong Rusia? Apa hubungane karo?
- Iki amarga kamenangan proyek kita ing tender mbukak sing dianakake dening penyelenggara misi kasebut. Kaya pesaing kita, kita ngirim tawaran lan nyoba mbuktekake manawa piranti kita optimal kanggo piranti iki. Lan saiki kaping pirang-pirang kita wis sukses.
Saingan biasa kita ing kompetisi kasebut yaiku Laboratorium Nasional Los Alamos, sing padha karo Proyek Manhattan lan bom atom pisanan digawe. Nanging, contone, laboratorium kita diundang khusus kanggo nggawe detektor neutron kanggo rover MSL (Curiosity), sawise sinau babagan teknologi anyar sing kita duwe. Digawe kanggo rover Amerika Mars, DAN dadi detektor neutron pisanan kanthi generasi partikel aktif. Iku bener kasusun saka rong bagéan - detektor dhewe lan generator, kang elektron akselerasi kanggo kacepetan dhuwur banget target tritium lan, ing kasunyatan, reaksi termonuklir lengkap-fledged, sanajan miniatur, ana karo release saka neutron.
Amerika ora ngerti carane nggawe generator kuwi, nanging kita kolega saka Moscow All-Russian Research Institute of Automation dijenengi sawise Dukhov digawe. Sajrone taun-taun Soviet, iki minangka pusat utama ing ngendi "sekering" kanggo hulu ledak nuklir dikembangake, lan saiki sawetara produk kanggo tujuan komersial lan sipil. Umumé, detektor kasebut kanthi generator digunakake, contone, ing eksplorasi cadangan minyak - teknologi iki diarani neutron logging. Kita mung njupuk pendekatan iki lan digunakake kanggo rover; nganti saiki ora ana sing nindakake iki.
Detektor neutron aktif DAN
Dianggo: Mars Science Laboratory / Penasaran (NASA) rover, 2012 kanggo saiki. Bobot: 2,1 kg (detektor neutron), 2,6 kg (generator neutron). Konsumsi daya: 4,5 W (detektor), 13 W (generator). Asil utama: deteksi banyu kaiket ing lemah ing ambane nganti 1 m ing sadawane rute rover.
Maxim Mokrousov: "Sadawane meh kabeh dalan 10 kilometer sing ditutupi dening rover, banyu biasane ditemokake ing lapisan ndhuwur lemah, 2-5%. Nanging, ing Mei taun iki, dheweke kesandhung ing wilayah sing ana banyu luwih akeh, utawa ana bahan kimia sing ora biasa. Rover kasebut diuripake lan bali menyang papan sing curiga. Akibaté, ternyata lemah ing Mars pancen ora biasa lan kasusun utamané saka silikon oksida.
- Kanthi generasi, kabeh iku kira-kira cetha. Lan carane deteksi neutron njupuk Panggonan?
- Kita ndeteksi neutron energi rendah kanthi penghitung proporsi helium-3 - kerjane ing DAN, LEND, MGNS lan kabeh piranti liyane. Neutron sing wis dadi helium-3 "memecah" inti dadi rong partikel, sing banjur dipercepat ing medan magnet, nggawe reaksi longsor lan, ing output, pulsa arus (elektron).
Maxim Mokrousov lan Sergey Kapitsa. Foto: Saka arsip pribadi
Neutron energi dhuwur dideteksi ing scintillator kanthi kelip-kelip sing digawe nalika kena - biasane plastik organik, kayata stilbene. Ya, sinar gamma bisa ndeteksi kristal adhedhasar lanthanum lan bromin. Ing wektu sing padha, kristal sing luwih efisien adhedhasar cerium lan bromin bubar muncul, digunakake ing salah sawijining detektor paling anyar, sing bakal mabur menyang Mercury taun ngarep.
- Nanging kenapa ing kompetisi mbukak sing padha karo agensi antariksa Barat, spektrograf Barat dipilih, instrumen liyane uga Barat, lan detektor neutron dadi Rusia maneh?
- Umume, kabeh babagan fisika nuklir: ing wilayah iki, kita isih tetep dadi salah sawijining negara sing unggul ing donya. Iku ora mung bab gaman, nanging uga babagan massa teknologi sing gegandhengan karo para ilmuwan kita. Malah ing USSR, kita bisa entuk wiwitan apik ing kene, sanajan ing taun 1990-an ora bisa ilang kabeh, nanging saiki kita nambah maneh.
