Astronautika: istorija

....pomoću sondi 'Луна', 'Венера' i 'Марс'

Sovjetska 'Луна-2' je još 1959. prva u istoriji dospela na Mesec, 'Венера-3' je 1966. prva dospela na Veneru, a 'Марс-2' je 1971. prvi put u istoriji speteo na Mars. Naučnici su imali jedinstvenu priliku da istraže od čega se tlo sastoji. Ko je i kako osmislio i napravio instrumente za to.

Geohi 1
'Luna-2'
 je 1959. lansirana direktno ka Mesecu. Posle 1 dana puta udarila je u Mesec i tako obeležila prvi kontakt nekog objekta koji je napravio čovek sa drugim nebeskim telom. Desno je lender 'Marsa-2', koji je krajem 1971. postao prvi ljudski objekat koji je stigao na površinu Marsa.

Moskovski Institut za geohemiju i analitičku hemiju pri Akademiji nauka, koji nosi ime V.I. Vernadskog (ГЕОХИ РАН), sarađuje sa slavnom kompanijom koja nosi ime još slavnijeg konstruktora S.A. Lavočkina već više od pola stoleća. Na inicijativu akademika A.P. Vinogradova, u GEOHI je početkom šezdesetih godina osnovana laboratorija planetne geohemije kako bi razvila metode i stvorila naučnu opremu za proučavanje sastava i svojstava materijala sa Meseca i planeta. Dugi niz godina, laboratoriju je vodio profesor dr J.A. Surkov.

Praktično sve kosmičke letilice namenjene proučavanju Meseca, Venere, Marsa i satelita Marsa – Fobosa, bile su opremljene naučnom opremom stvorenom na GEOHI RAN-u.

Ukupno je razvijeno i proizvedeno više od 30 vrsta različitih naučnih instrumenata: gama-spektrometara, rentgenskih fluorescentnih spektrometara, masenih spektrometara, denzitometara, analizatora gasova, detektora kosmičke prašine, seizmometara (zajedno s IFZ RAN[1]), termičkih detektora (zajedno s IPM RAN[2]) itd..

U GEOHI-ju se odvija čitav ciklus rada, od izbora eksperimentalne metodologije i inženjersko-konstruktivnih rešenja, pa sve do isporuke letačkih modela instrumenata kosmičkim letilicama, prijema, analize, obrade i interpretacije naučnih podataka.

U procesu stvaranja naučnih instrumenata razvijaju se i izrađuju kompleti konstruktorske, radne i tehničke dokumentacije, i sprovodi se čitav niz terenskih ispitivanja.

Među najznačajnijim, principijelno novim radovima izvedenim u saradnji sa kompanijom 'Lavočkin' (o njoj sam nedavno pisao), uključeni su radovi na sledećim projektima.

Kosmičke sonde 'Luna-10, -12' (1966). Koristeći prvi gama-spektrometar u istoriji kosmičkih istraživanja, prvi put je utvrđen sadržaj prirodnih radionuklida[3] u Mesečevom tlu i utvrđen tip lunarnih stena.

Kosmičke sonde 'Venera-4, -5, -6' (1967-1969), kosmičke sonde 'Venera-8, -9, -10' (1972-1975). Korištenjem masenog spektrometra i analizatora gasova sprovedena su ispitivanja Venerine atmosfere. Određen je sastav atmosfere Venere, što nam je omogućilo da zaključimo da Venera i Zemlja imaju atmosferu slične prirode i da samo drugačija udaljenost od Sunca uzrokuje potpunu razliku u njihovom modernom izgledu.

Pomoću scintilacijskog gama-spektrometra prvi put je određen sadržaj prirodnih radioaktivnih elemenata kalijuma, torijuma i urana u raznim područjima površine Venere. Utvrđeno je da u proučavanim regijama postoje stene koje su po sadržaju prirodnih radioaktivnih elemenata bliske zemaljskim stenama, poput okeanskog toleitskog[4] bazalta.

Kosmičke sonde 'Venera-12, -14' (1978-1981). Pomoću rendgenskog fluore-scentnog spektrometra, instaliranog na sondi 'Venera-12', prvi put je eksperimentalno određen sastav aerosolnih komponenti Venerinih oblaka. Utvrđeno je da su glavne komponente aerosolnog sloja oblaka Venere na visinama od 63–46 km sumporna i hlorna jedinjenja. Dobijeni podaci su bili u skladu s opštim geohemijskim pretpostavkama o atmosferi Venere, što je sugerisalo važnu ulogu ovih elemenata u njenoj evoluciji i savremenoj strukturi.

