Новости науки на портале «Научная Россия»

0 комментариев 756

«НАСА пригласило нас! Вместе мы летим на Марс!»

«НАСА пригласило нас! Вместе мы летим на Марс!»
03.01.1999 года к Марсу стартовала миссия НАСА с первым лидаром для мониторинга атмосферы, прототип которого был разработан сотрудниками РАН (С. Першиным, А. Бухариным, В. Макаровым, Д. Пацаевым)

Основная цель миссии – поиск следов жизни на далеком Марсе в виде органических компонентов и соединений, изучение атмосферы и поверхности Марса с помощью набора уникальных, по своим характеристикам, научных приборов.

Впервые за 40 лет изучения космоса (после первого спутника), пройдя через трудности конкурсного отбора, наш лидар был включен в миссию НАСА в качестве единственного прибора от России. Об этом решении НАСА известили С. Першина, академика А. Галеева и В. Мороза письмом директора по науке от 22 апреля 1996 года.

17 октября в Отделе планетных исследований и космохимии ГЕОХИ РАН состоялся семинар под руководством академика Михаила Яковлевича Марова. Доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Научного центра волновых исследований ИОФ РАН Сергей Михайлович Першин представил участникам семинара доклад на тему: «Новый индикатор процессов геодинамики (к 20-летию запуска первого лидара, лидара РАН на Марс

Сергей Михайлович рассказал о том, как 28 лет назад российские ученые создали лидар нового поколения на импульсном диодном лазере и однофотонном приемнике с безопасным для глаз (<1 мкДж/см2 ) уровнем излучения.

"Принципиально новый подход разработанный нами позволил нам через 5 лет не только выиграть конкурс НАСА в США, но провести серию экспериментов и опубликовать эти данные по зондированию среды обитания на Земле без опасности поражения глаз (!). Позднее именно этот фактор и большая (до 100 кГц) частота повторения импульсов позволил применить наш новый принцип к разработке лидаров в США для навигации беспилотных автомобилей и других подвижных платформ, правда, без ссылок на нас, как это часто бывало и ранее. Принцип работы лидара подобен принципу работы радара, но вместо радиоимпульсов излучаются импульсы лазера, фотоны которых, рассеянные в тумане, облаках, регистрируются оптическим приемником. Время прохождения фотонов до препятствия и обратно измеряется и дает информацию о высоте облаков. В нашем лидаре мы использовали диодный лазер, как наиболее эффективный и обладающий малой массой, а также высокочувствительный однофотонный приемник, разработанный чешскими специалистами в Пражском техническом университете», - объясняет С.М. Першин.

Надо сказать, что небольшому коллективу российских ученых (А. Бухарин, Г. Захаркин, С. Линкин, А. Липатов, А. Ляш, В. Макаров, В. Нехаенко, Д. Пацаев, С. Першин, А. Тюрин, Л. Хлюстова) пришлось задействовать накопленный опыт, объединив усилия, предложить новые идеи для того, чтобы удовлетворить всем требованиям НАСА, и создать при этом, в кратчайшие сроки, первый прибор для зондирования атмосферы Марса, не имеющий аналогов во всем мире.

«Некоторые решения оказались принципиально новыми и позволили выиграть нам международный конкурс и экспертизу НАСА на стадии отбора. Так, например, отсутствие аналоговых цепей, то есть только цифровые цепи повысили помехоустойчивость и стабильность работы лидара в широком температурном интервале с низким потреблением энергии и напряжением (40 В) питания», - подчеркнул ученый.

4 июня 1996 года состоялось научно-техническое совещание в центре космического приборостроения НАСА США (Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California), куда Сергея Михайловича пригласили для обсуждения параметров лидара и протокола обмена данных с бортовым компьютером посадочного модуля. Требования были максимально жесткими : масса – не более 1 кг (у российских ученых получилось 942 грамма), потребляемая мощность – не более 200 миллиВатт, поэтому группа ученых РАН предложила циклический режим зондирования), диапазон температур – от -100оС до +20оС без внешнего корпуса-термостата.

«Наши новые идеи, накопленный опыт и новые технологии позволили нам удовлетворить всем требованиям НАСА к бортовому лидару. Следует отметить, что конструкторские, оптические и механические работы по изготовлению лидара проводились на московском заводе киноаппаратуры в отделе О.Г. Гудкова при конструкторском сопровождении Ю.М. Британ при финансовой поддержке Российского космического агентства. Мы провели все испытания: удары и термические режимы, вибрации, тряску, и отправили наш лидар в США. Успешный перелет по траектории к Марсу завершился к декабрю 1999 года выходом на орбиту вокруг Марса. Затем орбита была перестроена для десантирования посадочного модуля в расчетный район в окрестности Южного полюса. С этой орбиты 3 декабря 1999 года посадочный модуль отделился от орбитального аппарата и вошел в атмосферу Марса с пассивным торможением. После раскрытия парашюта связь с аппаратом не возобновилась, наверное, из-за неудачной посадки на поверхность. Неожиданная авария не позволила нам провести запланированный мониторинг атмосферы Марса», - комментирует Сергей Михайлович.

Спустя 9 лет, в 2008 году, второй лидар, который разрабатывали специалисты канадского космического агентства, был доставлен на поверхность Марса с миссией НАСА «Phoenix», где проводил измерения высоты облаков и динамики атмосферного аэрозоля, подобно запланированному в научной программе российских ученых.

«Несмотря на произошедшую на Марсе аварию, мы активно занимались лидарным мониторингом атмосферы Земли и аэрозольных шлейфов, а также поверхности акваторий», - отмечает Першин.

Таким образом, одним из новых и перспективных применений подобного лидара, способного работать автономно с незначительным потреблением (3-8 Ватт) и безопасным для глаз уровнем излучения (менее 1 микроДж/см2 ) в импульсе длительностью 10 нс на длине волны 905 нм, является его использование для непрерывного мониторинга тектонического аэрозоля, изменение динамики которого может служить сигналом-предвестником землетрясений. Недавно, в 2018 году, при поддержке академика Г.И. Долгих была установлена корреляция вариаций тектонического аэрозоля при зондировании лидаром и расширения/сжатия коры Земли в тоннеле лазерного деформографа ТОИ ДВО РАН.

В настоящее время разработка этого направления поддержана грантом №19-19-00712 (научный руководитель – С.М. Першин) Российского Научного Фонда и продолжается в Баксанской нейтринной обсерватории (директор В.В. Кузьминов) ИЯИ РАН совместно с ИФЗ РАН в тоннеле с их детекторами (чл.-корр. А.Л. Собисевич).

Для экспериментального обоснования обнаруженной нами корреляции в зоне разлома недавно подписано Соглашение о научном сотрудничестве Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (академик Е.И. Гордеев), Института общей физики имени А.М. Прохорова РАН (чл.-корр. С.В. Гарнов, С.М. Першин) и Института сейсмологии и вулканологии Университета Хоккайдо (Япония, проф. Хироаки Такахаши) для мониторинга тектонического аэрозоля нашим лидаром в тоннеле лазерного деформографа с длиной плеча интерферометра Майкельсона 80 м на мысе Еримо о. Хоккайдо.

Российские ученые удостоились мирового признания, но ими не забыты непростые времена, когда за свою мечту, буквально, приходилось бороться. Тяжелая политическая обстановка в стране, общественные волнения, отсутствие финансирования научной отрасли… Однако ученые продолжали работать с вдохновением и восторгом, желая создавать новое и неизвестное. Было все - слезы радости, вкус победы. В такие моменты исследователей посещала муза, и они писали стихи.

Вместе к Марсу!

Спутник, Юрий, луноход,

Тогда мы вырвались вперёд!

И вот минуло сорок лет,

Клинтон отменил запрет-

И для миссии на Марс

В конкурс пригласили нас!

Из лидаров многих стран

NASA взяло лидар РАН!

Так за 40 лет впервые!

После спутника России!

Пройдя конкурсный отбор,

Наш прибор вошел в набор.

Среди всех - он первый - русский!

Как научная нагрузка.

NASA утвердило нас,

(Дала 200 миллиВатт,

Чтобы был всему ты рад!!!

Масса – менее кило (!),

А на deck(е) -100 0С !!!!)

Без «одежды», подогрева!

Удержала только вера

В своё сделанное дело!

Если хочешь полететь,

Надо будет попотеть.

Мы решенья все нашли,

Испытанья - все прошли!

Как не пугало НАСА нас:

Вместе мы летим на Марс!!!

3 января 1999г.

        (1й-Principle Investigator), д. ф.-м. н.,  главный научный сотрудник Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН  Першин Сергей                                        

институт общей физики ран лидар наса

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.