ДАН/DAN

«Марсианская научная лаборатория — Кьюриосити»/Mars Science Laboratory — Curiosity Rover, НАСА

ДАН/DAN («Динамическое альбедо нейтронов»/Dynamic Albedo of Neutrons) — российский эксперимент в программе научных исследований с борта автоматического марсохода «Кьюриосити»/Curiosity проекта НАСА «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory).

Цели проекта: 
  • Поиск водородсодержащих соединений, и в том числе водяного льда, и хлора в верхнем слое грунта Марса с помощью методов активного нейтронного зондирования.

ДАН — российский приборный комплекс, включенный в научную нагрузку марсохода «Кюриосити» (НАСА). Принцип его работы основан на методах ядерной физики. Прибор генерирует короткие (длительностью порядка 1 мкс), но мощные импульсы нейтронов. За один импульс испускается до 10 миллионов частиц с энергией 14 МэВ. Испущенные нейтроны проникают в грунт Марса, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов.

Если затем измерить энергию и время регистрации нейтронов, выходящих из грунта после импульсного облучения, можно оценить содержание в веществе различных атомов, в первую очередь — водорода. На основе измерений распространённости водорода в грунте можно судить о наличии в нем гидратированных минералов или водяного льда вечной мерзлоты. Чувствительность прибора позволяет обнаружить воду в концентрации около 0,1%.

Эти данные необходимы для изучения процессов гидрологической эволюции Красной планеты и поиска районов с наиболее благоприятными условиями для возможного существования на Марсе примитивной жизни.

Непосредственный предшественник прибора ДАН — прибор ХЕНД, который также был создан в лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН (сегодня — отдел ядерной планетологии) для марсианского орбитального аппарата Mars Odyssey (НАСА, запуск 2001 г.). Именно благодаря данным ХЕНД был впервые открыт водяной лёд в реголите под поверхностью Марса. Однако если прибор ХЕНД измерял нейтроны, образовавшиеся в грунте Марса естественным путем под действием космических лучей, то ДАН направленно зондирует участок поверхности в ближайшей окрестности марсохода импульсами нейтронного излучения.

За 5 лет работы (до августа 2017 г.) российская научная команда эксперимента ДАН выполнила более 400 сеансов нейтронного зондирования марсианской поверхности вдоль трассы движения марсохода по дну кратера Гейл. Уникальный нейтронный генератор прибора излучил более 7 миллионов нейтронных импульсов, более чем в 5 раза превысив свой ресурс. Обработка данных нейтронного зондирования показала, что количество воды в грунте вдоль трассы движения марсохода изменяется от 1 до 9 % по массе. Также установлено, что вещество грунта содержит значительную долю хлора, до 2,5 % по массе, что подтверждает гипотезу о том, что в эпоху раннего Марса кратер Гейл заполняло древнее озеро.

Элемент Описание
Блок детекторов и электроники ДАН-ДЭ Промышленные пропорциональные счётчики нейтронов, наполненные 3He
Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ Источник нейтронов — вакуумная нейтронная трубка, содержащая мишень, наполненную тритием, и источник нейтронов дейтерия. Изготовлен на базе промышленного импульсного генератора во Всероссийском научно-исследовательском институте автоматики им. Н.Л. Духова 
  • Диапазон энергий регистрируемых нейтронов: от тепловых до 14 МэВ
  • Разрешение по времени: 1–3 мкс
  • Разрешение на поверхности: ~1 м
  • Разрешение по глубине: ~1 м

Участие России в проекте «Марсианская Научная Лаборатория/Кьюриосити» (Mars Science Laboratory/Curiosity Rover) определено Исполнительным соглашением между НАСА и Федеральным космическим агентством (в настоящее время — Госкорпорация РОСКОСМОС), по заказу которого в Институте космических исследований Российской академии наук была создана аппаратура ДАН.

Запуск: 
26 ноября 2011 г., космодром Канаверал, ракета-носитель Atlas V
Начало работы: 
17 августа 2012 г.
Научный руководитель: 
д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов (ИКИ РАН)
Участники: 
  • Заказчик: Государственная корпорация «Роскосмос»
  • Головной исполнитель: Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН)
  • Соисполнители:
    • Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова (ВНИИА, Москва)
    • Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ, Москва)
    • Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна, Московская обл.)
    • Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН, Москва)
    • Лаборатория реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory, JPL, США)
    • Университет Аризоны (University of Arizona, UofA, США)
    • Университет Теннесси (University of Tennessee, США)
    • Университет Брауна (Brown University, США)
Дополнительная информация о проекте: 
  1. Страница эксперимента ДАН на сайте отдела ядерной планетологии ИКИ РАН
  2. Сайт проекта Mars Science Laboratory на портале НАСА
Изображение: 
Лётный образец блока детекторов и электроники ДАН-ДЭ (с) ИКИ РАН
Лётный образец импульсного нейтронного генератора ДАН-ИНГ разработки Всероссийского научно-исследовательского института автоматики им. Н.Л. Духова (с) ИКИ РАН
Блок детекторов и электроники (ДЭ) прибора ДАН на виброиспытаниях в ИКИ РАН. Для блока ДАН-ДЭ применяются промышленные пропорциональные счетчики, наполненные гелием-3. Фото: ИКИ РАН, отдел ядерной планетологии
Блок детекторов и электроники (ДЭ) прибора ДАН на виброиспытаниях в ИКИ РАН. Для блока ДАН-ДЭ применяются промышленные пропорциональные счетчики, наполненные гелием-3. Фото: ИКИ РАН, отдел ядерной планетологии
Летный образец импульсного нейтронного генератора (ИНГ) прибора ДАН Фото: ИКИ РАН, отдел ядерной планетологии
Три американских марсохода в Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory, JPL, США). Слева направо: Curiosity (Mars Science Laboratory), Opportunity (Mars Exploration Rovers) и Sojourner (Mars Pathfinder). Фото: НАСА
Теги: