Ugunduzi wa maji kwenye Mars na Mwezi na uchunguzi wa Uropa na Amerika kimsingi ni sifa ya wanasayansi wa Urusi
Nyuma ya ripoti za kawaida za kupatikana mpya na zaidi kufanywa na ujumbe wa Uropa na Amerika, hukwepa tahadhari ya umma kwamba mengi ya uvumbuzi huu yalifanywa kwa shukrani kwa kazi ya wanasayansi wa Urusi, wahandisi na wabunifu. Miongoni mwa uvumbuzi kama huo, mtu anaweza hasha kugundua athari za maji karibu na sisi na, kama ilionekana hapo awali, miili ya angani kavu kabisa - Mwezi na Mars. Ilikuwa wachunguzi wa nyutroni wa Kirusi, wanaofanya kazi kwa vifaa vya kigeni, ambao walisaidia kupata maji hapa, na katika siku zijazo watasaidia kutoa safari za wanadamu. Maxim Mokrousov, Mkuu wa Maabara ya Vifaa vya Fizikia ya Nyuklia katika Taasisi ya Utafiti wa Anga (IKI), RAS, aliiambia Sayari ya Urusi kwanini mashirika ya nafasi ya Magharibi wanapendelea vitambuzi vya neutron vya Urusi.
- Anga za angani - zinazozunguka, kutua, na rovers - hubeba seti nzima ya vyombo: vitazamaji, altimeta, chromatografu za gesi, nk. Kwanini wachunguzi wa nyutroni wengi wao ni Warusi? Ni nini sababu ya hii?
- Hii ni kwa sababu ya ushindi wa miradi yetu kwa zabuni zilizo wazi, ambazo zinafanywa na waandaaji wa ujumbe huo. Kama washindani wetu, tunawasilisha ofa na kujaribu kudhibitisha kuwa kifaa chetu ni bora kwa kifaa kilichopewa. Na sasa tumefanikiwa mara kadhaa.
Mpinzani wetu wa kawaida katika mashindano kama haya ni Maabara ya Kitaifa ya Los Alamos, ile ile ambapo Mradi wa Manhattan ulitekelezwa na bomu la kwanza la atomiki liliundwa. Lakini, kwa mfano, maabara yetu ilialikwa maalum kutengeneza kigunduzi cha neutroni kwa rover ya MSL (Udadisi), baada ya kujifunza juu ya teknolojia mpya ambayo tulikuwa nayo. Iliyoundwa kwa rover ya Amerika, DAN ikawa kigunduzi cha kwanza cha neutroni na kizazi cha chembe hai. Kwa kweli ina sehemu mbili - kichunguzi yenyewe na jenereta, ambayo elektroni ziliharakisha kwa kasi kubwa sana ziligonga shabaha ya tritium na, kwa kweli, athari kamili, japo miniature, mmenyuko wa nyuklia na kutolewa kwa neutroni hufanyika.
Wamarekani hawajui jinsi ya kutengeneza jenereta kama hizo, lakini iliundwa na wenzetu kutoka Taasisi ya Utafiti ya Moscow ya Automation iliyopewa jina la Dukhov. Katika nyakati za Soviet, kilikuwa kituo muhimu ambapo fyuzi za vichwa vya nyuklia zilitengenezwa, na leo sehemu ya bidhaa zake ni kwa sababu za raia, kibiashara. Kwa ujumla, detectors kama hizo zilizo na jenereta hutumiwa, kwa mfano, katika uchunguzi wa akiba ya mafuta - teknolojia hii inaitwa ukataji miti wa neutroni. Tulichukua tu njia hii na kuitumia kwa rover; mpaka sasa hakuna mtu aliyefanya hivi.
Kigunduzi cha neutron kinachofanya kazi DAN
Matumizi: Rover ya Maabara ya Sayansi ya Mars / Udadisi (NASA), 2012 kuwasilisha. Uzito: 2.1 kg (detector ya neutron), 2.6 kg (jenereta ya neutron). Matumizi ya nguvu: 4.5 W (detector), 13 W (jenereta). Matokeo kuu: kugundua maji yaliyofungwa ardhini kwa kina cha m 1 kando ya njia ya rover.
Maxim Mokrousov: "Karibu na njia nzima ya kilomita 10 iliyopitishwa na rover, maji kwenye tabaka za juu za mchanga kawaida yalipatikana 2-5%. Walakini, mnamo Mei mwaka huu, alijikwaa kwenye eneo ambalo kuna maji mengi zaidi, au kemikali zingine zisizo za kawaida zipo. Rover ilipelekwa na kurudishwa mahali pa kutiliwa shaka. Kama matokeo, ikawa kwamba mchanga hapo sio wa kawaida kwa Mars na inajumuisha oksidi ya silicon."
