 |
Астронет: Astronet Новые технологии на борту Odyssey-Mars-2001 http://variable-stars.ru/db/msg/1171903/grs.html |
GRS: (the Gamma Ray Spectrometer)
Гамма спектрометр
Гамма-спектрометр будет способен измерять обилие и распределение более 20 основных элементов периодической системы включая кремний, кислород, железо, магний, аллюминий и другие. Зная, какие элементы составляют поверхностный (или подповерхностный) слой, можно получить информацию о том, как Марс менялся со временем. Для определения того, из каких элементов состоит поверхность Марса, в эксперименте используются гамма-спектрометр и два нейтронных детектора.
|
|
Изображения получены в Национальной Лос-Аламосской лаборатории |
Как работает гамма-спектрометр GRS
Подвергаясь действию космических лучей (заряженных частиц, прилетающих от Солнца и других звезд), различные химические элементы, входящие в состав поверхности Марса, излучают различные (но одинаковые для одного элемента) по энергиям гамма-кванты. Регистрируя различные гамма-кванты, с помощью гамма-спектрометра можно определить, какие элементы (и в каких пропорциях) входят в состав марсианской почвы.
Проводя различные измерения с гамма-квантами, приходящими к нам с поверхности Марса, можно вычислить обилие различных элементов и их распределение по поверхности Марса. Гамма-лучи, испущенные ядрами атомов, проявляются как острые эмиссионные линии в полученном спектре. Энергия фотона свидетельствует о том, что это за элемент, интенсивность говорит о концентрации элемента. Использования спектрометра значительно увеличит наше понимание эволюции Марса и процессов, формирующих и формировавших его.
Как с помощью космических лучей образуются нейтроны и гамма-фотоны ? Прилетающие космические лучи -- а многие из них -- частицы с очень
большой энергией -- сталкиваются с атомами на поверхности Марса. Когда атомы сталкиваются с такой энергией, нейтроны высвобождаются, что
приводит к рассеиванию нейтронов и столкновениям их с другими атомами. Атомы "возбуждаются" в результате этого процесса и излучают гамма-лучи
для того, чтобы избавиться от лишней энергии, приобретенной в результате соударений и перейти в обычное для них "спокойное" состояние.
Некоторые элементы, такие как торий, уран -- естественно-радиоактивны и излучают гамма-лучи в процессе распада, но все элементы могут
быть возбуждены столкновениями с космическими лучами и таким образом излучать гамма-лучи. HEND и нейтронные спектрометры, входящие в
состав GRS напрямую детектируют рассеивающиеся в результате соударений нейтроны а гамма-чувствительная головка регистрирует гамма-лучи.
Как гамма-спектрометр поможет найти воду ?
Проводя измерения с нейтронами, можно вычислить обилие воды на Марсе, подразумевая, что она там есть. Нейтронные детекторы чувствительны к концентрации водорода в слое поверхности глубиной до метра. Пользуясь спектрометром как виртуальной лопатой, ученые смогут заглянуть в этот поверхностный слой и измерить, сколько водорода там существует. Так как водород в основном представлен в виде водного льда, спектрометр сможет напрямую измерять количество льда и его сезонные изменения.
GRS предоставит данные о количестве водорода и, следовательно,
воды на Марсе; для Луны такие данные были получены миссией Lunar Prospector.
Изображения получены в Национальной Лос-Аламосской лаборатории.
Гамма-спектрометр состоит из многих компонент: гамма-чувствительной головки, нейтронного спектрометра, детектора нейтронов высоких энергий и электронного центра. Гамма-чувствительная головка вынесена за пределы спутника и удалена от него на 6.2-метровой балке; реализовано это будет после выхода спутника на орбиту вокруг Марса. Сделано это для минимизации помех, вносимых самим спутником. Начальная активность спектрометра перед развертыванием антенны, на которую уйдет от 15 до 40 дней, будет калибровкой спектрометра. После 200 дней на орбите произойдет развертывание балки и она останется в таком состоянии в течении всей миссии. Нейтронные детекторы -- нейтронный спектрометр и детектор нейтронов высоких энергий смонтированы на корпусе спутника и будут работать непрерывно в течении всей программы.
Детектор нейтронов высоких энергий (HEND - High Energy Neutron Detector)
- Российский прибор, разработанный в
ИКИ РАН группой И.Г.Митрофанова.
Это один их двух российских приборов, который когда либо устанавливались
на американских научных спутника. HEND работал почти всю дорогу к Марсу
как детектор космических гамма-всплесков
(мы уже писали об этом).
За время полета было зарегистрировано
более двух десятков всплесков. Сейчас Odyssey-Mars-2001 с этим прибором на борту
наряду со спутником Ulysses и несколькими аппаратами вблизи Земли
образуют межпланетную триангуляционную сеть, которая позволяет
с очень высокой точностью определять положение гамма-всплесков на небе.
Дополнительную информацию о приборе HEND вы можете найти на
сайте его разработчиков.
Дополнительную информацию вы можете найти на сайте,
посвященном GRS
в Аризонском Университете.
(Составлено по материалам сайта NASA Odyssey, перевод С.Павлюченко.)