Kosmičke sonde 'Venera-13, -14' (1981) i sonda 'Vega-2' (1984). Na 'Veneri-13, -14', a potom i na 'Vegi-2', provedeni su jedinstveni eksperimenti za utvrđivanje hemijskog sastava stena Venere. Eksperimenti su izvedeni u ekstremnim uslovima na površini planete na temperaturi od ≈500°C i pritisku od ≈100 atmosfere. U lender je smešten uređaj za bušenje pomoću kojeg je uzet uzorak tla, a zatim stavljen u analitičku jedinicu, gde se nalazio rendgenski fluorescentni spektrometar za određivanje hemijskog sastava uzorka.

Na taj način je prvi put određen hemijski sastav stena u tri regije Venere. Analiza dobijenih podataka nam je omogućila donošenje sledećih zaključaka o vrstama stena u područjima sletanja lendera:

Kosmička sonda 'Venera-13'. Mesto sletanja – brdovito uzvišenje (φ = -7ْ°30', λ = 303°11'). u Osnovnom materijalu je bio zastupljen kalijumskim (leucitnim), visoko-magnezijumskim alkalnim bazaltom.

Kosmička sonda 'Venera-14'. Mesto sletanja – nizija (φ = 13°15', λ = 310°9'). Stene su odgovarale rasprostranjenim na Zemlji okeanskom toleitskom bazaltu mezo-kenozojskog doba, ali više osnovnog sastava.

Kosmička sonda 'Vega-2'. Mesto sletanja – severoistočni deo Terra Aphrodite (φ = -7,2°, λ = 179,4°). Stene su odgovarale zemaljskim gabroidima normalne alkalnosti (olivinski gabro-noriti).

Kosmička sonda 'Mars-5' (1973). Korištenjem orbitnog gama-spektrometra, prvi put su dobijeni podaci o hemijskom sastavu Marsovih stena. Određena je koncentracija kiseonika, silicijuma, gvožđa, kalijuma, torijuma i urana u velikom ekvatorijalnom području Marsa u rasponu širine od -25° do +10°. Po sadržaju prirodnih radioaktivnih elemenata u stenama, Marsove stene su bliske osnovnim magnetnim stenama na Zemlje.

Istraživanja hemijskog sastava Marsovih stena metodom orbitalne gama-spektrometrije nastavljena su 1988. godine uz pomoć 'Fobosa-2'. Određen je elementni sastav stena u raznim geomorfološkim provincijama ekvatorijalnog dela površine Marsa. Prvi put je utvrđen sadržaj glavnih elemenata koji formiraju stene (kiseonik, magnezijum, aluminijum, silicijum, kalijum, kalcijum, titanijum, gvožđe, torijum, uran) u četiri ekvatorijalna područja Marsa u rasponu dužine od 0° do 175° i od 340° do 360° zapadne dužine.

Analiza dobivenih podataka omogućila je geolozima izvlačenje glavnih zaključaka o prirodi Marsovih stena: u proučavanim područjima Marsa površinske stene uglavnom pripadaju vrsti stena glavnog sastava, a obogaćivanje površinskog tla torijumom i uranom u najstarijim područjima uzrokovano je endogenim i egzogenim faktorima.

Kosmičke sonde 'Luna-16, -20, -24'. Između 1970. i 1976 u GEOHI-ju je obavljen prijem i proučavanje uzoraka Mesečevog tla donešenog na Zemlju sovjetskim sondana.

U tu svrhu je otvorena posebana prijemna laboratorija, opremljena jedinstvenom opremom za prihvat i inicijalno ispitivanje uzoraka Mesečevog tla, a posebno specijalni objekat za rad u okruženju inertnog gasa, pod ultrajakim vakuumom, u uslovima niske okolne radijacije.

Raspodela kosmogenih radionuklida Na-22 i Al-26 duž stuba lunarnog tla 'Lune 24' proučavana je u neutrinskoj opservatoriji u Prielbruskom Institutu za nuklearnu fiziku Akademije nauka. Dobijeni podaci omogućili su procenu zračenja lunarnih uzoraka uzetih iz Mare Crisium.

PROJEKTI 'MARS-96' I 'FOBOS-GRUNT'

GEOHI RAN je direktno učestvovao u projektima 'Mars-96'[5] i 'Fobos-grunt'[6], koji su u potpunosti bili pripremljeni, ali nisu realizovani zbog različitih nezavisnih (objektivnih) okolnosti.

U okviru projekta 'Mars-96', zajedno sa NPO 'Lavočkinom', razvijeno je i proizvedeno potpuno novo i unikatno kosmičko sredstvo: penetraciona sonda.