- Pamoja na kizazi, kila kitu ni wazi. Na ugunduzi wa neutron yenyewe hufanyikaje?
- Tunagundua neutroni zenye nguvu ndogo na kaunta sawia kulingana na heliamu-3 - zinafanya kazi katika DAN, LEND, MGNS na vifaa vyetu vingine vyote. Nyutroni iliyonaswa katika heliamu-3 "inavunja" msingi wake katika chembe mbili, ambazo huharakishwa kwenye uwanja wa sumaku, na kutengeneza athari ya Banguko na, wakati wa kutoka, mapigo ya sasa (elektroni).
Maxim Mokrousov na Sergey Kapitsa. Picha: Kutoka kwa kumbukumbu ya kibinafsi
Nyutroni zenye nguvu nyingi hugunduliwa kwenye scintillator na taa ambazo huunda wakati zinaigonga - kawaida plastiki ya kikaboni, kama stilbene. Mionzi ya gamma inaweza kugundua fuwele kulingana na lanthanum na bromini. Wakati huo huo, fuwele zenye ufanisi zaidi kulingana na cerium na bromini zimeonekana hivi karibuni, tunazitumia katika moja ya vipelelezi vyetu vya hivi karibuni, ambavyo vitaruka kwa Mercury mwaka ujao.
- Na bado kwa nini maonyesho ya Magharibi huchaguliwa katika mashindano sawa ya wakala wa nafasi za Magharibi, vyombo vingine pia ni vya Magharibi, na wachunguzi wa neutron ni Urusi mara kwa mara?
- Kwa jumla, yote ni kuhusu fizikia ya nyuklia: katika eneo hili, bado tunabaki kuwa moja ya nchi zinazoongoza ulimwenguni. Sio tu juu ya silaha, bali pia juu ya umati wa teknolojia zinazohusiana ambazo wanasayansi wetu wanahusika. Hata wakati wa enzi ya Soviet, tuliweza kufikia msingi mzuri hapa kwamba hata miaka ya 1990 haikuwezekana kupoteza kila kitu kabisa, lakini leo tunaongeza tena kasi.
Inapaswa kueleweka kuwa wakala wa Magharibi wenyewe hawalipi pesa kwa vifaa hivi vyetu. Zote zimetengenezwa na pesa za Roscosmos, kama mchango wetu kwa ujumbe wa kigeni. Kwa kubadilishana na hii, tunapokea hali ya juu ya washiriki katika miradi ya kimataifa ya utafutaji wa nafasi, na kwa kuongeza, kipaumbele ufikiaji wa moja kwa moja kwa data za kisayansi ambazo vyombo vyetu vinakusanya.
Tunasambaza matokeo haya baada ya usindikaji, kwa hivyo, tunazingatiwa kama waandishi mwenza wa matokeo yote ambayo yalifanywa shukrani kwa vifaa vyetu. Kwa hivyo, hafla zote za hali ya juu na kugundua uwepo wa maji kwenye Mars na Mwezi ni, ikiwa sio kabisa, basi kwa njia nyingi matokeo yetu.
Tunaweza tena kukumbuka mmoja wa wachunguzi wetu wa kwanza, HEND, ambayo bado inafanya kazi kwenye bodi ya uchunguzi wa Amerika ya Odyssey. Ilikuwa shukrani kwake kwamba ramani ya yaliyomo kwenye hidrojeni kwenye tabaka za uso wa Sayari Nyekundu iliundwa kwanza.
HEND spectrometer ya neutroni
Matumizi: Chombo cha angani cha Mars Odyssey (NASA), 2001 hadi sasa. Uzito: 3, 7 kg. Matumizi ya nguvu: 5.7 W. Matokeo makuu: ramani za latitudo za juu za usambazaji wa barafu ya maji kaskazini na kusini mwa Mars na azimio la kilomita 300, uchunguzi wa mabadiliko ya msimu kwenye kofia za mviringo.
Maxim Mokrousov: "Bila upole wa uwongo, naweza kusema kwamba kwenye Mars Odyssey, ambayo hivi karibuni itakuwa kwenye obiti kwa miaka 15, karibu vyombo vyote tayari vimeanza kufanya kazi vibaya, na vyetu tu ndio vinaendelea kufanya kazi bila shida. Inafanya kazi sanjari na kigunduzi cha gamma, inayowakilisha chombo kimoja nayo, inayofunika nguvu nyingi za chembe."
- Kwa kuwa tunazungumza juu ya matokeo, ni aina gani ya majukumu ya kisayansi yanayofanywa na vifaa kama hivyo?
- Neutroni ni chembe nyeti zaidi kwa hidrojeni, na ikiwa atomi zake zipo popote kwenye mchanga, nyutroni zinazuiliwa vyema na viini vyao. Kwenye Mwezi au Mars, zinaweza kuumbwa na miale ya ulimwengu ya glactic au kutolewa na bunduki maalum ya neutron, na kwa kweli tunapima nyutroni zinazoonyeshwa na mchanga: chache ziko, hidrojeni zaidi.
Kweli, hidrojeni, kwa upande wake, ni uwezekano wa maji, ama kwa fomu iliyohifadhiwa safi, au iliyofungwa katika muundo wa madini yenye maji. Mlolongo ni rahisi: nyutroni - hidrojeni - maji, kwa hivyo kazi kuu ya wachunguzi wetu wa neutron ni utaftaji wa akiba ya maji.
Sisi ni watu wa vitendo, na kazi hii yote inafanywa kwa ujumbe wa baadaye wa Mwezi mmoja au Mars, kwa maendeleo yao. Ikiwa unatua juu yao, basi maji, kwa kweli, ndio rasilimali muhimu zaidi ambayo itahitaji kutolewa au kutolewa ndani. Umeme unaweza kupatikana kutoka kwa paneli za jua au vyanzo vya nyuklia. Maji ni ngumu zaidi: kwa mfano, shehena kuu ambayo meli za mizigo zinapaswa kupeleka kwa ISS leo ni maji. Kila wakati wanachukua tani 2-2.5.
KOPESHA detector ya neutron
Matumizi: Kikosi cha angani cha Lunar Reconnaissance Orbiter (NASA), 2009 kuwasilisha. Uzito: 26.3 kg. Matumizi ya Nguvu: 13W Matokeo makuu: ugunduzi wa akiba ya maji inayowezekana kwenye Ncha ya Kusini ya Mwezi; ujenzi wa ramani ya ulimwengu ya mionzi ya neutron ya Mwezi na azimio la anga la 5-10 km.
Maxim Mokrousov: "Katika LEND tayari tumetumia kola inayotegemea boron-10 na polyethilini, ambayo inazuia nyutroni pande za uwanja wa mtazamo wa kifaa. Ilizidisha mara mbili wingi wa kichunguzi, lakini ilifanya iwezekane kufikia azimio kubwa wakati wa kutazama uso wa mwezi - nadhani hii ndiyo faida kuu ya kifaa, ambacho kilituwezesha kupitisha wenzetu kutoka Los Alamos tena."
- Je! Ni vifaa vingapi vimetengenezwa tayari? Na ni kiasi gani kimepangwa?
- Ni rahisi kuorodhesha: tayari zinafanya HAND kwenye Mars Odyssey na LEND kwenye LRO ya mwezi, DAN kwenye rover ya Udadisi, na BTN-M1 iliyowekwa kwenye ISS. Inafaa kuongezea kwa hii kichunguzi cha NS-HEND, ambacho kilijumuishwa katika uchunguzi wa Urusi "Phobos-Grunt" na, kwa bahati mbaya, kilipotea pamoja nacho. Sasa, katika hatua tofauti za utayari, tuna vifaa vingine vinne zaidi.
BTN-M1. Picha: Taasisi ya Utafiti wa Nafasi RAS
Wa kwanza wao - msimu ujao wa joto - ataruka kichunguzi cha FREND, itakuwa sehemu ya utume wa pamoja na EU ExoMars. Ujumbe huu ni mkubwa sana, utajumuisha orbiter, lander, na rover ndogo, ambayo itazinduliwa kando wakati wa 2016-2018. FREND itakuwa ikifanya kazi kwenye uchunguzi unaozunguka, na juu yake tunatumia kola moja kama ile kwenye LEND ya mwandamo kupima yaliyomo kwenye maji kwenye Mars na usahihi sawa na ambayo ilifanywa kwa Mwezi. Kwa wakati huu, tuna data hizi za Mars tu kwa ukadiri mbaya.
Gamma ya Mercurian gamma na nyutroni (MGNS), ambayo itafanya kazi kwenye uchunguzi wa BepiColombo, imekuwa tayari kwa muda mrefu na kukabidhiwa kwa wenzi wetu wa Uropa. Imepangwa kuwa uzinduzi utafanyika mnamo 2017, wakati majaribio ya mwisho ya joto ya chombo tayari yanaendelea kama sehemu ya chombo.
Tunatayarisha pia vyombo vya ujumbe wa Urusi - hizi ni detectors mbili za ADRON, ambazo zitafanya kazi kama sehemu ya magari ya kushuka kwa Luna-Glob, na kisha Luna-Resurs. Kwa kuongeza, detector ya BTN-M2 inafanya kazi. Haitafanya uchunguzi tu kwenye bodi ya ISS, lakini pia itafanya uwezekano wa kufanya njia na vifaa anuwai vya ulinzi mzuri wa wanaanga kutoka kwa sehemu ya neutroni ya mionzi ya ulimwengu.
Kigunduzi cha neutroni cha BTN-M1
Matumizi: Kituo cha Anga cha Kimataifa (Roscosmos, NASA, ESA, JAXA, nk), tangu 2007. Uzito: 9.8 kg. Matumizi ya Nguvu: 12.3W Matokeo makuu: ramani za mtiririko wa neutroni karibu na ISS zilijengwa, hali ya mionzi kwenye kituo ilipimwa kwa uhusiano na shughuli za Jua, jaribio lilikuwa likifanywa kusajili kupasuka kwa gamma-ray ya ulimwengu.
Maxim Mokrousov: "Baada ya kushiriki katika mradi huu, tulishangaa sana: baada ya yote, kwa kweli, aina tofauti za mionzi ni chembe tofauti, pamoja na elektroni, na protoni, na nyutroni. Wakati huo huo, ilibadilika kuwa sehemu ya neutroni ya athari ya mionzi bado haijapimwa vizuri, na hii ni aina ya hatari zaidi, kwa sababu nyutroni ni ngumu sana kuzichunguza kwa kutumia njia za kawaida."
- Je! Vifaa hivi vinaweza kuitwa Kirusi kwa kiwango gani? Je! Sehemu ya vitu na sehemu za uzalishaji wa ndani ziko juu?
- Uzalishaji kamili wa mitambo umeanzishwa hapa, katika IKI RAS. Pia tuna vifaa vyote vya majaribio muhimu: stendi ya mshtuko, standi ya kutetemeka, chumba cha utupu cha mafuta, na chumba cha kupimia utangamano wa umeme … Kwa kweli, tunahitaji tu uzalishaji wa mtu wa tatu kwa vifaa vya kibinafsi - kwa mfano, bodi za mzunguko zilizochapishwa. Washirika kutoka Taasisi ya Utafiti ya Teknolojia ya Elektroniki na Kompyuta (NIITSEVT) na biashara kadhaa za kibiashara hutusaidia na hii.
Hapo awali, kwa kweli, vyombo vyetu vilikuwa na mengi, karibu 80%, ya vifaa kutoka nje. Walakini, sasa vifaa vipya tunavyozalisha karibu vimekusanyika kabisa kutoka kwa vifaa vya ndani. Nadhani katika siku za usoni hakutakuwa na zaidi ya 25% ya uagizaji ndani yao, na katika siku zijazo tutaweza kutegemea hata kidogo kwa washirika wa kigeni.
Ninaweza kusema kwamba vifaa vya ndani vya elektroniki vimeruka mbele katika miaka ya hivi karibuni. Miaka minane iliyopita, katika nchi yetu, bodi za elektroniki zinazofaa kwa kazi zetu hazikutolewa kabisa. Sasa kuna biashara za Zelenograd "Angstrem", "Elvis" na "Milandr", kuna Voronezh NIIET - chaguo ni cha kutosha. Ilikuwa rahisi kwetu kupumua.
Jambo la kukera zaidi ni utegemezi kamili kwa watengenezaji wa fuwele za scintillator kwa wachunguzi wetu. Kwa kadiri ninavyojua, majaribio yanafanywa kukuza yao katika moja ya taasisi za Chernogolovka karibu na Moscow, lakini bado hawajafanikiwa kufikia vipimo na viwango vya kioo cha juu. Kwa hivyo, katika suala hili, bado tunapaswa kutegemea washirika wa Uropa, haswa, juu ya wasiwasi wa Saint-Gobain. Walakini, katika soko hili wasiwasi ni ukiritimba kamili, kwa hivyo ulimwengu wote unabaki katika nafasi tegemezi.
