Нейтронный детектор ХЕНД: двадцать лет в космосе

7 Апр 2021

Прибор ХЕНД на борту космического аппарата «Марс Одиссей»:  22 дня до старта

7 апреля 2001 года состоялся запуск космического аппарата «Марс Одиссей» (Mars Odyssey, NASA), на борту которого установлен российский нейтронный детектор ХЕНД (HEND, High Energy Neutron Detector, «детектор высокоэнергичных нейтронов»). Прибор разработан в Институте космических исследований Российской академии наук по заказу Федерального космического агентства (сейчас Госкорпорация «Роскосмос») и включен в состав полезной нагрузки космического аппарата в соответствии с Соглашением о сотрудничестве между Роскосмосом и НАСА. Два главных результата этого эксперимента связаны с поисками воды на Марсе. ХЕНД открыл значительную массовую долю воды в грунте верхнего слоя поверхности Марса на экваториальных и умеренных широтах и обнаружил обширные области льдистой вечной мерзлоты выше 60° северной и южной широт.

На основе этих результатов сформировались современные представления о природных условиях на Марсе, была построена модель его эволюции в прошлом.

Данные прибора ХЕНД за 9 марсианских лет непрерывных измерений нейтронного излучения Марса с орбиты позволили построить профили зимних конденсаций атмосферной углекислоты для южного и северного полушарий планеты и уточнить годовую модель сезонных вариаций этой планеты.

Карты нейтронного излучения Марса по данным прибора ХЕНД
Карты нейтронного излучения Марса по данным прибора ХЕНД. Внизу: карта в пределах от 60° северной до 60° южной широты; вверху: карты полярных областей льдистой вечной мерзлоты. Цветовая шкала соответствует оценкам массовой доли воды в грунте Марса

Непрерывный мониторинг космического гамма-излучения также позволил научной команде эксперимента ХЕНД принять участие в международной программе исследований космических гамма-всплесков. За 20 лет было зарегистрировано  635 всплесков, для 266 событий данные прибора позволили определить положение источников гамма-лучей на небесной сфере.

Результаты исследований в эксперименте ХЕНД вошли в 194 научные публикации, полное число цитирований эксперимента ХЕНД составляет 371. По этим результатам защищены 1 докторская и 3 кандидатских диссертации.

На основе опыта, полученного при разработке и проведении эксперимента ХЕНД в ИКИ РАН были созданы нейтронные телескопы ЛЕНД  и ФРЕНД для орбитального нейтринного картографирования соответственно Луны и Марса. Начавшаяся в 2016 году совместная работа прибора ХЕНД с прибывшим к Марсу нейтронным телескопом ФРЕНД (проект ГК «Роскосмос»/ЕКА «ЭкзоМарс») позволила существенно повысить пространственное разрешение нейтронного картографирования красной планеты. Благодаря этому были обнаружены локальные районы с очень высоким содержанием воды, которые вероятно являются «оазисами» марсианской вечной мерзлоты.

  Область вулкана Олимп по данным приборов ХЕНД и ФРЕНД Область земли Ксанфа по данным приборов ХЕНД и ФРЕНД     Область борозд Медузы по данным приборов ХЕНД и ФРЕНД
Три области экваториальных «оазисов» с высоким содержанием воды, полученные с высоким пространственным разрешением на основе совместной обработки данных измерений приборов ХЕНД и ФРЕНД (КА TGO, миссия «ЭкзоМарс-2016»). Слева направо – области вулкана Олимп, земли Ксанфа и борозд Медузы. Содержание воды в этих областях составляет до 80% по массе

Прибор ХЕНД в дни своего 20-летнего космического юбилея продолжает штатно работать на марсианской орбите, все узлы прибора функционируют без замечаний. Новые данные позволят продолжить исследования годовых марсианских сезонов и мониторинг космических гамма-всплесков. На основе этих данных будет выполнена сравнительная оценка радиационной обстановки на марсианской орбите для прошедшего 24 и наступившего 25 циклов солнечной активности.

Дополнительная информация: 

Страница прибора ХЕНД на сайте отдела ядерной планетологии ИКИ РАН