В минувшую субботу в 18.02 по московскому времени с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета-носитель "Атлас-5" с научно-исследовательской автоматической станцией "Mars Science Laboratory" - "Марсианской научной лабораторией". Станция должна доставить на поверхность Красной планеты марсоход "Кюриосити" (по-английски Curiosity - "любопытство"), в состав научной аппаратуры которого входит российский прибор ДАН, разработанный в Институте космических исследований РАН по заказу Федерального космического агентства.
Основная цель миссии - проверка гипотезы о возможности существования на раннем или современном Марсе примитивных форм жизни. Российский прибор ДАН (сокращение от "Динамическое альбедо нейтронов") должен будет провести активное зондирование верхнего слоя грунта Марса толщиной около одного метра. И дать выяснить, есть там вода и водородсодержащие соединения.
Прибор состоит из двух блоков - нейтронного генератора и детектора нейтронов. Первый был создан в лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН. Второй - во Всероссийском научно-исследовательском институте автоматики им. Н. Л. Духова на базе промышленного импульсного генератора.
Надо сказать, что впервые водяной лед в реголите под поверхностью Марса был открыт тоже благодаря российскому прибору - ХЕНД. Он также был создан в ИКИ РАН для марсианского орбитального аппарата "Mars Odyssey", запущенного НАСА в 2001 году. В эксперименте ДАН эти исследования будут продолжены на новом уровне. Если прибор ХЕНД измерял нейтроны, образовавшиеся в грунте Марса естественным путем под воздействием космических лучей, то ДАН будет направленно зондировать импульсами нейтронного излучения участок поверхности в ближайшей окрестности марсохода.
Как поясняют специалисты, принцип работы комплекса ДАН, как и прибора ХЕНД, основан на методах ядерной физики. Этот прибор генерирует короткие (длительность ~ 1 мкс), но мощные (до 10 миллионов частиц за один импульс) импульсы нейтронов (с энергией 14 МэВ). Испущенные нейтроны проникают в грунт Марса, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов и теряют энергию. Когда нейтрон сталкивается с легким ядром атома водорода, то он сразу теряет почти половину своей энергии (подобно тому, как теряют энергию столкнувшиеся теннисные мячики одинаковой массы). Напротив, при взаимодействии с тяжелыми ядрами энергия нейтронов меняется сравнительно мало. При наличии в грунте содержащих водород соединений, замедленные нейтроны детектируется с некоторой временной задержкой по отношению к частицам с большей энергии.
Таким образом, измеряя энергию и время регистрации нейтронов, вылетающих из грунта после импульсного облучения, можно оценить содержание в веществе атомов водорода. Поскольку одним из основных веществ, содержащих водород, является водяной лёд, то на основе измерений распространённости водорода в грунте можно будет судить о наличии в нем гидратированных минералов или водяного льда вечной мерзлоты. Чувствительность прибора позволяет ему обнаружить воду в концентрации около 0,1 процента.
Принято считать, что следы жизни на Марсе следует искать там, где в веществе поверхности наблюдается повышенное содержание воды. Поэтому, как рассказывают специалисты ИКИ РАН, прибор ДАН будет проводить измерения вдоль всей трассы движения марсохода. Когда на основе данных измерений нейтронов будет обнаружен участок с повышенным содержанием воды, в этом месте будут проведены детальные исследования грунта другими приборами марсохода с целью поиска свидетельств о биологической активности, как в прошлом, так и в настоящее время.
Межпланетный перелет американской марсианской научной лаборатории продлится девять месяцев. На поверхность Красной планеты она должна опуститься в августе 2012 года. Запланированный срок работы марсохода на поверхности планеты составляет один марсианский или два земных года. Число импульсов, которые может излучить ДАН за время своей работы, составляет 107, поэтому ученым, проводящим эксперимент, предстоит разработать наиболее целесообразный график работы прибора.
Справка "РГ"
В разработке и создании комплекса аппаратуры ДАН также участвовали Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН и Объединенный институт ядерных исследований (Дубна). Эксперимент ДАН на борту марсохода "Кюриосити" будет проводиться с участием ученых и специалистов из Лаборатории реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory, США) и Университета штата Аризона (США). Исследование Марса комплексом ДАН входит в Федеральную космическую программу России 2006-2016 гг. Научный руководитель проекта - д.ф.-м.н. Игорь Митрофанов, заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН.