الروس على المريخ

الروس على المريخ
الروس على المريخ

فيديو: الروس على المريخ

فيديو: الروس على المريخ
فيديو: صادرات الأسلحة الروسية تحقق الهدف 2024, مارس
Anonim
الروس على المريخ
الروس على المريخ

إن اكتشاف المياه على المريخ والقمر من قبل المسابير الأوروبية والأمريكية هو في المقام الأول ميزة للعلماء الروس

خلف التقارير المنتظمة عن المزيد والمزيد من الاكتشافات الجديدة التي تقوم بها البعثات الأوروبية والأمريكية ، فإنه يفلت من انتباه الجمهور لأن العديد من هذه الاكتشافات قد تمت بفضل عمل العلماء والمهندسين والمصممين الروس. من بين هذه الاكتشافات ، يمكن للمرء أن يسلط الضوء بشكل خاص على اكتشاف آثار المياه على الأقرب إلينا ، وكما بدا سابقًا ، الأجرام السماوية الجافة تمامًا - القمر والمريخ. كانت أجهزة الكشف عن النيوترونات الروسية ، التي تعمل على الأجهزة الأجنبية ، هي التي ساعدت في العثور على الماء هنا ، وستساعد في المستقبل في توفير الرحلات المأهولة. أخبر مكسيم موكروسوف ، رئيس مختبر أجهزة الفيزياء النووية في معهد أبحاث الفضاء (IKI) ، RAS ، الكوكب الروسي لماذا تفضل وكالات الفضاء الغربية أجهزة الكشف عن النيوترونات الروسية.

- المركبات الفضائية - التي تدور في المدار ، والهبوط ، والمركبات الجوالة - تحمل مجموعات كاملة من الأدوات: مقاييس الطيف ، ومقاييس الارتفاع ، وكروماتوغرافيا الغاز ، وما إلى ذلك. لماذا تعتبر أجهزة الكشف عن النيوترونات في العديد منها روسية؟ ما هو سبب ذلك؟

- يعود ذلك إلى انتصار مشاريعنا في المناقصات المفتوحة التي ينفذها منظمو مثل هذه المهمات. مثل منافسينا ، نقدم عرضًا ونحاول إثبات أن أجهزتنا مثالية للجهاز المحدد. والآن نجحنا عدة مرات.

منافسنا المعتاد في مثل هذه المسابقات هو مختبر لوس ألاموس الوطني ، وهو نفس المختبر الذي تم فيه تنفيذ مشروع مانهاتن وتم إنشاء أول قنبلة ذرية. ولكن ، على سبيل المثال ، تمت دعوة مختبرنا بشكل خاص لصنع كاشف نيوتروني لعربة MSL (Curiosity) الجوالة ، بعد أن علمنا بالتكنولوجيا الجديدة التي لدينا. صُمم DAN للمركبة الجوالة الأمريكية ، وأصبح أول كاشف نيوتروني مع توليد جسيم نشط. يتكون في الواقع من جزأين - الكاشف نفسه والمولد ، حيث تصطدم الإلكترونات المتسارعة بسرعات عالية جدًا بهدف التريتيوم ، وفي الواقع ، يحدث تفاعل نووي حراري كامل وإن كان مصغرًا مع إطلاق النيوترونات.

لا يعرف الأمريكيون كيفية صنع مثل هذه المولدات ، لكن تم إنشاؤها بواسطة زملائنا من معهد موسكو لأبحاث الأتمتة الذي سمي على اسم Dukhov. في الحقبة السوفيتية ، كانت مركزًا رئيسيًا حيث تم تطوير الصمامات للرؤوس الحربية النووية ، واليوم جزء من منتجاتها للأغراض المدنية والتجارية. بشكل عام ، يتم استخدام هذه الكواشف مع المولدات ، على سبيل المثال ، في استكشاف احتياطيات النفط - تسمى هذه التقنية بتسجيل النيوترون. لقد اتخذنا هذا النهج واستخدمناه للعربة الجوالة ؛ حتى الآن لم يقم أحد بهذا.

كاشف النيوترون النشط DAN

الاستعمال: مختبر علوم المريخ / مركبة كيوريوسيتي (ناسا) ، 2012 حتى الآن. الوزن: 2.1 كجم (كاشف النيوترون) ، 2.6 كجم (مولد النيوترون). استهلاك الطاقة: 4.5 وات (كاشف) ، 13 وات (مولد). أهم النتائج: الكشف عن المياه المقيدة في الأرض على عمق متر واحد على طول مسار العربة الجوالة.

