В начале августа 2022 года исполнилось 10 лет с момента начала работы российского нейтронного спектрометра ДАН («Динамическое альбедо нейтронов») на поверхности Красной планеты.
Российский эксперимент по измерению содержания воды в приповерхностном слое грунта на дне кратера Гейл был включен в проект американского космического агентства NASA «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory). Активный нейтронный спектрометр ДАН уже 10 лет проводит измерения с борта марсохода Curiosity, который совершил мягкую посадку на поверхность Марса шестого августа 2012 года.
Основной целью программы MSL является поиск следов существования органики, которая могла зародиться в марсианских водных резервуарах, к примеру, таких как высохшее озеро, расположенное когда-то кратере Гейла. Спектрометр ДАН проводит измерения по всему маршруту движения марсохода с девятого августа 2012 года. Curiosity прошел уже около 29 километров, однако до сих пор доказательств своей гипотезы ученым найти так и не удалось.
ДАН в своем роде первый активный нейтронный детектор, разработанный в России для исследований марсианского грунта методом нейтронного каротажа. В состав прибора входит блок управления и детектирования нейтронов, созданный в ИКИ РАН, и импульсный нейтронный генератор, произведенный во ВНИИ автоматики им. Н. Л. Духова. Принцип работы ДАН основан на регистрации нейтронных откликов от поверхности, облучаемой генератором короткими импульсами. Характеристики ответного сигнала зависят от содержания воды и наличия в грунте элементов с большим сечением поглощения нейтронов.
В течение 10 лет команда эксперимента ДАН провела почти 1500 сеансов нейтронного зондирования марсианской поверхности – примерно три сеанса в неделю. Отмечается, что генератор произвел более 15 миллионов импульсов нейтронного излучения, что многократно превышает технический ресурс прибора. При этом ДАН продолжает работать без сбоев.
В ходе десятилетнего эксперимента было установлено, что в настоящий момент исследуемая поверхность содержит от 0 до 6% воды, причем максимальные значения фиксируются там, где другие приборы регистрируют наличие гидратированных минералов, предположительно сформировавшихся в те времена, когда кратер был заполнен водой. Грунт на дне кратера имеет переменную соленость, в пределах от 0 до 2.5%. Геоморфологические формации, через которые прошел маршрут марсохода, имеют различные концентрации грунтовой воды и хлора. Анализ данных позволил ученым определить характер процессов, которые привели к их формированию во время различных эпох эволюции планеты.
Полученная информация помогла также оценить величину нейтронной компоненты марсианского радиационного фона и подтвердить ранее собранные данные с других приборов-дозиметров. В дальнейшем это будет использовано при подготовке пилотируемых марсианских миссий.
На основе технологий, использованных при создании ДАН, разработан ряд новых космических приборов, которые планируется использовать на борту автоматических лунных станций «Луна-25» и «Луна-27» в рамках российской лунной программы. С их помощью будет изучен состав лунного грунта и определена массовая доля водяного льда в составе реголита в окрестности южного полюса Луны.
Источник ИКИ РАН.