Поиск - новости науки и техники

У Марса появился FREND. Сделанный в ИКИ прибор ищет воду на Красной планете.

Алексей Малахов пришел в Институт космических исследований (ИКИ) РАН на практику 13 лет назад, да тут и остался. Программист с дипломом Института связи (сегодня МТУСИ), теперь он старший научный сотрудник отдела ядерной планетологии, кандидат технических наук, разработчик приборов для измерения потока нейтронов и гамма-излучения. И сегодня созданный его отделом для международной программы “ЭкзоМарс” нейтронный детектор FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector, или Детектор эпитепловых нейтронов высокого разрешения) готовится исследовать грунт Красной планеты и попытаться найти в нем воду. Отметим, что для проекта “ЭкзоМарс” ИКИ сделал два прибора из четырех: ACS (Atmoshperic Chemistry Suite, или Спектрометрический комплекс АЦС) из трех инфракрасных спектрометров для изучения химии и структуры атмосферы Марса и FREND.

– Принцип работы нашего прибора хорошо известен – он применяется, например, в геологоразведке для поиска нефти, – рассказывает Алексей Владимирович. – А в космосе нейтронные детекторы используют для обнаружения воды на планетах: и она, и нефть содержат большое количество водорода – на них и реагируют нейтроны. Чтобы многократно увеличить пространственное разрешение FREND и повысить его КПД, детекторы поместили в “коллиматор” – по сути, подзорные трубы, которые сильно сужают поле зрения. Таким образом, мы видим только “пятно” под собой, а не всю общую пространственную картинку – от горизонта до горизонта. Нас интересуют детали, хотя тоже немалого размера – площадью примерно в 40 километров. Фактически наш FREND – разведчик, вместе с другими приборами на борту орбитального комплекса TGO (Trace Gas Orbiter, Спутника для поиска газовых примесей) он ищет ответ на извечный вопрос: есть ли жизнь на Марсе, могла ли она там сохраниться? А вода – верный ее признак. И если удастся ее найти, то находку обозначат на марсианской карте, чтобы именно туда направить спускаемый модуль. 
Наш метод позволяет “копнуть” на глубину одного метра. Конечно, это немного, и проникнуть надо гораздо глубже. Возможно, это удастся сделать будущим посадочным аппаратам, работающим уже на других физических принципах. К примеру, марсоход миссии “ЭкзоМарс-2020” сможет бурить на глубину до 2 метров – несомненно, это большой шаг вперед. 
– Как ваш FREND чувствует себя в космосе?
– Первый раз его опробовали после запуска, в середине марта 2016 года – прибор включили для изучения воздействия радиации во время перелета к Марсу. А на марсианской орбите он работает месяца два. Мало, конечно, но на то есть причины. Модуль TGO летает по эллипсоидной орбите: когда он приближается к планете на минимальное расстояние – 400 километров, мы видим сигнал от Марса на протяжении 20-40 минут. Но происходит это раз в четыре дня. Все остальное время аппарат находится в тысячах километров от Красной планеты, и там наш прибор теряет чувствительность. Поэтому данных о всплесках нейтронного потока еще очень мало. Нужно ждать, когда модуль выйдет на расчетную круговую орбиту, а это случится только в конце 2017 года, поскольку операция перехода займет примерно девять месяцев. Только когда комплекс окажется в удобной позиции – в безвоздушном пространстве на нужном от Марса расстоянии, тогда и начнется его планомерное изучение, рассчитанное на два земных года. Однако уже через год мы получим данные о присутствии водорода в грунте. А TGO будет летать, пока не кончится горючее или даже дольше, если комплекс переведут на стационарную орбиту. Но и израсходовав топливо, он сможет оставаться на ней чуть ли не вечно, продолжая работать за счет энергии, вырабатываемой солнечными батареями, став своего рода ретранслятором, то есть передавая на Землю данные, полученные с марсоходов, работающих на поверхности Красной планеты.
– Почему платформа с оборудованием сразу не вышла на круговую орбиту? 
– Все дело в экономии топлива. Непросто представить себе аппарат TGO – довольно неуклюжую конструкцию с растопыренными крыльями солнечных батарей, большой тарелкой антенны, четырьмя приборами и баками с горючим – всего весом примерно 3,7 тонны. Причем воздушных нагрузок эта махина испытывать не должна, иначе оборудование получит повреждения. Запуск и полет ракеты с технической платформой обходятся очень дорого – в несколько десятков миллионов долларов. Поэтому топливо – смесь водорода с кислородом – приходится брать в разумных пределах, “включив” режим экономии. Аппарат TGO летел к Марсу с максимальной скоростью, но при приближении к планете его нужно было затормозить, чтобы он плавно вышел на эллипсоидную орбиту. Безусловно, будь на платформе гигантские баки с топливом, можно было бы сразу одним мощным маневром выйти на необходимую орбиту, на деле же приходится так долго ждать, чтобы достичь той же орбиты, но с минимальным использованием топлива. 