مكسيم موكروسوف: "على طول المسار البالغ طوله 10 كيلومترات تقريبًا الذي تجتازه العربة الجوالة ، تم العثور على المياه في الطبقات العليا من التربة عادةً بنسبة 2-5٪. ومع ذلك ، في مايو من هذا العام ، عثر على منطقة بها إما كمية أكبر من الماء ، أو توجد فيها بعض المواد الكيميائية غير العادية. تم نشر العربة الجوالة وإعادتها إلى مكان مشبوه.ونتيجة لذلك ، اتضح أن التربة هناك غير عادية حقًا للمريخ وتتكون أساسًا من أكسيد السيليكون ".

- مع الجيل ، أصبح كل شيء واضحًا تقريبًا. وكيف يتم الكشف عن النيوترونات نفسها؟

- نكتشف نيوترونات منخفضة الطاقة مع عدادات تناسبية تعتمد على الهيليوم 3 - تعمل في DAN و LEND و MGNS وجميع أجهزتنا الأخرى. يقوم النيوترون المحاصر في الهليوم -3 "بتقسيم" نواته إلى جسيمين ، والتي يتم تسريعها بعد ذلك في مجال مغناطيسي ، مما يؤدي إلى تفاعل الانهيار الجليدي ، وعند الخروج ، نبضة تيار (إلكترونات).

صورة
صورة

مكسيم موكروسوف وسيرجي كابيتسا. الصورة: من الأرشيف الشخصي

يتم الكشف عن النيوترونات عالية الطاقة في جهاز التلألؤ بواسطة الومضات التي تولدها عندما تصطدم به - عادة ما تكون من البلاستيك العضوي ، مثل stilbene. حسنًا ، يمكن لأشعة جاما اكتشاف البلورات على أساس اللانثانم والبروم. في الوقت نفسه ، ظهرت بلورات أكثر كفاءة تعتمد على السيريوم والبروم مؤخرًا ، نستخدمها في أحد أحدث أجهزة الكشف لدينا ، والتي ستطير إلى عطارد العام المقبل.

- ولماذا يتم اختيار أجهزة الطيف الغربية في نفس المسابقات المفتوحة تمامًا لوكالات الفضاء الغربية ، والأدوات الأخرى غربية أيضًا ، وكاشفات النيوترونات روسية مرارًا وتكرارًا؟

- بشكل عام ، الأمر كله يتعلق بالفيزياء النووية: في هذا المجال ، ما زلنا واحدة من الدول الرائدة في العالم. لا يتعلق الأمر بالأسلحة فحسب ، بل يتعلق أيضًا بكمية التقنيات ذات الصلة التي يشارك فيها علماؤنا. حتى خلال الحقبة السوفيتية ، تمكنا من تحقيق مثل هذا الأساس الجيد هنا لدرجة أنه حتى في التسعينيات لم يكن من الممكن أن نفقد كل شيء تمامًا ، لكننا اليوم نعمل على زيادة الوتيرة مرة أخرى.

يجب أن يكون مفهوما أن الوكالات الغربية نفسها لا تدفع سنتا لهذه الأجهزة لدينا. كل منهم مصنوع من أموال روسكوزموس ، كمساهمة منا في البعثات الخارجية. في مقابل ذلك ، نحصل على مكانة عالية من المشاركين في مشاريع استكشاف الفضاء الدولية ، بالإضافة إلى الوصول المباشر ذي الأولوية إلى البيانات العلمية التي تجمعها أجهزتنا.

ننقل هذه النتائج بعد المعالجة ، وبالتالي ، فإننا نعتبر بحق المؤلفين المشاركين لجميع النتائج التي تم التوصل إليها بفضل أجهزتنا. لذلك ، فإن جميع الأحداث البارزة مع اكتشاف وجود الماء على المريخ والقمر هي ، إن لم يكن بالكامل ، نتائجنا في كثير من النواحي.

يمكننا مرة أخرى أن نتذكر أحد كواشفنا الأولى ، HEND ، والذي لا يزال يعمل على متن مسبار أوديسي المريخ الأمريكي. بفضله تم تجميع خريطة محتوى الهيدروجين في الطبقات السطحية للكوكب الأحمر لأول مرة.

هند مطياف النيوترون

الاستعمال: المركبة الفضائية Mars Odyssey (NASA) ، من 2001 حتى الوقت الحاضر. الوزن: 3، 7 كجم. استهلاك الطاقة: 5.7 وات. النتائج الرئيسية: خرائط خطوط العرض العليا لتوزيع الجليد المائي في شمال وجنوب المريخ بدقة تبلغ حوالي 300 كيلومتر ، ومراقبة التغيرات الموسمية في القمم القطبية.

