Астронет> Нові технології на борту Odyssey-Mars-2001

1. Як працює гамма-спектрометр GRS
2. Як гамма-спектрометр допоможе знайти воду?

Гамма-спектрометр буде здатний вимірювати велику кількість і розподіл понад 20 основних елементів періодичної системи включаючи кремній, кисень, залізо, магній, алюміній та інші. Знаючи, які елементи становлять поверхневий (або підповерхневий) шар, можна отримати інформацію про те, як Марс змінювався з часом. Для визначення того, з яких елементів складається поверхню Марса, в експерименті використовуються гамма-спектрометр і два нейтронних детектора.

Зображення отримані в Національній Лос-Аламоської лабораторії

Як працює гамма-спектрометр GRS

Піддаючись дії космічних променів (заряджених частинок, що прилітають від Сонця та інших зірок), різні хімічні елементи, що входять до складу поверхні Марса, випромінюють різні (але однакові для одного елемента) по енергіях гамма-кванти. Реєструючи різні гамма-кванти, за допомогою гамма-спектрометра можна визначити, які елементи (і в яких пропорціях) входять до складу марсіанського ґрунту.

Проводячи різні виміри з гамма-квантами, що приходять до нас з поверхні Марса, можна обчислити велика кількість різних елементів і їх розподіл по поверхні Марса. Гамма-промені, випущені ядрами атомів, проявляються як гострі емісійні лінії в отриманому спектрі. Енергія фотона свідчить про те, що це за елемент, інтенсивність говорить про концентрацію елемента. Використання спектрометра значно збільшить наше розуміння еволюції Марса і процесів, що формують і формували його.

Як за допомогою космічних променів утворюються нейтрони і гамма-фотони? Прилітають космічні промені - а багато хто з них - частинки з дуже великою енергією - стикаються з атомами на поверхні Марса. Коли атоми стикаються з такою енергією, нейтрони вивільняються, що призводить до розсіювання нейтронів і зіткнень їх з іншими атомами. Атоми "збуджуються" в результаті цього процесу і випромінюють гамма-промені для того, щоб позбутися від зайвої енергії, придбаної в результаті зіткнень і перейти в звичайне для них "спокійне" стан. Деякі елементи, такі як торій, уран - природно-радіоактивні і випромінюють гамма-промені в процесі розпаду, але всі елементи можуть бути порушені зіткненнями з космічними променями і таким чином випромінювати гамма-промені. HEND і нейтронні спектрометри, що входять до складу GRS безпосередньо детектируют розсіюються в результаті зіткнень нейтрони а гамма-чутлива головка реєструє гамма-промені.

Як гамма-спектрометр допоможе знайти воду?

Проводячи вимірювання з нейтронами, можна обчислити велика кількість води на Марсі, маючи на увазі, що вона там є. Нейтронні детектори чутливі до концентрації водню в шарі поверхні глибиною до метра. Користуючись спектрометром як віртуальної лопатою, вчені зможуть заглянути в цей поверхневий шар і виміряти, скільки водню там існує. Так як водень в основному представлений у вигляді водного льоду, спектрометр зможе безпосередньо вимірювати кількість льоду і його сезонні зміни.

GRS надасть дані про кількість водню і, отже, води на Марсі; для Місяця такі дані були отримані місією Lunar Prospector.

Зображення отримані в Національній Лос-Аламоської лабораторії.

Гамма-спектрометр складається з багатьох компонентів: гамма-чутливої ​​головки, нейтронного спектрометра, детектора нейтронів високих енергій і електронного центру. Гамма-чутлива головка винесена за межі супутника і віддалена від нього на 6.2-метрової балці; реалізовано це буде після виходу супутника на орбіту навколо Марса. Зроблено це для мінімізації перешкод, що вносяться самим супутником. Початкова активність спектрометра перед розгортанням антени, на яку піде від 15 до 40 днів, буде калібруванням спектрометра. Після 200 днів на орбіті відбудеться розгортання балки і вона залишиться в такому стані протягом всієї місії. Нейтронні детектори - нейтронний спектрометр і детектор нейтронів високих енергій змонтовані на корпусі супутника і будуть працювати безперервно протягом всієї програми.

Детектор нейтронів високих енергій (HEND - High Energy Neutron Detector) - Російський прилад, розроблений в ІКД РАН групою І.Г.Мітрофанова. Це один з двох російських приладів, який коли-небудь встановлювалися на американських наукових супутника. HEND працював майже всю дорогу до Марса як детектор космічних гамма-сплесків (ми вже писали про це ). За час польоту було зареєстровано більше двох десятків сплесків. Зараз Odyssey-Mars-2001 з цим приладом на борту поряд із супутником Ulysses і декількома апаратами поблизу Землі утворюють міжпланетну тріангуляціонную мережу, яка дозволяє з дуже високою точністю визначати положення гамма-сплесків на небі.
Додаткову інформацію про прилад HEND ви можете знайти на сайті його розробників .

Додаткову інформацію ви можете знайти на сайті, присвяченому GRS в університеті Арізони Університеті.

(Складено за матеріалами сайту NASA Odyssey , Переклад С.Павлюченко.)