№ 15 (4055) от 8 апреля 2011:

• Главная тема номера:
  • К 50-летию полета Юрия Гагарина
  • "У каждого мгновенья свой черед..."
  • Нуклотрон ОИЯИ и российско-итальянская миссия в космосе
  • ОИЯИ и этапы "большого" космического пути
  • О сотрудничестве ОИЯИ и ИКИ РАН в исследованиях планет
  • Ярослав Голованов: "Просто очень хороший человек"
  • "Самое трудное и почетное - начинать новое"
• ОИЯИ - Сербия: новые договоренности
• Ученый, патриот, организатор
• Валентину Петровичу Зрелову - 85 лет
• О жилье, зарплате и конфиденциальности
• В честь основания ОИЯИ

Версия № 15 в формате pdf

Главная тема номера

О сотрудничестве ОИЯИ и ИКИ РАН в исследованиях планет

О сотрудничестве ОИЯИ и ИКИ РАН в исследованиях планет ядерно-физическими методами на совещании "Использование ускорителей заряженных частиц для изучения радиационных повреждений в системах высокого уровня организации (космические, медико-биологические и технические аспекты)", которое состоялось в ДМС ОИЯИ 29 марта 2010 года, рассказал заведующий лабораторией Института космических исследований РАН И.Г.Митрофанов.

Ядерная планетология

Тематика наших исследований по "ядерной планетологии", казалось бы, далека от темы этого совещания, - так начал свой доклад И.Г.Митрофанов, - но в трех ключевых направлениях мы очень близки: это ядро, космос, жизнь. Ядерная планетология началась в 1966 году советским проектом "Луна-10", а затем "Луна-12". Первое успешное ядерно-физическое исследование Марса провела советская межпланетная станция "Марс-5" в 1974 году. Нам очень повезло, подчеркнул Игорь Георгиевич, что в нынешних космических проектах по ядерной планетологии, а это исследования Марса, Луны, в перспективе - Меркурия и Венеры, мы сотрудничаем с ОИЯИ. Объединенный институт помогает в разработке физических концепций космических ядерно-физических приборов, в их численном моделировании - это позволяет нам выигрывать в предполетном конкурсном отборе приборов. Затем, на этапе разработки, специалисты ОИЯИ активно участвуют в отработке, испытаниях и калибровке, в оценке радиационных условий в космическом пространстве, анализе полученных результатов.

Наше сотрудничество началось в 1997 году. Тогда мы еще не знали, как лучше сделать детектор нейтронов для исследований физических условий Марса. В ЛНФ нам предложили надежный способ решения - классические многосферные детекторы. Уменьшенный и упрощенный вариант - 5 килограммов вместо 25 в классическом исполнении - и представлял собой прибор ХЕНД, который на борту аппарата "Марс Одиссей" в 2001 году отправился к "красной планете" и до сих пор успешно проводит ее исследование. В феврале 2002 года был получен первый яркий результат этого эксперимента: в приполярных районах планеты, под тонким слоем грунта прибор обнаружил вечную мерзлоту, богатую водяным льдом. Эти результаты оказали влияние на всю дальнейшую программу космических исследований Марса.

Через некоторое время на Марс был запущен автоматический аппарат "Феникс", который спустился на поверхность в окрестности северного полюса и на основе прямых измерений подтвердил наличие в грунте водяного льда. Наличие на Марсе большого количества воды подтверждает возможность существования на этой планете или современных форм простейшей жизни, или наличие их в прошлом. Такие же интересные места с признаками воды и льда оказались и на экваторе Марса, в так называемой области Арабии. Именно сюда в 2012 году готовится прибытие Марсианской научной лаборатории - это очередной проект NACA. На "марсоходе" будет установлен наш российский прибор ДАН (динамическое альбедо нейтронов). Метод изучения состава грунта на основе облучения импульсами нейтронного излучения, иначе называемый ядерным каротажем, хорошо зарекомендовал себя в геологии, в космосе же будет применяться впервые. Импульсный нейтронный генератор для прибора ДАН разработан специалистами Института автоматики имени Н.Л.Духова. А подобие марсианских условий для проверки работы прибора ДАН нам удалось создать в реакторном зале ИБР-2 ЛНФ ОИЯИ, которым мы и воспользовались, пока идет модернизация этого реактора.

Лунная программа

В конце 1990-х в ходе реализации американских проектов "Клементина" было установлено, что в районах северного и южного лунных полюсов имеются области с кратерами, дно которых никогда не освещается Солнцем. Было высказано предположение: если в этих "холодных ловушках" накопился доставленный кометами водяной лед, то он должен храниться в них вечно. Два лунных проекта NACA должны были изучить распространенность водяного льда в постоянно освещенных и постоянно затененных полярных районах Луны. В ИКИ вместе с ЛНФ была разработана концепция нейтронного телескопа ЛЕНД: его детекторы и электроника - это аналоги прибора ХЕНД, но в состав ЛЕНДа был добавлен нейтронный коллиматор, позволяющий с высоты лунной орбиты в 50 км рассматривать на поверхности области с характерным размером 10 км. В создании коллиматора этого прибора также участвовали специалисты другого ядерного центра нашей страны - Научно-исследовательского института атомных реакторов в Димитровграде.

После изучения в 2009 году полярных затененных областей Луны прибором ЛЕНД на борту американского спутника ЛПО выяснилось, что эти области вовсе не являются естественными ледовыми кладовыми на Луне. Именно данные, полученные прибором ЛЕНД с борта ЛПО, позволили определить наиболее интересное место для следующего американского проекта Лкросс - кратер Кабеус. В октябре прошлого года разгонный блок Центавр проекта Лкросс ударился о его поверхность, облако выброшенного вещества было проанализировано с Земли и с борта аппарата Лкросс, прошедшего через это облако. Присутствие в веществе Луны водяного льда было обнаружено.

МКС и дальше

Поскольку прибор ХЕНД работает в космосе с 2001 года, а в космонавтике без дублеров не принято, в свое время был сделан и откалиброван его дублер - запасной летный образец. Чтобы и он послужил науке, его позже доставили на МКС, где он в настоящее время успешно изучает нейтронные компоненты радиационного фона на борту станции. Три новых прибора, созданных в тесном сотрудничестве со специалистами Объединенного института, сейчас проходят испытания. Два из них полетят в 2011 году к Марсу, а третий прибор в 2014 году отправится в продолжительное космическое путешествие к Меркурию.

Я думаю, - сказал, завершая свое выступление, И.Г.Митрофанов, - что в XXI веке начнется целенаправленное освоение Луны, будет создана постоянно действующая лунная база, и на Марс отправится пилотируемая экспедиция. А в более далекой перспективе Марс станет запасной планетой для человечества - при глобальном изменении климата вследствие столкновения Земли с крупным астероидом человеческая цивилизация сможет спастись только в том случае, если на Марсе будет существовать колония людей в приемлемых для землян условиях. Поэтому проводящаяся в настоящее время космическая разведка распространенности воды на этих небесных телах методами ядерной физики создаст необходимые предпосылки для их будущего освоения.

Доклад публикуется с сокращениями ("Дубна", №16, 2010).