مكسيم موكروسوف: "بدون تواضع زائف ، أستطيع أن أقول إنه في أوديسي المريخ ، التي ستظل قريبًا في المدار لمدة 15 عامًا ، بدأت جميع الأدوات تقريبًا في التعطل ، ولا يزال لدينا فقط العمل دون مشاكل. إنه يعمل جنبًا إلى جنب مع كاشف جاما ، ويمثل بفعالية أداة واحدة معه ، ويغطي نطاقًا واسعًا من طاقات الجسيمات."

- بما أننا نتحدث عن النتائج فما نوع المهام العلمية التي تؤديها هذه الأجهزة؟

- النيوترونات هي الجسيمات الأكثر حساسية للهيدروجين ، وإذا كانت ذراتها موجودة في أي مكان في التربة ، فإن النيوترونات يتم تثبيطها بشكل فعال بواسطة نواتها. على القمر أو المريخ ، يمكن إنشاؤها بواسطة الأشعة الكونية المجرية أو انبعاثها بواسطة مدفع نيوتروني خاص ، ونحن في الواقع نقيس النيوترونات المنعكسة في التربة: كلما قل عددها ، زاد الهيدروجين.

حسنًا ، الهيدروجين ، بدوره ، هو على الأرجح ماء ، إما في صورة مجمدة نقية نسبيًا ، أو مرتبطًا بتكوين المعادن المائية. السلسلة بسيطة: النيوترونات - الهيدروجين - الماء ، وبالتالي فإن المهمة الرئيسية لكاشفات النيوترونات لدينا هي على وجه التحديد البحث عن احتياطيات المياه.

نحن أشخاص عمليون ، ويتم كل هذا العمل لمهام مأهولة في المستقبل إلى نفس القمر أو المريخ ، من أجل تنميتها. إذا هبطت عليها ، فإن الماء ، بالطبع ، هو أهم مورد يحتاج إما إلى إيصاله أو استخراجه محليًا. يمكن الحصول على الكهرباء من الألواح الشمسية أو المصادر النووية. الماء أكثر صعوبة: على سبيل المثال ، الشحنة الرئيسية التي يتعين على سفن الشحن نقلها إلى محطة الفضاء الدولية اليوم هي الماء. في كل مرة يأخذونها 2 - 2.5 طن.

كاشف النيوترون LEND

الاستعمال: المركبة الفضائية المدارية لاستطلاع القمر (ناسا) ، من 2009 حتى الآن. الوزن: 26.3 كجم. استهلاك الطاقة: 13 وات النتائج الرئيسية: اكتشاف احتياطيات المياه المحتملة في القطب الجنوبي للقمر. بناء خريطة عالمية للإشعاع النيوتروني للقمر بدقة مكانية من 5-10 كم.

مكسيم موكروسوف: "في LEND استخدمنا بالفعل ميزاء يعتمد على البورون 10 والبولي إيثيلين ، والذي يحجب النيوترونات على جوانب مجال رؤية الجهاز. لقد ضاعفت كتلة الكاشف بأكثر من الضعف ، لكنها جعلت من الممكن تحقيق دقة أكبر عند مراقبة سطح القمر - أعتقد أن هذه كانت الميزة الرئيسية للجهاز ، والتي سمحت لنا بتجاوز زملائنا من لوس ألاموس مرة أخرى."

- كم عدد هذه الأجهزة التي تم صنعها بالفعل؟ وكم مخطط؟

- من السهل إدراجها: فهي تعمل بالفعل يدويًا على Mars Odyssey و LEND على القمر LRO ، و DAN على مركبة Curiosity ، بالإضافة إلى BTN-M1 المثبتة على محطة الفضاء الدولية. يجدر إضافة كاشف NS-HEND إلى هذا ، والذي تم تضمينه في المسبار الروسي "Phobos-Grunt" ، ولسوء الحظ ، فقد معه. الآن ، في مراحل مختلفة من الاستعداد ، لدينا أربعة أجهزة أخرى من هذا القبيل.

صورة
صورة

BTN-M1. الصورة: معهد أبحاث الفضاء RAS

أولهم - الصيف المقبل - سوف يطير بكاشف FREND ، وسيصبح جزءًا من المهمة المشتركة مع EU ExoMars. هذه المهمة واسعة النطاق للغاية ، وستتضمن مركبة مدارية ومركبة هبوط ومركبة جوالة صغيرة ، والتي سيتم إطلاقها بشكل منفصل خلال 2016-2018. ستعمل FREND على مسبار يدور حوله ، ونستخدم فيه نفس أداة الموازاة الموجودة في LEND LEND لقياس محتوى الماء على المريخ بنفس الدقة التي تم بها ذلك للقمر. في غضون ذلك ، لدينا هذه البيانات الخاصة بالمريخ فقط في تقريب تقريبي إلى حد ما.

لطالما كان مطياف جاما والنيوترون الميركوريان (MGNS) ، الذي سيعمل على مسبار BepiColombo ، جاهزًا منذ فترة طويلة وتم تسليمه إلى شركائنا الأوروبيين. ومن المقرر أن يتم الإطلاق في عام 2017 ، بينما تجري بالفعل اختبارات الفراغ الحراري الأخيرة للأداة كجزء من المركبة الفضائية.

نقوم أيضًا بإعداد أدوات للمهام الروسية - هذان كاشفان ADRON ، سيعملان كجزء من مركبات هبوط Luna-Glob ، ثم Luna-Resurs. بالإضافة إلى ذلك ، كاشف BTN-M2 قيد التشغيل. فهي لن تجري عمليات رصد على متن محطة الفضاء الدولية فحسب ، بل ستجعل من الممكن أيضًا وضع طرق ومواد مختلفة لحماية فعالة لرواد الفضاء من المكون النيوتروني للإشعاع الكوني.

كاشف النيوترون BTN-M1

الاستعمال: محطة الفضاء الدولية (Roscosmos ، NASA ، ESA ، JAXA ، إلخ) ، منذ عام 2007. الوزن: 9.8 كجم. استهلاك الطاقة: 12.3 واط النتائج الرئيسية: تم إنشاء خرائط لتدفق النيوترونات في محيط محطة الفضاء الدولية ، وتم تقييم حالة الإشعاع في المحطة فيما يتعلق بنشاط الشمس ، وتجري تجربة لتسجيل رشقات أشعة غاما الكونية.

مكسيم موكروسوف: "بعد أن شاركنا في هذا المشروع ، فوجئنا تمامًا: بعد كل شيء ، في الواقع ، الأشكال المختلفة للإشعاع هي جزيئات مختلفة ، بما في ذلك الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. في الوقت نفسه ، اتضح أن المكون النيوتروني لخطر الإشعاع لم يتم قياسه بشكل صحيح حتى الآن ، وهذا شكل خطير بشكل خاص ، لأنه من الصعب للغاية فحص النيوترونات باستخدام الطرق التقليدية ".

- إلى أي مدى يمكن تسمية هذه الأجهزة نفسها بالروسية؟ هل نصيب عناصر وأجزاء الإنتاج المحلي مرتفع فيها؟

- تم إنشاء إنتاج ميكانيكي كامل هنا ، في IKI RAS. لدينا أيضًا جميع مرافق الاختبار اللازمة: حامل الصدمات ، وحامل الاهتزاز ، وغرفة الفراغ الحراري ، وغرفة لاختبار التوافق الكهرومغناطيسي … في الواقع ، نحتاج فقط إلى إنتاج طرف ثالث للمكونات الفردية - على سبيل المثال ، لوحات الدوائر المطبوعة. يساعدنا شركاء من معهد أبحاث التكنولوجيا الإلكترونية والحاسوب (NIITSEVT) وعدد من المؤسسات التجارية في ذلك.

في السابق ، بالطبع ، كانت أدواتنا تحتوي على الكثير ، حوالي 80 ٪ ، من المكونات المستوردة. ومع ذلك ، يتم الآن تجميع الأجهزة الجديدة التي ننتجها بالكامل تقريبًا من المكونات المحلية. أعتقد أنه في المستقبل القريب لن يكون هناك أكثر من 25٪ من الواردات فيها ، وفي المستقبل سنكون قادرين على الاعتماد بدرجة أقل على الشركاء الأجانب.

أستطيع أن أقول إن الإلكترونيات الدقيقة المحلية قد حققت قفزة حقيقية إلى الأمام في السنوات الأخيرة. قبل ثماني سنوات ، في بلدنا ، لم يتم إنتاج اللوحات الإلكترونية المناسبة لمهامنا على الإطلاق. الآن هناك شركات Zelenograd "Angstrem" و "Elvis" و "Milandr" ، هناك Voronezh NIIET - الخيار كافٍ. أصبح التنفس أسهل بالنسبة لنا.

الشيء الأكثر هجومًا هو الاعتماد المطلق على مصنعي بلورات وميض لأجهزة الكشف الخاصة بنا. على حد علمي ، تُبذل محاولات لزراعتها في أحد معاهد Chernogolovka بالقرب من موسكو ، لكنها لم تنجح بعد في تحقيق الأبعاد والأحجام المطلوبة من الكريستال الفائق النقاء. لذلك ، في هذا الصدد ، لا يزال يتعين علينا الاعتماد على الشركاء الأوروبيين ، بشكل أكثر دقة ، على اهتمام سان جوبان. ومع ذلك ، فإن القلق في هذا السوق هو احتكار كامل ، وبالتالي يظل العالم كله في وضع تابع.

موصى به: