Лазерный мир

А. Е. Чумиков, В. С. Чепцов, Н. Г. Манагадзе, Г. Г. Манагадзе // Астрономический вестник, 2021, T. 55, № 6, стр. 562-574

Ракета-носитель с автоматической станцией «Луна-25» стартовала с космодрома «Восточный» 11 августа 2023 года. Она отправилась к Южному полюсу спутника Земли и должна прибыть к месту назначения 21 августа.

В проекте «Луна-25» задействован лазерно-ионизационный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР. Этот разработан тарусскими конструкторами при поддержке Научно-производственного объединения им. С. А. Лавочкина и Роскосмоса.

Лазерно-ионизационный времяпролетный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР в составе комплекса научной аппаратуры (КНА) космических аппаратов Луна-25 и Луна-27 позволяет проводить элементный и изотопный анализ твердых образцов (реголита и пыли) с высокой точностью и высоким пространственным разрешением. Принцип работы прибора заключается в полной атомизации и ионизации вещества лазерным импульсом, разделении ионов при их свободном разлете в зависимости от их массы и заряда и последующей регистрации времени пролета ионов от мишени до детектора. Прибор имеет небольшие габариты (130 × 206 × 254 мм), массу (2.8 кг) и рабочее электропотребление (8 Вт). Чувствительность элементного анализа составляет не менее 50 атомов на миллион атомов (ppmA) в одном спектре и 5 ppmA при анализе 100 спектров. Научные данные, полученные с прибором ЛАЗМА-ЛР, могут быть применены для решения широкого круга задач, таких как геологическая характеристика мест посадки космических аппаратов, анализ состава лунной пыли, поиск редкоземельных элементов, самородных металлов и сплавов, определение содержания химически связанной воды в реголите. Выполнение этих задач способствует как изучению фундаментальных вопросов, связанных с определением условий формирования и эволюции Луны, так и решению ряда прикладных проблем ее освоения.

Первым лазерно-ионизационным масс-спектрометром, включенным в состав космической миссии, был прибор ЛИМА-Д на борту аппаратов Фобос-1 и Фобос-2 (Sagdeev, Zakharov, 1989; Pellinen и др., 1990; Managadze и др., 2010). Этот прибор позволял проводить дистанционные (с расстояния до 70 м) измерения элементного и изотопного состава реголита Фобоса. Несмотря на неудачу миссий Фобос, разработка и совершенствование приборов такого типа продолжились.

Применение лазерного времямпролетного масс-спектрометра ЛАЗМА-ЛР позволит с высокой точностью определить элементный и изотопный состав реголита в местах посадки миссий Луна-25 и Луна-27, что может быть применено для решения широкого круга научных задач. В частности, возможна геохимическая классификация лунных пород в местах посадки на основании соотношений содержаний ряда химических элементов и оксидов, включая Fe, K, Al, Mg, Ti и др. (рис. 1) (Ярошевский и др., 1980; Haskin, Warren, 1991; Ling и др., 2011). В частности, возможно разделение пород на морские и неморские на основании соотношения содержаний оксидов железа и магния, определение низко- и высокоглиноземистых морских базальтов по концентрациям оксидов алюминия, железа, магния и калия и т.д. (рис. 1).

Полное содержание на https://sciencejournals.ru/cgi/getPDF.pl?jid=astvest&year=2021&vol=55&iss=6&file=AstVest2106002Chumikov.pdf