Alt interstellar og interplanetært rom er fylt med kosmisk stråling. Dette er resultatet av stråling fra stjerner, akkresjonsskiver av sorte hull, nøytronstjerner og pulsarer, supernovaeksplosjoner … Nesten enhver katastrofe i universet er årsaken til stråleutslipp. Stråling er et problem for astronauter og elektronikk, men for forskere er det en gave å lære mange detaljer om verdensrommet. Vi fortsetter vår gjennomgang av vitenskapelige instrumenter som brukes til å studere solsystemet.
Tidligere lærte vi hvordan planeter studeres med optiske midler.
Gamma-spektroskopi
Gamma-serien er i prinsippet også optikk siden gammastråler er høyenergifotoner. Men gammaspektroskopi i planetarisk vitenskap studerer ikke de strålene som slippes ut fra stjerner og sorte hull, men de som lyser opp planeter og andre ikke-atmosfæriske eller svakt atmosfæriske kosmiske kropper.
Planeter og asteroider begynner å avgi gamma når de bombarderes med mer massive partikler: høyeenergi-protoner, alfa-beta-stråler og nøytroner. De ladede partiklene treffer overflaten jord og den begynner å avgi i spekteret. Og som er typisk, avgir hvert kjemisk element i sitt eget sortiment. Det vil si at vi bare trenger å holde et gammaspektrometer over overflaten for å forstå hva det består av. Så vi vil forstå bare den kjemiske sammensetningen, ikke den geologiske, men supplere den med informasjon, for eksempel fra infrarøde spektrometre, og fra kameraer i det synlige området, kan vi få et mer visuelt bilde.
Salgsfremmende video:
Så ved å bruke gammaspektrometri lærte forskere om de relativt høye konsentrasjonene av thorium, jern og titanmalm på månen.
Ved hjelp av en slik anordning på Mars Odyssey var det mulig å finne to regioner på Mars med anomalt høyt innhold av thorium og sannsynligvis uranmalmer. Det er ganske mulig at prosesser der en gang fant sted som i Afrika, med dannelse av en naturlig atomreaktor. Riktig nok snakker andre, på grunnlag av de samme dataene, om en termonukleær krig … En eller annen måte er dette et oppmuntrende funn, siden det betyr at atomkraftverk fra fremtidige Martian bosettere kan jobbe med lokale råvarer.
Neutrondetektorer
Kosmiske nøytroner, i motsetning til alfa- og beta-partikler, blir ikke fullstendig absorbert av jorden. Noen av nøytronene reflekteres fra overflaten til steinete kropper, mens de klarer å synke ned i bakken med omtrent en halv meter. Nøytronene som kommer tilbake fra overflaten, beveger seg som regel mye tregere, hastigheten og energien deres avhenger av hva de gikk gjennom i jorden. Mer presist er det bare en parameter som måles med deres hjelp - hydrogeninnholdet.
På grunn av atomenes letthet reduserer hydrogen nøytroner i elastiske kollisjoner effektivt, og denne effektiviteten avhenger direkte av konsentrasjonen. Samtidig, i fri form, vil ikke hydrogen forbli i jorden, spesielt der atmosfæretrykket har en tendens til null. For å lagre hydrogen i jorden, må det bindes på et kjemisk nivå, og vann forblir det beste middelet. Ved å fly over overflaten og samle inn data om hastighetene til "ta av" nøytronene, kan man således bestemme det omtrentlige vanninnholdet i jorden. Jo lavere vi flyr, jo nøyaktig blir dataene selvfølgelig. Satellitter gir fortsatt en feil på pluss eller minus hundre kilometer.
Det var ved hjelp av de russiske LEND- og HEND-instrumentene man fikk data om fordelingen av hydrogen / vann i jordoverflaten til månen og Mars.
Og hvis Martian-dataene allerede er bekreftet to ganger, venter måneformene fremdeles på bekreftelse. På Mars landet Phoenix-landeren i den sirkumpolare regionen, og der HEND lovet opptil 70% av vannet i bakken, ble et lag med vannis funnet rett under støvet. Og i Gale-krateret, der Curiosity rover opererer, lovet HEND 5%, området vanninnholdet i jorda varierer fra 3% til 5%, og kommer bare sjelden over seks prosent "oaser".
Etter en slik suksess av HEND, ble broren DAN "sittende" direkte på roveren, og nå samler han data ikke fra 300 km høyde, som forgjengeren, men 0,5 m. Riktignok overstiger lyddybden fortsatt ikke 1 meter, men den romlige oppløsningen har økt fra titalls kilometer til centimeter.