– Известно, как погиб спускаемый аппарат “Скиапарелли”?
– Это был так называемый демонстрационный модуль – небольшая посадочная платформа. Она должна была протестировать технологию посадки, разработанную Европейским космическим агентством (ЕКА). У аппарата фактически не было научной программы: главная его цель состояла в благополучной посадке на планету, чтобы разработчики могли убедиться в надежности своей технологии. В основном опыт оказался удачным, поскольку сбой произошел лишь в самом конце. Модуль нормально вошел в атмосферу, в нужный момент включился тормозной парашют – в общем, как говорят специалисты, все шло штатно. Виновником произошедшей осечки стал один из датчиков – он неправильно произвел измерения и передал данные бортовому компьютеру. Тот решил, что модуль уже сел на планету, – и отключил двигатели. На самом деле аппарат еще был в воздухе – и просто упал на поверхность Марса. И все же во время спуска он успел передать много полезной информации – сейчас ее обрабатывают. Так что полной неудачей миссию назвать нельзя. Вообще, полеты на Марс технически очень сложные: всего их было несколько десятков – и половина сопровождалась авариями. 
В 2020 году в рамках программы “ЭкзоМарс” планируется запуск второго аппарата с марсоходом, который делает ЕКА. Марсоход попытается взять пробы марсианского грунта. Специальный бур, состоящий из нескольких секций, – несомненный успех робототехники – достигнет глубины 2 метров. Внутри сверла установят камеру – чтобы снимать породу, в которую вгрызается бур. Просто фантастика, если все, конечно, получится. 
– А на Земле космический опыт используется?
– Трудно сказать, что откуда куда пришло. Скажем, прототип нашего прибора, как я уже говорил, взят из геологоразведки. И таких примеров масса. Может быть, где-то на сверлах действительно стоят камеры, если в этом есть необходимость, как на Марсе. По моему мнению, многие космические технологии имеют земное происхождение. И наоборот, в земных условиях используют космические наработки. Оптика для космоса поистине высочайшего качества, с тем же успехом она применяется для зондирования Земли из космоса. Возможно, она используется для изготовления суперобъективов и суперлинз. Все решает спрос: если он есть, то за техникой дело не станет.
– Вечный вопрос: почему для землян так важен Марс?
– Все просто. Красная планета находится дальше от Солнца, чем Земля, но все же не так далеко, поэтому у нее есть атмосфера и даже, как предполагают исследователи, жизнь. На Венере это невозможно – там слишком горячо, на Плутоне слишком холодно. Марс ближе к “золотой середине”, в которой находится и наша планета. На Марсе днем даже случаются плюсовые температуры. Правда, средние составляют ни много ни мало минус 60-70 градусов по Цельсию, а иногда и до минус 150 доходит. Но на глубине, ближе к ядру планеты, может быть вода – целые озера или некие полости, не исключена и микробная жизнь.
На мой взгляд, есть несколько важных причин, почему мы интересуемся Марсом. Ученых подталкивает безграничное любопытство: им важно изучить не только свою планету, но и соседние, а еще Солнечную систему и Вселенную. Сегодня это кажется фантастикой, но кто знает, не придется ли землянам всерьез задуматься о колонизации соседних планет? Не повторятся ли в очень далекой перспективе катастрофы, когда чуть ли не все живое на Земле погибло? Вспомним ледниковый период, участь динозавров и мамонтов… Не стоит ли позаботиться о “запасном аэродроме” для человечества? И Марс на сегодняшний день ближайшее и пока наиболее подходящее для этого место. Поэтому нужна разведка, длительные тщательные исследования. Вот мы и делаем “маленькие шажки” в космическом направлении.
– И человек когда-нибудь полетит на Марс?
– Обязательно! Но не завтра, поскольку в атмосфере Марса дышать он не может, у нее другой состав, к тому же она очень тонкая, да и с климатом проблемы (о температурах я уже говорил). Но главное, на Земле есть магнитное поле, и созданный им своего рода защитный кокон оберегает нашу планету от заряженных частиц, облетающих ее стороной, а Марс они бомбардируют – фактически это открытый космос. И за полгода, что космонавты будут лететь к Красной планете, это пагубно скажется на их здоровье. Проблемы эти, уверен, решаемые, но какие технологии, какая техника для этого потребуются?! И конечно, средства… 
– А вы пока пишите докторскую диссертацию?
– Еще нет – нужно все хорошенько обдумать. Меня необыкновенно увлекает моя работа – создание нейтронных детекторов для космических миссий. Начинается Лунная программа, запуск планируется на 2019 год. Значит, надо быть готовым…
Юрий Дризе 
Фотоснимки предоставлены А.Малаховым
Второе фото: Так выглядит FREND                        
Третье фото: Идет сборка аппарата TGO

Нет комментариев