Ing wektu sing padha, kudu dimangerteni manawa agensi Barat dhewe ora mbayar dhuwit kanggo piranti kita iki. Kabeh mau digawe kanggo dhuwit Roskosmos, minangka kontribusi kita kanggo misi manca. Ing ijol-ijolan, kita nampa status dhuwur saka peserta ing proyèk eksplorasi angkasa internasional, lan saliyane - prioritas akses langsung menyang data ilmiah sing instruments kita.
Kita ngirim asil kasebut sawise diproses, mula kita dianggep minangka panulis kabeh temuan sing digawe amarga piranti kita. Mulane, kabeh acara dhuwur-profil karo panemuan saka ngarsane banyu ing Mars lan Bulan, yen ora kabeh, banjur ing akeh bab asil kita.
Kita bisa ngeling-eling maneh salah sawijining detektor pertama, HAND, sing isih operasi ing pesawat US Mars Odyssey probe. Thanks kanggo dheweke, peta isi hidrogen ing lapisan permukaan Planet Abang pisanan disusun.
Spektrometer neutron TANGAN
Dianggo: Mars Odyssey (NASA) pesawat ruang angkasa, 2001 nganti saiki. Bobot: 3,7 kg. Konsumsi daya: 5,7W. Asil utama: peta lintang dhuwur saka distribusi es banyu ing sisih lor lan kidul Mars kanthi resolusi udakara 300 km, pengamatan owah-owahan musiman ing tutup kutub.
Maxim Mokrousov: "Tanpa modesty palsu, aku bisa ngomong yen ing Mars Odyssey, sing wis 15 taun ing orbit, meh kabeh piranti wis wiwit gagal, lan mung kita terus bisa tanpa masalah. Kerjane bebarengan karo detektor gamma, nyatane, makili instrumen siji, nyakup macem-macem energi partikel.
- Amarga kita ngomong babagan asil, tugas ilmiah apa sing ditindakake piranti kasebut?
"Neutron minangka partikel sing paling sensitif marang hidrogen, lan yen atom-atom kasebut ana ing endi wae ing lemah, neutron kasebut kanthi efektif diperlambat dening inti. Ing Bulan utawa Mars, bisa digawe dening sinar kosmik galaksi utawa dipancarake dening bedhil neutron khusus, lan kita bener-bener ngukur neutron sing dibayangke ing lemah: sing kurang, luwih akeh hidrogen.
Inggih, hidrogen, ing giliranipun, paling kamungkinan banyu, salah siji ing wangun beku relatif murni, utawa kaiket ing komposisi mineral hydrated. Rantai kasebut prasaja: neutron - hidrogen - banyu, mula tugas utama detektor neutron kita yaiku nggoleki cadangan banyu.
Kita minangka wong sing praktis, lan kabeh karya iki ditindakake kanggo misi berawak ing mangsa ngarep menyang Bulan utawa Mars sing padha, kanggo eksplorasi. Yen sampeyan ndharat, mula banyu, mesthi, minangka sumber daya sing paling penting sing kudu dikirim utawa diekstrak ing papan kasebut. Listrik bisa diasilake nggunakake panel surya utawa sumber nuklir. Luwih angel karo banyu: contone, kargo utama sing kudu dikirim kapal kargo menyang ISS saiki yaiku banyu. Iki dijupuk 2-2,5 ton saben wektu.
Detektor neutron LEND
Dianggo: Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA), 2009 nganti saiki. Bobot: 26,3 kg. Konsumsi daya: 13 W. Asil utama: panemuan cadangan banyu potensial ing Kutub Kidul Bulan; pambangunan peta global radiasi neutron Bulan kanthi resolusi spasial 5–10 km.
Maxim Mokrousov: "Ing LEND, kita wis nggunakake collimator adhedhasar boron-10 lan poliethelin, sing ngalangi neutron ing sisih pinggir lapangan tampilan instrumen. Iku luwih saka kaping pindho massa detektor, nanging diijini kita entuk resolusi luwih nalika mirsani lumahing Bulan - Aku iki kauntungan utama piranti, kang ngidini kita maneh bypass kolega saka Los Alamos.
- Pira piranti kasebut wis digawe? Lan pira sing direncanakake?
- Gampang kanggo dhaptar: iki wis ngoperasikake HEND ing orbiter Mars Odyssey Martian lan LEND ing LRO lunar, DAN ing rover Penasaran, uga BTN-M1 sing dipasang ing ISS. Sampeyan kudu nambah detektor NS-HAND, sing minangka bagean saka probe Phobos-Grunt Rusia lan, sayangé, ilang. Saiki kita duwe papat piranti liyane ing macem-macem tahap kesiapan.
BTN-M1. Foto: Institut Riset Luar Angkasa Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia
Sing pertama, wis musim panas sabanjure, bakal dadi detektor FREND, sing bakal dadi bagian saka misi ExoMars bebarengan karo EU. Misi iki ambisi banget, bakal kalebu orbiter, lander, lan rover cilik, sing bakal diluncurake kanthi kapisah sajrone 2016-2018. FREND bakal nggarap probe sing ngorbit, lan kita bakal nggunakake collimator sing padha karo LEND lunar kanggo ngukur isi banyu ing Mars kanthi akurasi sing padha karo Bulan. Nganti saiki, kita duwe data iki kanggo Mars mung kanthi perkiraan sing rada kasar.
Mercury Gamma and Neutron Spectrometer (MGNS), sing bakal digunakake ing probe BepiColombo, wis suwe wis siyap lan dipasrahake menyang mitra Eropa kita. Direncanakake peluncuran kasebut bakal ditindakake ing 2017, nalika tes vakum termal pungkasan saka instrumen kasebut wis ditindakake minangka bagean saka pesawat ruang angkasa.
Kita uga nyiapake instrumen kanggo misi Rusia - iki rong detektor ADRON sing bakal digunakake minangka bagean saka kendaraan turunan Luna-Glob, banjur Luna-Resource. Kajaba iku, detektor BTN-M2 aktif. Ora mung bakal nindakake pengamatan ing ISS, nanging uga bakal nggawe macem-macem cara lan bahan kanggo nglindhungi astronot kanthi efektif saka komponen neutron radiasi kosmik.
Detektor neutron BTN-M1
Dianggo: Stasiun Luar Angkasa Internasional (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA, lsp.), wiwit 2007. Bobot: 9,8 kg. Konsumsi daya: 12,3W. Asil utama: peta fluks neutron ing sacedhake ISS dibangun, kahanan radiasi ing stasiun kasebut ditaksir gegayutan karo aktivitas Srengenge, eksperimen ditindakake kanggo ndeteksi bledosan sinar gamma kosmik.
Maxim Mokrousov: "Sawise njupuk proyek iki, kita rada kaget: sawise kabeh, nyatane, macem-macem bentuk radiasi minangka partikel sing beda, kalebu elektron, proton, lan neutron. Ing wektu sing padha, ternyata durung ana sing bisa ngukur komponen neutron saka bebaya radiasi kanthi bener, lan iki minangka wangun sing mbebayani banget, amarga neutron angel banget kanggo tameng nggunakake cara konvensional.
- Kepiye piranti kasebut bisa diarani Rusia? Apa ana bagean gedhe saka unsur lan bagean produksi domestik ing wong?
- Produksi mekanik lengkap wis diadegake ing kene, ing IKI RAS. Kita uga duwe kabeh fasilitas tes sing dibutuhake: stand kejut, stand geter, ruang vakum termal, lan ruang kompatibilitas elektromagnetik ... Nyatane, kita mung butuh produksi pihak katelu kanggo komponen individu - ucapake, papan sirkuit dicithak. Kita dibantu dening mitra saka Institut Riset Teknik Elektronik lan Komputer (NIITsEVT), sawetara perusahaan komersial.
Sadurunge, mesthi, instrumen kita duwe akeh komponen sing diimpor, nang endi wae udakara 80%. Nanging, saiki piranti anyar sing diprodhuksi wis meh rampung dirakit saka komponen domestik. Aku mikir yen ing mangsa ngarep ora bakal ana luwih saka 25% impor ing wong-wong mau, lan ing mangsa ngarep kita bakal bisa gumantung ing mitra manca.
Aku bisa ngomong yen mikroelektronik domestik wis nggawe lompatan nyata ing taun-taun pungkasan. Wolung taun kepungkur, ing negara kita, ora ana papan elektronik sing cocog kanggo tugas kita. Saiki ana perusahaan Zelenograd "Angstrem", "Elvis" lan "Milandr", ana Voronezh NIIET - pilihan cukup. Dadi luwih gampang kanggo ambegan.
Sing paling ngganggu yaiku katergantungan tanpa syarat marang produsen kristal scintillator kanggo detektor kita. Nalika aku ngerti, nyoba kanggo tuwuh ing salah sawijining institusi ing Chernogolovka cedhak Moskow, nanging nganti saiki dheweke durung bisa nggayuh ukuran sing dibutuhake, volume kristal ultrapure. Mulane, ing babagan iki, kita isih kudu ngandelake mitra Eropa, luwih tepat, babagan keprihatinan Saint-Gobain. Nanging, keprigelan kasebut minangka monopoli lengkap ing pasar iki, mula kabeh jagad tetep ana ing posisi gumantung.