Til tross for suksessen med nøytrondetektorer, er det imidlertid ingen endelig tillit til dem. Glaciers on the Moon venter fortsatt på oppdageren sin, og romfartsbyråer, så vel som private selskaper, mer og mer fokuserer på Månens stolper. Selv om konsentrasjonen av fuktighet der, ifølge satellitter, ikke er mer enn 4%.
radarer
Lydingen av planetene i radioområdet begynte å bli utført fra Jorden. Mye informasjon ble gitt av Arecibo radioteleskop, 300 meter i diameter. For eksempel, tilbake på 80-tallet, oppdaget han ved polene til det varme Merkur, en merkelig refleksjon som vannisen kunne gi. Forskere i lang tid kunne ikke tro at isbreer kunne eksistere på planeten nærmest Solen. Jeg måtte vente på resultatene fra Messenger-sonden, som ved hjelp av en nøytrondetektor og laseravstand, var i stand til å bekrefte tilstedeværelsen av is.
Arecibo viste imponerende bilder under supermoonen i 2013. På Månen kan han se konsekvensene av katastrofale lavastrømmer og "flom" med hans hjelp.
Hvis disse bildene er kombinert med kart over fordelingen av mineraler hentet fra orbital spektrometre, er det mulig å sette sammen et detaljert geologisk kart over området, og det er mulig å rekonstruere evolusjonen av overflaten. Selv om det er rart at det til nå ikke er sendt en satellitt med en kraftig radar til månen.
Men tre radarsatellitter fløy til Venus. Det er ingen annen måte å studere overflaten fra denne planetens bane. Venera-15 og -16 kartla Nordpolen på 1980-tallet, og deretter på 1990-tallet laget Magellan et komplett kart.
Nå er Cassini opptatt med en lignende virksomhet i bane rundt Saturn. Her brukes radar for å trenge gjennom Titans tette atmosfære. I løpet av mange flyvninger åpner romstasjonen gradvis det evige slør og avslører for vitenskapen denne virkelig fantastiske verdenen, på noen måter utrolig lik den jordiske, men i noen påfallende annerledes.
Flere radarundersøkelser tillater ikke bare kartlegging, men også observasjon av dynamiske prosesser. Dermed dukket den mystisk opp og forsvant øya på som et tegn på pågående sesongforandringer. Kanskje var det et isete isfjell som styrtet i et metanhav.
Andre bølgelengder og forskjellige radardesign lar deg gå dypere. I bane til Mars er det to romskip utstyrt med "ekkolodd" som trenger inn i jordskorpen i 1-3 kilometer.
Studien av det europeiske romfartøyet Mars Express gjorde det mulig å få informasjon om kraften og strukturen til polaris, skille karbondioksidis fra vannisen og estimere vannreserver.
Hans skanning avslørte gamle asteroide kratere, begravet av hundrevis av meter vulkansk lava og sedimentære ansamlinger av Marshavet, på den nordlige halvkule av planeten. Forskere har gjentatte ganger bemerket den tilsynelatende forskjellen i antall meteorittkratere i den sørlige og nordlige halvkule av Mars, og Mars Express har løst mysteriet. Hvis noen fremdeles hadde forhåpninger til marsjantene som ble begravet i under-Martian Sion fra vakuum, tørke og frost, så har jeg dårlige nyheter for dem …
Romfartøyet New Horizons har også instrumenter for radarforskning, men antennestørrelsen er dårligere enn mange interplanetære kolleger, så forskningen vil konsentrere seg om å finne og studere atmosfæren.
Jeg gleder meg til resultatene av radarscanning av kjernen til kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko, som ble gjort av romfartøyet Rosetta og Philae for et par.
Radaren ble til og med brakt til månen. Den kinesiske "Jade Hare" klarte å gå bare hundre meter, men selv på den klarte han å få de mest interessante profilene på månens overflate, til en dybde på omtrent fire hundre meter. I fremtiden vil slik informasjon være avgjørende for bygging av en månestasjon, base eller bebyggelse.
Alfaprotonspektroskopi
Når det gjelder undersøkelse av romlegemer av lander, er det nesten umulig å gjøre uten å berøre øyeblikk av alfaproton røntgenfluorescensspektroskopi.
Enheter av APXS-typen (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) ble installert på alle NASA Mars-rovere. APXS er tilgjengelig på Philae-landeren ved kjernen til kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko. Det var en lignende enhet (RIFMA) på de sovjetiske måneflyterne.
Prinsippet for bruk av metoden ligner gamma-spektroskopi, bortsett fra at sensoren har sin egen kilde med ladede partikler (en slags radioaktiv isotop), først og fremst alfa-stråler. Den undersøkte prøven bestråles med stråling og den begynner å glø i røntgenområdet.
Dessuten lyser hvert kjemiske element på sin egen måte, noe som gjør det mulig å oppnå spektre av elementær sammensetning.
Dette er langt fra en uttømmende oversikt over utstyr for å utforske solsystemet. Som regel installeres også astrofysiske instrumenter på interplanetiske kjøretøyer for å registrere energiske partikler, interplanetær stråling, plasma og støv. Interplanetære flyreiser lar deg også studere det ytre rom, forholdet mellom solen, planeter og det interstellare mediet, men det er en annen historie.
