Цивилизация
— Игорь Георгиевич, со дня посадки на Марс марсохода НАСА Curiosity прошло три года. Чем порадовал ваш прибор ДАН, призванный искать воду под поверхностью, единственный русский прибор на его борту?
— Для нас три года наступят 18 августа, прибор включился на 12-й день после посадки. Самое главное, что до сих пор он работает и все у него в порядке. Наш прибор имеет активный и пассивный режим работы. В пассивном режиме он измеряет нейтроны естественного происхождения, которые возникают в веществе Марса из-за космических лучей, и эти данные мы получаем непрерывно. В активном режиме мы включаем генератор, который обстреливает нейтронами поверхность Марса короткими импульсами нейтронов высоких энергий с длительностью порядка микросекунды.
Но этот генератор – устройство с конечным временем жизни.
Мы изначально понимали, что его ресурс ограничен, и потому, когда в НАСА на два года сдвинули запуск космического аппарата на ноябрь 2011 года, мы сделали два новых генератора, чтобы ко времени посадки гарантированный срок работы генератора составлял хотя бы один год.
Прошел год, прошло еще два года, и генератор работает.
Я считаю это выдающимся успехом наших коллег из Всероссийского института автоматики им. Духова, которые создали нейтронные генераторы для нашего прибора, они большие молодцы. Интересно то, что второй летный генератор, близнец первого, который служит для дублирования работы первого генератора на Марсе, тоже продолжает работать в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне.
— Это случайность или запас прочности, с которым их делают?
— Думаю, что это, во-первых, благодаря высокому профессионализму и ответственности тех людей, которые их делали, они очень серьезно отнеслись к этой работе. И конечно, здесь есть немного везения. Потому что у нейтронных генераторов, как и у людей, есть разброс по времени жизни, и наш генератор уже приближается к рекордсменам-долгожителям. Это позволило нам с работоспособным генератором доехать до подножия горы Маунт-Шарп в центральной области кратера Гейла.
Радует, что марсоход едет и едет, на борту все нормально, — колеса крутятся, ДАН стреляет нейтронами, и в наших данных проплывает картина распространенности воды на дне кратера Гейла на Марсе.
В первые месяцы после посадки мы с нетерпением ожидали каждый следующий сеанс связи.
Для нас удивительным было то, что воды в кратере оказалось меньше (несколько процентов), чем ожидалось по данным наших измерений прибором ХЕНД с марсианской орбиты, но к началу третьего года все стало постепенно приедаться — мы все ехали и ехали, как в поезде по Транссибирской магистрали, и не встречали ничего нового, кроме того, что концентрация воды в грунте менялась от 2 до 5 процентов.
Казалось, что дальше все так и будет. В конце мая этого года мы ожидали заход Марса за Солнце, которое мешает радиосвязи с Красной планетой, и марсоход должен был отключиться, заснуть, как и все другие марсианские миссии, примерно на 2,5 недели. И вот 21 мая, где-то за неделю до захода Марса за Солнце, наш сотрудник Дмитрий Головин во время сеанса связи увидел в нейтронном сигнале резкое увеличение темпа счета тепловых нейтронов. Это могло означать возрастание концентрации водорода, а водород мы отождествляем с водой.
Так, 21 мая 2015 года марсоход въехал в район, где в грунте на глубине до 1 метра под поверхностью может быть много воды.
Я думаю, что это не чистый лед, а вода в гидратированных минералах, или там может находиться вещество с необычным химическим составом.
— Каким образом вы сообщаете команде марсохода, когда включать ваш прибор?
— Марсоход едет самостоятельно, в отличие от наших луноходов там нет экипажа, который сидит на Земле и управляет его движением. Во-первых, потому, что он очень умный и может ехать сам, а во-вторых, потому, что радиоволны идут до Марса гораздо дольше, чем до Луны.
Поэтому в течение марсианского дня марсоход едет сам и не общается с Землей.
И каждый день в Лаборатории реактивного движения в Пасадене (США) и, соответственно, каждую ночь у нас в Институте космических исследований в Москве с марсоходом происходит сеанс связи. Сначала марсоход передает данные, накопленные за прошедший день (а марсианский день примерно равен земному), и все участники проекта изучают эти данные на предмет отсутствия нештатных ситуаций и, конечно, наличия научных новостей за прошедшие сутки.
Участники сеанса управления знают общий сценарий того, что ровер будет делать на следующий день, и, исходя из поступивших данных, они вносят предложения по работе научных приборов в общую программу следующего дня в рамках этого сценария. Мы обычно предлагаем продолжать работу ДАНа непрерывно в пассивном режиме и проводить активные измерения во время остановок марсохода.
Общая циклограмма работы складывается из предложений от всех экспериментов, затем она отрабатывается, проверяется и уходит с антенны дальней космической связи на борт.
После этого сеанс закрывается. Так марсоход получает указания, как ему автономно жить и работать весь следующий марсианский день.
И поэтому когда через несколько дней после 21 мая мы обработали данные и подтвердили предположение Димы о том, что марсоход проехал над «оазисом» с повышенным содержанием воды, он уже уехал далеко, примерно на 40 метров, но остановился, так как наступила вышеупомянутая солнечная пауза. Так Солнце помогло нам развернуть марсоход, сделать U-turn. Дело в том, что, пока длился солнечный перерыв в работе марсохода, коллеги из Франции пригласили нас на совещание научной группы проекта, где мы сделали доклад про обнаруженный район с высоким содержанием воды или необычным химическим составом и предложили после восстановления радиосвязи развернуть марсоход и вернуться в эту аномальную точку.
