![Измерение содержания воды и хлора в грунте Марса на борту марсохода НАСА «Кьюриосити» с помощью российского прибора ДАН за 10 лет измерений. Изображение ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/scale_800x400/public/media/img/2022-08/dan-10-years-map-water-chlorine.png?itok=9aN00-xh)
ДАН/DAN («Динамическое альбедо нейтронов»/Dynamic Albedo of Neutrons) — российский эксперимент в программе научных исследований с борта автоматического марсохода «Кьюриосити»/Curiosity проекта НАСА «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory).
Участие России в проекте «Марсианская Научная Лаборатория/Кьюриосити» (Mars Science Laboratory/Curiosity Rover) определено Исполнительным соглашением между НАСА и Федеральным космическим агентством (в настоящее время — Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос»), по заказу которого в Институте космических исследований Российской академии наук была создана аппаратура ДАН.
Научные задачи
- поиск водородсодержащих соединений, и в том числе водяного льда, и хлора в верхнем слое грунта Марса с помощью методов активного нейтронного зондирования.
Миссия
ДАН — российский приборный комплекс, включенный в научную нагрузку марсохода «Кюриосити» (Curiosity, проект Mars Science Laboratory, NASA).
Принцип работы ДАН основан на методах ядерной физики. Прибор генерирует короткие (длительностью порядка 1 мкс), но мощные импульсы нейтронов. За один импульс испускается до 10 миллионов частиц с энергией 14 МэВ. Испущенные нейтроны проникают в грунт Марса, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов.
Если затем измерить энергию и время регистрации нейтронов, выходящих из грунта после импульсного облучения, можно оценить содержание в веществе различных атомов, в первую очередь — водорода. На основе измерений распространённости водорода в грунте можно судить о наличии в нем гидратированных минералов или водяного льда вечной мерзлоты. Чувствительность прибора позволяет обнаружить воду в концентрации около 0,1%.
Эти данные необходимы для изучения процессов гидрологической эволюции Красной планеты и поиска районов с наиболее благоприятными условиями для возможного существования на Марсе примитивной жизни.
Непосредственный предшественник прибора ДАН — прибор ХЕНД, который также был создан в лаборатории космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН (сегодня — отдел ядерной планетологии) для марсианского орбитального аппарата Mars Odyssey (NASA, запуск 2001 г.). Именно благодаря данным ХЕНД был впервые открыт водяной лёд в реголите под поверхностью Марса. Однако если прибор ХЕНД измерял нейтроны, образовавшиеся в грунте Марса естественным путем под действием космических лучей, то ДАН направленно зондирует участок поверхности в ближайшей окрестности марсохода импульсами нейтронного излучения.
Приобор начал работу на поверхности Марса 7 августа 2012 г. За 10 лет работы (до августа 2022 г.) на поверхности Марса российско-американская команда эксперимента ДАН провела более 5000 дежурных смен в составе группы управления марсоходом, обеспечивая ежедневное планирование научной программы марсохода в части эксперимента ДАН. Всего было проведено почти 1500 сеансов нейтронного зондирования марсианской поверхности, или около 3 сеансов в неделю. Нейтронный генератор произвел более 15 миллионов импульсов нейтронного излучения, многократно превысив свой технический ресурс, но при этом продолжает штатно и без сбоев функционировать на марсианской поверхности.
В эксперименте ДАН установлено, что грунт дна кратера имеет переменные соленость и концентрацию грунтовой воды от 2 до 6%. Высокое содержание воды наблюдается именно там, где было обнаружено присутствие гидратированных минералов, сформировавшихся в раннюю эпоху истории Марса, когда кратер был заполнен водой. Также установлено, что вещество грунта содержит значительную долю хлора, до 2,5 % по массе, что подтверждает гипотезу о том, что в эпоху раннего Марса кратер Гейл заполняло древнее озеро. Эти данные позволяют определить характер процессов, протекавших в различные эпохи эволюции планеты.
Научная аппаратура ДАН
- Блок детекторов и электроники ДАН-ДЭ — промышленные пропорциональные счетчики нейтронов, наполненные 3He
- Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ — изготовлен во Всероссийском научно-исследовательском институте автоматики им. Н.Л. Духова на базе промышленного импульсного генератора
Основные характеристики
- Диапазон энергий регистрируемых нейтронов: от тепловых до 14 МэВ
- Разрешение по времени: 1–3 мкс
- Разрешение на поверхности: ~1 м
- Разрешение по глубине: ~1 м
Научные результаты
В эксперименте ДАН установлено, что современная поверхность дна кратера Гейл имеет концентрацию воды в пределах от 0 до 6%, причем наибольшие значения наблюдается именно там, где другие приборы наблюдают присутствие гидратированных минералов, сформировавшихся в прежнюю эпоху, когда кратер был заполнен водой. Грунт на дне кратера имеет переменную соленость, в пределах от 0 до 2.5%. Показано, что различные геоморфологические формации, через которые пролегла трасса марсохода, имеют различные концентрации грунтовой воды и хлора. Эти данные позволяют определить характер процессов, которые привели к их формированию во время различных эпох эволюции планеты.