Penetratori razvijeni u sklopu projekta 'Mars-96' uključivali su skup naučnih instrumenata za proučavanje hemijskog sastava stena, radioaktivnosti, seizmičke aktivnosti, magnetskih svojstava, termofizičkih parametara, klimatskih uslova na površini i televizijskog snimanja.

U razvoju i proizvodnji kompleksa naučnih instrumenata i uslužnih sistema učestvovale su brojna industrijska preduzeća i naučne organizacije SSSR-a.

Geohi 2
Penetrator 'Marsa-96'.

U okviru projekta 'Fobos-grunt', Institut je razvio i stvorio kompleks naučne aparature za atestiranje mesta sletanja sonde 'Fobos-grunt' na površini Fobosa.

Gama-spektrometar FOGS bio je dizajniran za proučavanje sadržaja osnovnih elemenata koji formiraju stene: vodonika, ugljenika, kiseonika, magnezijuma, aluminijuma, silicijuma, kalijuma, kalcijuma, titanijuma, mangana, gvožđa, torijuma i urana, te prirodno radioaktivnih elemenata: kalijuma, torijuma i urana u sloju stena debljine do 2 metra (slika 1).

Geohi 3
Instrumenti sonde 'Fobos-grunt'. Ako pažljivije pogledaš, videćeš da slika prikazuje sondu odozdo.

Geohi 4
Slika 1
 – Gama-spektrometar FOGS za 'Fobos-grunt'. Sastojao se od dva bloka: BD-GS (blok za detektovanje gama-spektrometra) i AMA (amplitudni višekanalni analizator impulsa)

Tehnika eksperimenta se zasnivala na registraciji gama-zračenja prirodnih izotopa kalijuma, torijuma i urana i gama-zračenja nastalog usled nuklearne interakcije kosmičkih zraka s elementima koji ulaze u sastav stena.

Maseni spektrometar MAL-1F konstruisan je za ispitivanje sastava gasovitih sastojaka stena (slika 2).

Instrument MAL-1F bio deo je hromatografsko-masenog spektrometrijskog kompleksa HMS (IKI RAN i GEOKHI RAN).

Metoda rada instrumenta MAL-1F se temeljio na registraciji masenog spektra isparljivih sastojaka stena koje su dolazile iz IKI RAN hromatografa.

Geohi 5
Slika 2
 – Maseni spektrometar MAL-1F. Težina – 4,5 kg; potrebno struje – 40 W.

Termodetektor TERMOFOB bio je dizajniran za termofizička merenja u površinskom sloju tla Fobosa (slika 3).

Geohi 6
Slika 3
 – Termodetektor TERMOFOB. Dijapazon – 100-380 K; preciznost merenja – 0,25 K; težina – 0,955 kg; potrošnja struje – 2,5 W.

Metoda se temeljila na aktivnoj termometriji pomoću kontaktnog zagrevanja tla na mestu sletanja i registracije povratnih toplotnih tokova.

Seizmometar SEISMO-1 je bio dizajniran za proučavanje unutrašnje strukture Fobosa (slika 4).

Metoda se temeljila na registraciji seizmičkih oscilacija koje nastaju pod dejstvom udara meteorita na površinu Fobosa.

Geohi 7
Slika 4
 – Seizmometar SEISMO-1. Sastojao se od seizmo-akustičkog bloka (SAB), seizmičkog bloka (ŠSB) i bloka elektronike.

Detektor svemirske prašine METEOR-F je bio konstruisan za određivanje gustine toka meteorskih čestica u blizini Marsa, dobijanje podataka o fiziko-dinamičkim parametrima meteorskih čestica koje pripadaju prašnskom omotaču Marsa, kao i za procenu meteorske opasnosti za letove kosmičkih letilica (slika 5).

Geohi 8
Slika 5
 – Detektor kosmičke prašine METEOR-F. Dijapazon brzine – od 3 do 35 km/s; dijapazon mase – od 10-14 do 10-5 grama; težina – 3,5 kg.

Princip rada detektora temeljio se na fenomenu isparavanja i jonizacije meteorskih čestica prilikom udara čestica velike brzine u metu. 

Danas, GEOHI RAN učestvuje u novoj etapi istraživanje Meseca Rusije u okviru projekta 'Luna-glob' i 'Luna-resurs', koje bi u dogledno vreme trebali da realizuju inženjeri kompanije NPO 'Lavočkin'.

Institut ima licencu Ruske kosmičke agencije za kosmičke aktivnosti.

Prenosna naučna oprema malih dimenzija, stvorena za kosmička istraživanja, može da nađe primenu u zemaljskim uslovima, posebno: u geološkim i geofizičkim radovima, u nadzoru okruženja tokom tehnogenih i prirodnih katastrofa u udaljenim područjima Zemlje.

