ИНСТИТУТ КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт Космических исследований
Российской Академии Наук

ЛЕНД/LEND
Нейтронная разведка Луны

ЛЕНД/LEND («Лунный исследовательский нейтронный детектор», Lunar Exploration Neutron Detector) — российский эксперимент в программе научных исследований с борта межпланетного аппарата NASA «Лунный исследовательский орбитер»/Lunar Reconnaissance Orbiter (ЛРО/LRO).

Участие России в проекте «Лунный исследовательский орбитер 2009»/Lunar Reconnaissance Orbiter 2009 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 ЛЕНД.

Научные задачи

  • Поиск водородсодержащих соединений, и в том числе водяного льда, в верхнем слое грунта Луны с помощью методов нейтронного зондирования.

Миссия

ЛЕНД — российский коллимированный нейтронный детектор, включенный в научную нагрузку космического аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter (НАСА), который проводит исследования Луны с орбиты её искусственного спутника.

Нейтронный детектор ЛЕНД регистрирует поток вторичных нейтронов, исходящий от поверхности Луны, — так называемое нейтронное альбедо. Эти нейтроны рождаются в приповерхностном слое грунта толщиной 1-2 метра, в ходе взаимодействий с космическими лучами и при распаде естественных радиоактивных элементов. По пути к поверхности они замедляются и поглощаются ядрами основных породообразующих элементов. Таким образом, выходящий из грунта поток нейтронов зависит от состава вещества и в первую очередь — от присутствия водорода или водородосодержащих соединений. На основе измерений распространённости водорода в грунте можно судить о наличии водяного льда или связанной воды в составе минералов.

После обработки данных измерений нейтронного излучения от полярных районов Луны были впервые построены карты распространённости воды в лунном реголите на северном и южном полюсах Луны. Как показывают его измерения, Луна оказалась достаточно «влажным» местом: в отдельных участках грунта содержание водорода может составлять до 5 % по массе, что больше, чем в земной пустыне Сахара.

Только за первые два месяца работы на орбите вокруг Луны были получены принципиально важные данные, которые позволили построить карты распределения воды в приполярных областях Луны. Они показали, что районы с высоким содержанием водорода в реголите не совпадают с известными ранее вечно затененными областями на дне лунных полярных кратеров. Это был неожиданный результат, так как долгое время считалось, что возможные локальные районы с высоким содержанием водорода на Луне должны совпадать с вечно затененными областями в окрестности её полюсов. Таким образом, данные ЛЕНД заставили по-новому взглянуть на «круговорот воды» на Луне.

Кроме этого, преимущественно на основании данных ЛЕНД и с учетом результатов измерений другими приборам на борту ЛРО, специалисты НАСА выбрали цель для управляемой бомбардировки космическим аппаратом LCROSS. Ею стал приполярный кратер Кабеус. Разгонный блок «Центавр», а за ним аппарат LCROSS были направлены в грунт Луны в этом районе, а состав вещества, которое было выброшено в результате столкновения, изучался напрямую с помощью приборов LCROSS, LRO и наземных средств.

Результаты эксперимента ЛЕНД будут использоваться при планировании будущих научных и исследовательских миссий на лунные полюса.

Предшественник прибора ЛЕНД — прибор ХЕНД, также созданный в лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН (сегодня — отдел ядерной планетологии) для марсианского орбитального аппарата Mars Odyssey (НАСА, запуск 2001 г.). Но для лунного прибора потребовалось очень высокое пространственное разрешение. Чтобы достичь его, было разработано принципиально новое устройство — коллиматор из бора и полиэтилена. Фактически, это очень толстая оболочка, установленная таким образом, что она поглощает эпитепловые нейтроны, приходящие не из поля зрения прибора. Методика коллимирования позволяет картографировать поток эпитепловых нейтронов с поверхности Луны с разрешением 10 км с высоты орбиты 50 км.

Основные характеристики

  • Диапазон энергий регистрируемых нейтронов: от тепловых до 15 МэВ
  • Разрешение по времени: переменное, >1 с
  • Разрешение на поверхности: ~5 км на орбите в 50 км
  • Разрешение по глубине: ~1–2 м

Головные организации и руководители

  • Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» (ГК «Роскосмос»): заказчик
  • Институт космических исследований Российской Академии наук (ИКИ РАН): головной исполнитель
  • Научный руководитель эксперимента: д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов

Коллаборация

  • Научно–исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР, г. Димитровград-10)
  • Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ)
  • Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, г. Дубна)
  • Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова (ГАИШ МГУ)
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН (ФТИ им А.Ф. Иоффе, г. Санкт-Петербург)
  • Научно-инженерный центр «Специализированный научно-исследовательский институт приборостроения» (Сниип)
  • Центр космических полетов им. Годдарда НАСА (Goddard Space Flight Center, GSFC, США)
  • Университет Аризоны (University of Arizona, UofA, США)
  • Университет Мэриленда (University of Maryland, UMD, США)
  • Католический университет (Catholic University, США)

Сайты

Статус: работающий

Запуск: 18.06.2009, 21:32:00 UTC (19.06.2009, 01:32 мск), космодром Канаверал, РН Atlas V / РБ Centaur

Головное космическое агентство: NASA

SCN: 35315

NSSDC ID: 2009-031A

Основной сайт