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 ДАН: д.ф.-м.н. Игорь Георгиевич Митрофанов (ИКИ РАН)
Коллаборация
- Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова (ВНИИА, Москва)
- Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ, Москва)
- Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна, Московская обл.)
- Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН, Москва)
- Лаборатория реактивного движения НАСА (Jet Propulsion Laboratory, JPL, США)
- Университет Аризоны (University of Arizona, UofA, США)
- Университет Теннесси (University of Tennessee, США)
- Университет Брауна (Brown University, США)
Сайты
- Страница эксперимента ДАН на сайте отдела ядерной планетологии ИКИ РАН
- Сайт проекта Mars Science Laboratory на портале НАСА
Галерея
![Блок детекторов и электроники ДАН-ДЭ (ДАН) ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/photo0202.jpeg?itok=ojlf7Hvg)
![Блок детекторов и электроники ДАН-ДЭ (ДАН) ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/photo0203.jpeg?itok=uXCzBa_R)
![Блок детекторов и электроники ДАН-ДЭ (ДАН) ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/photo0204.jpeg?itok=5Hd0r7dZ)
![Импульсный нейтронный генератор ДАН-ИНГ (ДАН) ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_0727.jpeg?itok=SPhCttuB)
![Виброиспытания блока детекторов и электроники ДАН-ДЭ (ДАН) ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_0879.jpeg?itok=uU9j9xXr)
![Калибровка прибора ДАН ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA), в реакторном зале ОИЯИ в г. Дубна. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_7120.jpeg?itok=4d8TwZym)
![Калибровка прибора ДАН ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA), в реакторном зале ОИЯИ в г. Дубна. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_7158.jpeg?itok=ehbw9N4t)
![Калибровка прибора ДАН ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA), в реакторном зале ОИЯИ в г. Дубна. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_7175.jpeg?itok=sSPtrkVW)
![Имитация работы прибора ДАН ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA) на поверхности Марса, ОИЯИ г. Дубна. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/20150624_161700.jpeg?itok=GZK5KmN8)
![Владислав Третьяков, сотрудник отдела ядерной планетологии ИКИ РАН, устанавливает ДАН на имитатор посадочных мест ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). 2008 г. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/img_9493.jpeg?itok=K16qNqPL)
![Максим Мокроусов, заведующий лабораторией отдела ядерной планетологии ИКИ РАН, ввозит ДАН в камеру для испытаний совместной работы прибора и генератора РИТЭГ, установленных на ровере «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA), INL, США. 2010 г. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/photo0158.jpeg?itok=LqIxceP8)
![Натурные испытания прибора ДАН ровера «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA), ОИЯИ, г. Дубна. Фотография ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/dan_d0bdd0b0d182d183d180d0bdd18bd0b5_d0b8d181d0bfd18bd182d0b0d0bdd0b8d18f_d094d183d0b1d0bdd0b0.jpeg?itok=tsmdw1l_)
![Ровер «Кьюриосити»/Curiosity проекта NASA «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory) в цехе Лаборатории реактивного движения/Jet Propulsion Laboratory (JPL, США). Фотография ИКИ РАН.](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/d094d090d09d_d0bdd0b0_d0b1d0bed180d182d183_d09ad18ed180d0b8d0bed181d0b8d182d0b8.jpeg?itok=Mz65DYz4)
![Запуск 26 ноября 2011 г. ракеты-носителя Atlas V 541 с мыса Канавералл (США) с блоком аппаратов проекта NASA «Марсианская научная лаборатория»](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/photo0224.jpeg?itok=JMiSMiwX)
![Логотип эксперимента ДАН на ровере «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Изображение ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/dan_logo.jpeg?itok=gfB5hD2f)
![Схема расположения приборов научной нагрузки на ровере «Кьюриосити» проекта «Марсианская научная лаборатория» (NASA). Изображение ИКИ РАН](/sites/default/files/styles/mg_gallery_grid_thumb/public/media/img/2023-05/curiosity_rover.jpeg?itok=OgRwro15)
Mars Science Laboratory / Curiosity
Статус: работает
Запуск: 26.11.2011, космодром Канаверал, РН Atlas V
Головное космическое агентство: NASA
SCN: 37936
NSSDC ID: 2011-070A
Основной сайт: Mars Curiosity Rover
DAN / ДАН
Статус: работает
Головное космическое агентство: ГК «Роскосмос»
Основной сайт: Российский нейтронный детектор ДАН для мобильного посадочного аппарата НАСА «Марсианская научная лаборатория»