Radovi GEOHI-ja na polju kosmičkih istraživanja sprovode se u skladu s Federalnim kosmičkim programom – FKP RF.

Naučni rukovodilac svih radova je akademik E.M. Galimov.

Zaključak

Istraživanja sprovođena u GEOHI Ruske akademije nauka, u saradnji s 'Lavočkinom', dala su neprocenjiv doprinos proučavanju problema porekla Meseca i planeta. Početkom 60-ih postojale su samo opšte teorijske ideje o mogućem sastavu stena na Mesecu, Marsu i Veneri, zasnovane na astronomskim opažanjima i teorijskim hipotezama. Prema astronomskim posmatranjima Meseca i Marsa još nekako je bilo moguće predvideti hemijski sastav njihovih stena, međutim, ono što je ispod debelog sloja atmosfere Venere ostalo je misterija. Do danas su dobijeni konkretni eksperimentalni podaci koji su pokazali glavno: stene koje čine površinske slojeve Meseca, Marsa i Venere sastoje se od gotovo istih elemenata i jedinjenja kao i stene Zemlje.

Geohi 9
Institut GEOHI RAN u Moskvi.

 

[1] Šmitov Institut za fiziku Zemlje Akademije nauka je najveći na svetu geofizički centar. Osnovan još 1928.

[2] Verovatno Keldišov Institut za primenjenu matematiku.

[3] Nuklid, ili izotop, predstavlja  atom nekog elementa za koji se zna redni ili atomski broj i ukupan broj nukleona (protona i neutrona) u jezgru. Nestabilni, ili radionuklidi, ili radioizotopi, su radioaktivni.

[4] Toleitske stene su najčešće magmatske stene na Zemlji, nastale u podmorskim vulkanima i okeanskim grebenima, koje čine većinu okeanske kore. Sačinjene su od olivinaclinopioksena i plagioklasa, sa malo gvožđe-titanijum oksida. Ima ih i na Mesecu.

[5] Strašna misija! Pročitaj ovo. U pregovoru sam napisao: '... Od samog početka kosmičke ere SSSR je bio u vođstvu u odnosu na Ameriku. Prva interkontinentalna raketa, prvi satelit, prvi čovek u orbiti , prva šetnja po kosmosu, prvi na Mesecu, prvi na Veneri i Marsu, prvi uzorci Meseca na Zemlji, orbitne stanice, itd. Tako je bilo sve do spuštanja ljudi na Mesecu. Ali sovjetske planetne stanice su i dalje bile za respekt. Međutim, i to se promenilo. Kada? Do kada je taj segment sovjetskog bespilotnog programa išao uzlaznom linijom? Od kada počinje nizlazna linija? Od ovog texta ...'

[6] Istorijska misija, koja se završila pre nego što je počela! Pročitaj ovo. U predgovoru sam napsao: '... Poslednju rusku međuplanetnu misiju koja se završila sa uspehom činile su dve sonde „Вега“ 1985-1986. Doduše, bilа је i sonda „Фобос 2“ 1988-1989, ali se ona smatra samo delimično uspešnom, jer je ušla u orbitu oko Marsa ali se volšebno pokvarila i nije uspela da spusti dva lendera na Fobos. Zato, kada sam čuo da Rusi pripremaju veliki come back, bio sam oduševljen! A kada sam pročitao da će njihova sonda doneti uzorke sa Fobosa ... nisam mogao da dočekam lansiranje. A onda – šok! Misija je završena a da nije ni krenula sa Zemljine orbite. Pisao sam o svemu tome već stoput, ali sad ću pokušati da sve to objedinim u jednu e-knjigu. Šta je, što kažu Kroate, krenulo po zlu?'

Draško Dragović
Author: Draško Dragović
Dipl inž. Drago (Draško) I. Dragović, napisao je više naučno popularnih knjiga, te više stotina članaka za Astronomski magazin i Astronomiju, a učestvovao je i u nekoliko radio i TV emisija i intervjua. Interesuje ga pre svega astronautika i fizika, ali i sve teme savremenih tehnologija XXI veka, čiji detalji i problematika često nisu poznati široj čitalačkoj publici. Izgradio je svoj stil, lak i neformalan, često duhovit i lucidan. Uvek je spreman na saradnju sa svojim čitaocima i otvoren za sve vidove komunikacije i pomoći. Dragovićeve najpoznatije knjige su "KALENDAR KROZ ISTORIJU", "MOLIM TE OBJASNI MI" i nova enciklopedija "NEKA VELIKA OTKRIĆA I PRONALASCI KOJA SU PROMENILA ISTORIJU ČOVEČANSTVA"

Zadnji tekstovi:


Dodaj komentar


Sigurnosni kod
Osveži