Наука и технологии России

Вход Регистрация

Марс: всё красное и мокрое

Наш сосед по Солнечной системе красный. Это вам расскажет каждый школьник, а отличник присовокупит: из-за обилия оксида железа. А вот насколько Марс мокрый? Ответ интересен не только теоретикам. Ведь будущим колонизаторам понадобится кислород, питьё и горючее на обратный путь. Данные об H2О с радаров на орбите слишком расплывчаты, поэтому планету решили бомбардировать нейтронами. В космических угодьях бога войны земляне запустили самую настоящую термоядерную реакцию – по счастью, не цепную, катастрофы не предвидится, беспокоиться не о чем. Тревогу вызывает скорее затор с финансированием Роскосмоса на новые приборы для марсианских экспедиций. Где растворяются потоки денег и элементарных частиц, STRF.ru выяснял на пресс-конференции в Институте космических исследований РАН.

Максим Литвак
Максим Литвак в Штатах жил по марсианскому хронометражу

Что нашли?

За несколько месяцев ровер Curiosity проехал около 400 метров, а российский прибор, предназначенный для поиска воды, провёл 120 измерений.

«Первые 90 дней наша команда буквально жила в лаборатории реактивного движения НАСА в Лос-Анджелесе. Марсианский день не совпадает с земным, так что иногда приходилось работать по ночам. Теперь мы вернулись в Москву и управляем прибором в удалённом режиме», – рассказал Максим Литвак, ведущий научный сотрудник лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН.

Эксперименты показали, что прародительница жизни распределена под поверхностью кратера Гейла неравномерно. Учёные даже предполагают, что марсоход высадился в русле высохшего ручья.

В верхнем слое грунта воды нашлось около полупроцента по массе – меньше, чем на поверхности Сахары. Это сопоставимо только с пустыней Атакама в Чили, самой сухой областью на Земле. А вот на глубине содержание воды значительное: по осторожным оценкам – больше 4 процентов по массе. Есть только одна точка, где данные на поверхности и в глубине почти совпадают и близки к 2 процентам. Там равнина обнажена.

Прибора_ХЕНД_на_борту_марсианского_спутника_Одиссей
Данные российского прибора ХЕНД на борту марсианского спутника «Одиссей» указывали на содержание в кратере Гейла около 5 процентов воды по массе

Верхний слой поверхности подвержен постоянным изменениям. Там дуют ветры и бушуют пылевые бури, днём он нагревается, ночью остывает. Эта информация интересна скорее планетарным климатологам. Но грунт на глубине нескольких десятков сантиметров интересен уже с точки зрения эволюции Марса. Узнав больше о распределении воды и таких породообразующих элементов, как железо и хлор, мы сможем заглянуть в прошлое Красной планеты и выяснить перипетии её развития.

Как ищут?

Прибор «Динамическое альбедо нейтронов» состоит из генератора и детектора. Нейтронный генератор создан во Всероссийском научно-исследовательском Институте автоматики имени Духова. Изначально аппарат использовали в качестве «запала» для ядерного оружия. Потом перевели на гражданскую тематику: нейтронный каротаж при бурении скважин, поиск нефти и газа, обнаружение взрывчатых веществ в багаже авиапассажиров. Теперь прибор служит и для межпланетных исследований. Подобные генераторы производят 5–7 компаний в США, Франции и Китае, но представители NASA отдали предпочтение российской технике.

Нейтронный_генератор_детекторы
Нейтронный генератор расположен по правому, а детектор – по левому борту Curiosity

В генераторе проходит термоядерная реакция – конечно, не цепная, речь не о бомбе. Дейтерий сливается с тритием, и прибор короткими импульсами испускает нейтроны с высокой энергией 14 мэгаэлектронвольт – не меньше 10 миллионов частиц за одну микросекунду. Импульсы могут идти как в одиночном режиме, так и с частотой до 10 Герц. Нейтроны проникают в грунт планеты на глубину до двух метров. Дальше их судьба разнится. Либо ядро какого-то элемента захватывает нейтрон, либо он при столкновении с ядром теряет часть энергии и летит дальше. Этот процесс называют замедлением или термализацией нейтронов.

Игорь_Митрофанов
Игорь Митрофанов уподобил водород на Марсе автомобилям в Москве

Чем легче ядро, с которым столкнулся нейтрон, тем больше энергии он способен передать атому. Поэтому наиболее эффективно замедление нейтронов происходит на ядрах водорода, легчайшего химического элемента, где протон всего один. Массы нейтрона и протона практически идентичны, и нейтрон при столкновении с положительно заряженным собратом теряет примерно половину энергии.

– Чем больше водорода, тем меньше энергии. Похоже на пробки в Москве. Только там от количества машин зависит потеря скорости. А энергия убывает не кинетическая – скорее нервная, – пошутил Игорь Митрофанов, заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН. Прибор «ДАН» создавали под его руководством.

Всего в грунте поглощается около 60 процентов нейтронов. Оставшаяся часть выходит обратно на поверхность. Там их регистрирует приёмник нейтронного излучения. Измерения идут с помощью блока детекторов. Их два: один фиксирует более быстрые нейтроны, другой – менее быстрые. По соотношению можно узнать процентное содержание водорода в грунте. Именно водорода. Все выводы о воде гадательны, но уверенность в них велика.

Прибор позволяет заглянуть на глубину одного метра и достоверно судить о слое 50–70 сантиметров. Все данные сопоставляют с расчётными моделями, предсказаниями ядерной теории. Поэтому точность результатов зависит не только от чувствительности аппаратуры, но и от совершенства математического аппарата.


Параметр задержки излучения тепловых нейтронов менялся вдоль трассы марсохода

Куда деньги дели?

На январь 2016 года намечен первый этап европейской миссии «ЭкзоМарс». Предполагается, что на орбитальном марсианском аппарате будет два комплекса российских приборов. Первый – усовершенствованная версия лунного нейтронного телескопа. Сейчас карта распространения воды на Марсе имеет разрешение 300 на 300 километров, новая методика позволит увеличить этот показатель в 100 раз. Второй прибор позволит изучить атмосферу и состав поверхности Марса. Несколько спектрометров просканируют планету в ближнем инфракрасном диапазоне и в ближнем ультрафиолете. Прототип – эксперимент «Русалка» на Международной космической станции.

Лев_Зелёный
Институт Льва Зелёного оказался на границе двух экономик – рыночной и командно-административной

Вот только денег на приборы до сих пор нет, и появятся они не раньше весны 2013 года.

«Мы испытываем беспокойство и тревогу в связи с отсутствием финансирования от Роскосмоса, – заявил Лев Зелёный, директор ИКИ РАН. – Переговоры идут уже больше года, но мы до сих пор не получили на изготовление приборов ни рубля. Это очень печально и сильно осложняет работу.

Средства-то есть, и они достаточные: это страховка, полученная после гибели аппарата «Фобос-грунт». Но мы не можем получить эти деньги, пока не подписано официальное соглашение с Европейским космическим агентством. Хочется верить, что это произойдёт в декабре. Но тогда наше соглашение с Роскосмосом будет подписано только весной.

Мне кажется, имеющиеся финансовые законы несколько забюрократизированы. Мы носим «гордый» статус бюджетного учреждения и даже не можем брать кредит в банке, как НПО имени Лавочкина, например».

«Наш институт на границе двух экономик: внизу – рыночная, вверху – командно-административная, – добавил Игорь Митрофанов, заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН. – Наши партнёры хотят от нас денег, никто комплектацию не будет поставлять, пока мы не заплатим. А Роскосмос полагает, что платить в назначенные сроки совершенно необязательно».

РЕЙТИНГ

4.75
голосов: 8

Галереи

Миссия Curiosity

Марсоход Curiosity за два земных года должен собрать информацию для ответа на сакраментальный вопрос «Есть ли жизнь на Марсе?». Есть на борту ровера и российский прибор «Динамическое альбедо нейтронов» для поиска воды в грунте Красной планеты.

13 фото

Обсуждение