Оказалось, что коллеги с другого прибора – лазерного ChemCam – в том же месте также обнаружили аномалию – оказалось, что в химическом составе вещества доминирует окись кремния SiO2.
И после доклада лазерщиков уже никто не возражал, — надо возвращаться. Когда восстановилась связь, марсоход вернулся на аномальное пятно. Оказалось, что эта область марсианского «оазиса» имеет очень небольшой размер, всего около нескольких метров. Сейчас марсоход находится в его окрестности, он берет образцы вещества и анализирует его состав.
Я – физик, а не геолог, и я совершенно не понимаю природу этого пятна, где вещество имеет значительное повышение содержания воды или необычный химический состав. Потому что если кратер Гейла — это дно высохшего озера, то это дно везде должно быть примерно одинаковым, к тому же на поверхности пятна мы не наблюдаем никаких особенностей рельефа. Загадка обнаруженного нами «оазиса» пока не решена, и мы надеемся, что когда поедем дальше, то будем находить подобные оазисы. Может быть, в будущем что-то прояснится.
— В каких журналах выходили статьи по результатам работы ДАНа?
— Во-первых, была статья в «Докладах Академии наук», и были три статьи в Journal of Geophysical Research, наш отчет о первом километре пути марсохода.
Поскольку мы живем под дамокловым мечом конечной жизни генератора, то решили, что дождемся, когда закончится его работа — тогда можно будет написать полный цикл статей по всей активной фазе нашего эксперимента.
К счастью, генератор ДАНа работает и работает, и этот момент все откладывается и откладывается. Я к этому спокойно отношусь, потому что прибор ДАН уникален и никто нас в этом не опередит, у нас нет конкурентов, которые сейчас смогли бы сделать на Марсе что-то подобное.
— Генератор может отказать в любой момент?
— Да. Но не отказать, а успешно завершить программу активной фазы эксперимента. И мы видим, как постепенно затухает его интенсивность.
Ведь каждый импульс – это небольшое испарение мишени, там каждый раз происходит настоящая термоядерная реакция, когда ионы дейтерия разгоняются в электрическом поле с напряженностью 120 киловольт и бьют в мишень из трития, при этом рождаются альфа-частицы и нейтроны.
И каждую секунду происходит 10 таких импульсов, а один сеанс продолжается 15 минут.
— Осложнились ли ваши контакты и поездки к коллегам, когда год назад обострились отношения между США и Россией?
— Трудно сказать, ДАН пока что не выключают. Главное, в чем я был сильно разочарован, это то, что было отклонено российское предложение по аналогичному прибору для будущего американского марсохода, старт которого намечен на 2020 год. Мы читали отзывы экспертов на наше предложение – и эти отзывы были хорошие. Очень жаль, ведь мы сотрудничаем с американцами с 1998 года, накопили большой опыт совместной работы.
Я думаю, что на это решение скорее повлияли не санкции, а общая политическая конъюнктура.
Когда отношения между странами находятся в фазе турбулентности, участие России в американском проекте создает для него дополнительный риск: если турбулентность сменится бурей, то прибора не будет, а другой прибор уже не сможет встать на освободившееся место. К сожалению, мы не видим сейчас той стратегической перспективы сотрудничества, которую мы видели еще несколько лет тому назад. Сейчас совместная работа нашего отдела с американцами ограничена тремя действующими приборами – с 2001 года летает ХЕНД на борту Mars Odyssey, с 2009 года летает ЛЕНД на борту Lunar reconnaissance orbiter и вот ДАН едет по Марсу на борту Curiosity.
Новых совместных проектов с американскими коллегами у нас нет, и в обозримом будущем их также, вероятно, не будет.
— А США в принципе могут делать такие же приборы, почему они вообще к нам обращались?
— Иностранные коллеги, конечно, могут со мной не согласиться, но я убежден, что таких хороших генераторов, как у нас, у них нет. Наши генераторы уникальны, они продаются по всему миру, и американские лаборатории их также покупают. Они очень удобны, ведь иметь радиоактивный источник нейтронов в лаборатории – это большая проблема.
А когда у вас есть электрическое устройство, которое вы выключаете, и оно перестает быть радиоактивным, а включаете – оно радиоактивно, это очень удобно.
К тому же эти генераторы очень широко используются на буровых установках, которые ищут нефть, это так называемый нейтронный каротаж. Поскольку нефть – это водородосодержащее вещество, на основе регистрации вторичных нейтронов можно определить, близко или далеко находятся ее залежи. Запросы геологов формируют основной рынок нейтронных генераторов, и в своем классе приборов, по моему мнению, наши генераторы лучшие.
А ставили на борт наши приборы американцы также потому, что разработка такого прибора, как ДАН, у них стоила бы очень дорого, десятки миллионов долларов. А наш прибор был изготовлен за деньги «Роскосмоса» и поставлялся на борт марсохода НАСА в качестве «черного ящика» на условиях безвалютного обмена и к обоюдной научной пользе. Поэтому, когда считалось, что сотрудничество в космосе является основным локомотивом развития наших отношений, НАСА было заинтересовано ставить на борт наши приборы.
— И поэтому следующий американский марсоход не будет искать воду вовсе?
— Получается, что так — по крайней мере, нейтронного каротажа на его борту не будет.
Но мы теперь готовимся лететь на Марс в совместном с европейцами проекте ExoMars, где на российском посадочном аппарате будет стоять наш прибор АДРОН на основе усовершенствованных разработок ДАНа, и на европейском марсоходе будет установлен наш прибор, также похожий на ДАН, но без генератора.
Так что жизнь, слава богу, продолжается…