Hva skal til for en detaljert studie av en annen planet, asteroide eller komet?
Først skal du lansere et romfartøy nærmere. Og utstyr denne sonden med instrumenter slik at de forteller så mye som mulig om studiet, basert på begrensningene i volum og masse. I dag vil vi se hvordan en person studerer solsystemet ved hjelp av optiske midler.
Mange kosmiske kropper kretser rundt solen, som er veldig forskjellige fra hverandre. Gassgiganter har ikke en solid overflate, og steinete planeter har atmosfærer med forskjellige tettheter, fra ubetydelig til superdens. Asteroider er stein, og det er jern, og kometer endrer aktiviteten i stor grad avhengig av avstanden til Solen.
Det er tydelig at forskjellige instrumenter vil være nødvendige for å studere objekter med forskjellige egenskaper. Samtidig har forskere allerede samlet betydelig erfaring med anvendelse av mange typer forskningsmetoder, de var i stand til å forstå hva som gir maksimalt nyttig informasjon med en minimumsmasse. Nå kan vi se på et slikt "herresett" av robotromsutforsker.
Fotografering i det synlige området
Øynene fortsetter å være vårt viktigste forskningsinstrument, og det er grunnen til at astronomer på jorden investerer milliarder i gigantiske teleskoper, og det skapes spesielle kameraer for verdensrommet. De prøver å gjøre et vitenskapelig kammer dobbelt, dvs. lansere to kameraer: ett vidvinkel, det andre langfokus. Vidvinkel lar deg fange store områder med øynene, men alle gjenstandene i den vil være små. Den langsiktige er et "langdistanse våpen" som lar deg se fine detaljer fra betydelig avstand.
Salgsfremmende video:
Dette prinsippet gjelder både i rommet og på overflaten av planeter. Så Curiosity rover har et vidvinkellinselins på 34 mm, og et langfokusobjektiv - 100 mm.
For banemoduler er forholdet mellom lang og bred vanligvis mye mer betydelig. I stedet for et objektiv med lang fokus, er et fullverdig speilteleskop installert.
Det største speilteleskopet utenfor Jordens bane jobber nå i bane på Mars, med MRO-satellitten - 50 cm i diameter. HiRise-kameraet fanger høyder på 250-300 km i fenomenal detalj opp til 26 cm.
Dette gjør at forskere kan studere Mars og spore bevegelse av rovere, og entusiaster som oss til å gjøre marsarkeologi.
I tillegg til vitenskapelige kameraer er romskip ofte utstyrt med navigasjonskameraer. De lar operatører bedre orientere seg "på bakken" og velge mål for vitenskapelige kameraer. Navigasjonskameraer kan dekke enda større synsvinkler, og kan også lages dobbelt, men for økt pålitelighet eller for stereofotografering.
Forskjellen mellom vitenskapelige kameraer og navigasjonskameraer ligger ikke bare i synsvinkelen. Vitenskapelige kameraer er også utstyrt med utskiftbare fargefiltre som lar deg analysere noen av de spektrale egenskapene til overflaten til objektene som studeres. Filtre er vanligvis plassert i et spesielt hjul som lar deg endre dem på den optiske aksen til kameraet.
Som standard fotograferer vitenskapelige kameraer i panchromatisk rekkevidde - svart / hvitt-modus, der fotomatrisen mottar alt synlig lys, og til og med litt usynlig - nær infrarød. Denne typen fotografering lar deg få den høyeste oppløsningen og se de fineste detaljene, og det er grunnen til at de fleste bilder fra verdensrommet er svart og hvitt. Selv om noen tror at en slags sammensvergelse henger sammen med dette.
I panchromatisk (svart og hvitt) modus er detaljene høyere.
Fargebilder kan fås ved å gjentatte ganger ta bilder med vekslende fargefiltre ved å kombinere bildene. En enkelt ramme tatt med ett fargefilter vil også være svart og hvitt, så bildene må kombineres tre om gangen. Og det er slett ikke nødvendig, den resulterende fargen i bildet vil være det øynene våre ville se. For menneskets syn består verden av kombinasjoner av rødt, grønt og blått. Og den "ekte" fargen på bildet kan fås ved hjelp av røde, grønne og blå filtre.
Forunderlig er forskjellen i overflatereflektivitet i forskjellige områder.
Men hvis rammene er laget gjennom for eksempel blå, røde og infrarøde filtre, vil fargen på bildet vise seg å være "falsk", selv om de fysiske prinsippene for mottakelsen er nøyaktig de samme som de virkelige.
Når du publiserer fargebilder på offisielle nettsteder, signerer de hvilke fargefiltre som brukes i bildet. Men disse bildene vises i media uten noen forklaring. Derfor sirkulerer fortsatt alle slags spekulasjoner om den skjulte fargen på Mars eller til og med månen på Internett.
I vanlige bakkekameraer brukes fotografering gjennom flerfargede filtre på samme måte, bare de er limt til elementene i fotomatrisen (Bayer-filter), og automatiseringen, ikke forskere, driver med fargedemping. Curiosity rover har allerede installert Bayer-filtre, selv om et eget filterhjul er bevart.
Infrarød skyting
Våre øyne ser ikke infrarødt lys, og huden oppfatter det som varme, selv om det infrarøde området ikke er mindre enn synlig lys. Informasjon skjult for øyet kan fås ved hjelp av infrarøde kameraer. Selv de mest vanlige fotosensorene kan se nærinfrarødt lys (prøv for eksempel å skyte lyset på TV-fjernkontrollen med en smarttelefon). For å registrere mellomområdet med infrarødt lys plasseres separate kameraer med en annen type sensorer på romteknologi. Og langt infrarød krever allerede å kjøle sensorene ned til et dypt minus.
På grunn av den høyere gjennomtrengende kraften til infrarødt lys, er det mulig å se dypere inn i dype rom, gjennom gass- og støvtåler og ned i jorden til planeter og andre faste stoffer.
Så forskere Venus Express observerte bevegelsen av skyer i middels høyde i atmosfæren til Venus.
New Horizons registrerte den termiske gløden fra vulkaner på Jupiters måne Io.
Rovdyrmodusundersøkelsen ble brukt på åndene og mulighetene.
Mars Express blikk på polene til Mars viste forskjellen i fordelingen av karbondioksid og vannis over overflaten til iskapper (rosa - karbondioksid, blå - vann is).
For å få maksimal informasjon, er infrarøde kameraer utstyrt med et stort sett med filtre, eller et fullverdig spektrometer, som lar deg dekomponere alt lys som reflekteres fra overflaten til et spektrum. For eksempel har New Horizons en infrarød sensor med 65,5 tusen pikselelementer arrangert i 256 linjer. Hver linje "ser" bare stråling i det smale området, og sensoren opererer i skannermodus, dvs. kameraet med ham blir "guidet" over objektet som studeres.
Som allerede nevnt er infrarødt lys varme, så skyting i dette området åpner for en ny mulighet for å utforske solide kropper i rommet. Hvis du observerer overflaten i lang tid i prosessen med å varme opp fra sollys på dagtid og avkjøling om natten, kan du se at noen elementer på overflaten raskt blir varme og kjøle seg ned, og noen varmes opp i lang tid og kjøles ned i lang tid. Disse observasjonene kalles termiske treghetsstudier. De lar deg bestemme de fysiske egenskapene til jordsmonnet: løs, som regel, lett får og lett avgir varme, og tett - varmer opp i lang tid og holder varmen i lang tid.
På kartet: rosa - med lav termisk treghet, blå - med høy (dvs. kjøles ned i lang tid).
En interessant observasjon, i termisk modus, ble gjort av den sovjetiske sonden "Phobos-2". Mens han fotograferte Mars i termisk modus, la han merke til en lang stripe som strekker seg over planeten.
På 90-tallet uttrykte pressen mystiske spekulasjoner om en flykondensasjonsløype i atmosfæren til Mars, men virkeligheten viste seg å være mer interessant, om enn mer prosaisk. Termisk kamera "Phobos-2" var i stand til å registrere en stripe med avkjølt jord, som strekker seg bak den forbipasserende skyggen av satellitten til Mars - Phobos.
Det er også feil. For eksempel, mens de utforsket Gale-krateret fra Mars Odyssey-satellitten, identifiserte forskere et område med høy termisk treghet, nær den landet Curiosity-roveren. Der forventet de å finne tett fjell, men de fant leirbergarter med relativt høyt vanninnhold - opptil 6%. Det viste seg at grunnen til den høye termiske tregheten var vann, ikke stein.
Ultrafiolett skyting
Ved hjelp av ultrafiolett stråling studerer de gasskomponenten i solsystemet, og hele universet. Det ultrafiolette spektrometret er plassert på Hubble-teleskopet, og med sin hjelp var det mulig å bestemme fordelingen av vann i atmosfæren til Jupiter eller oppdage utslipp fra det subglacial hav i satellitten Europa.
Nesten alle planetariske atmosfærer ble studert i ultrafiolett lys, også de som praktisk talt er fraværende. Det kraftige ultrafiolette spektrometeret til MAVEN-sonden gjorde det mulig å se hydrogen og oksygen som omgir Mars i betydelig avstand fra overflaten. De. for å se hvordan fordampningen av gasser fra atmosfæren til Mars fortsetter, og jo lettere gassen er, desto mer intens skjer dette.
Hydrogen og oksygen i atmosfæren til Mars oppnås ved fotokjemisk dissosiasjon (separasjon) av vannmolekyler til komponenter under påvirkning av solstråling, og vann på Mars fordamper fra jorda. De. MAVEN gjorde det mulig å svare på spørsmålet hvorfor Mars nå er tørt, selv om det en gang var et hav, innsjøer og elver.
Mariner-10-sonden i ultrafiolett lys var i stand til å avsløre detaljene i venusiske skyer, se den V-formede strukturen til turbulente strømmer og bestemme vindens hastighet.
En lysere måte å studere atmosfæren på er av lys. For dette blir objektet som studeres plassert mellom lyskilden og spektrometeret til romfartøyet. Dermed kan du bestemme sammensetningen av atmosfæren ved å evaluere forskjellen i spekteret til lyskilden før og etter at den er dekket av atmosfæren.
Dermed er det mulig å bestemme ikke bare innholdet av gasser i atmosfæren, men også den omtrentlige sammensetningen av støvet, hvis det også tar opp en del av lyset.
Det skal bemerkes at når det gjelder spektroskopisk interplanetær forskning, er ikke Russland den siste. Med deltakelse fra romfartsinstituttet ved det russiske vitenskapsakademiet ble det europeiske infrarøde spektrometret OMEGA opprettet for Mars Express; på det samme apparatet er resultatet av fellesarbeid fra russiske, belgiske og franske forskere - infrarødt og ultrafiolett spektrometer SPICAM; sammen med italienerne utviklet spesialister fra IKI RAS PFS-enheten. Et lignende sett med instrumenter ble installert på Venus Express, som fullførte oppdraget i slutten av 2014.
Som du kan se, gir lys oss en betydelig mengde informasjon om solsystemet, du trenger bare å være i stand til å se og se, men det er andre midler som allerede er assosiert med nukleær og radiofysikk. Og dette er et tema for neste gjennomgang.
