Цялото междузвездно и междупланетно пространство е изпълнено с космическо излъчване. Това е резултат от радиация от звезди, акреционни дискове от черни дупки, неутронни звезди и пулсари, експлозии на свръхнова … Почти всеки катаклизъм във Вселената е причина за радиационните емисии. Радиацията е проблем за астронавтите и електрониката, но за учените е подарък да научат много подробности за космоса. Продължаваме нашия преглед на научните инструменти, използвани за изследване на Слънчевата система.
По-рано научихме как планетите се изучават с оптични средства.
Гама спектроскопия
Гама гамата по принцип също е оптика, тъй като гама лъчите са високоенергийни фотони. Но гама спектроскопията в планетарната наука изучава не онези лъчи, които се излъчват от звезди и черни дупки, а такива, които осветяват планети и други не-атмосферни или слабо атмосферни космически тела.
Планетите и астероидите започват да се излъчват в гама, когато са бомбардирани с по-масивни частици: високоенергийни протони, алфа-бета лъчи и неутрони. Заредените частици удрят повърхностната почва и тя започва да се излъчва в гамата. И, което е характерно, всеки химически елемент излъчва в своя собствен диапазон. Тоест, просто трябва да държим гама спектрометър над повърхността, за да разберем от какво се състои. Така ще разберем само химическия състав, а не геологичния, но допълвайки го с информация, например, от инфрачервени спектрометри и от камери с видимия обхват, можем да получим по-визуална картина.
Промоционално видео:
И така, използвайки гама спектрометрия, учените научиха за сравнително високите концентрации на торийни, железни и титанови руди на Луната.
С помощта на такова устройство на Марс Одисея беше възможно да се намерят два района на Марс с аномално високо съдържание на торий и, вероятно, уранови руди. Напълно възможно е някога там да са протичали процеси, както в Африка, с формирането на естествен ядрен реактор. Вярно е, че други, въз основа на същите данни, говорят за термоядрена война … По един или друг начин това е обнадеждаваща находка, тъй като означава, че атомните централи на бъдещите марсиански заселници могат да работят върху местни суровини.
Нейтронни детектори
Космическите неутрони, за разлика от алфа и бета частиците, не се абсорбират напълно от почвата. Някои от неутроните се отразяват от повърхността на каменисти тела, докато те успяват да потънат в земята с около половин метър. Връщащите се от повърхността неутрони, като правило, вече се движат много по-бавно, скоростта и енергията им зависят от това през какво са преминали в почвата. По-точно, с тяхна помощ се измерва само един параметър - съдържанието на водород.
Водородът, поради лекотата на атомите, ефективно забавя неутроните при еластични сблъсъци и тази ефективност пряко зависи от неговата концентрация. В същото време, в свободна форма водородът няма да остане в почвата, особено там, където атмосферното налягане се стреми към нула. За да се съхранява водород в почвата, той трябва да бъде свързан на химическо ниво, а водата остава най-доброто средство. По този начин, прелитайки над повърхността и събирайки данни за скоростите на „излитащите“неутрони, човек може да определи приблизителното съдържание на вода в почвата. Разбира се, колкото по-ниско летим, толкова по-точни ще бъдат данните. Сателитите все още дават грешка плюс или минус сто километра.
Именно с помощта на руските инструменти LEND и HEND бяха получени данни за разпределението на водород / вода в близостните повърхности на Луната и Марс.
И ако марсианските данни вече са били потвърдени два пъти, тогава лунните все още чакат проверката им. На Марс кацателят на Феникс кацна в околополюсния район и където HEND обеща до 70% от водата в земята, слой воден лед бе намерен точно под праха. А в кратера Гале, където работи роувърът „Любопитство“, HEND обеща 5%, съдържанието на вода в почвата варира от 3% до 5% и рядко се натъква на шест процента „оазиси“.
След подобен успех на HEND, брат му DAN беше „седнал“директно на роувъра и сега той събира данни не от надморска височина от 300 км, както е предшественикът му, а 0,5 м. Вярно, дълбочината на звука все още не надвишава 1 метър, но пространствената разделителна способност се е увеличила от десетки километри до сантиметри.
Въпреки успеха на неутронните детектори обаче, няма окончателно доверие в тях. Ледниците на Луната все още чакат своя откривател, а космическите агенции, както и частните компании обръщат все повече и повече внимание на полюсите на Луната. Въпреки че концентрацията на влага там, според спътниците, е не повече от 4%.
Радарите
Звучането на планетите в радио диапазона започна да се извършва от Земята. Много информация даде радиотелескопът Arecibo с диаметър 300 метра. Например, през 80-те години той откри на полюсите на горещия Меркурий странно отражение, което водният лед може да даде. Учените дълго време не можеха да повярват, че ледници могат да съществуват на най-близката до Слънцето планета. Трябваше да чакам резултатите от сондата Messenger, която с помощта на неутронния детектор и лазерна радиация успя да потвърди наличието на лед.
Аресибо показа впечатляващи снимки по време на супермона през 2013 г. На Луната може да види последствията от катастрофални потоци лава и "наводнения" с негова помощ.
Ако тези изображения са комбинирани с карти на разпределението на минерали, получени от орбитални спектрометри, е възможно да се състави подробна геоложка карта на района и е възможно да се реконструира еволюцията на повърхността. Въпреки че е странно, че досега на Луната не е изпратен сателит с мощен радар.
Но три радарни спътника полетяха към Венера. Няма друг начин за изследване на повърхността от орбитата на тази планета. Венера-15 и -16 картографира Северния полюс през 80-те години, а след това, през 90-те години на миналия век, Магелан направи пълна карта.
Сега Касини е зает с подобен бизнес в орбита на Сатурн. Тук радарът се използва за проникване в плътната атмосфера на Титан. В хода на многобройни полети космическата станция постепенно разкрива вечния воал и разкрива пред науката този наистина невероятен свят, в известен смисъл невероятно подобен на земния, но по някакъв начин поразително различен.
Множеството радарни проучвания позволяват не само картографиране, но и наблюдение на динамичните процеси. По този начин мистериозно появилият се и след това изчезнал остров се смяташе за белег на продължаващи сезонни промени. Може би това беше леден айсберг, който се блъсна в метаново море.
Други дължини на вълната и различни дизайни на радар ви позволяват да отидете по-дълбоко. В орбитата на Марс има два космически кораба, оборудвани с "ехолоти", които проникват в земната кора на 1-3 километра.
Проучването на европейския космически кораб Mars Express даде възможност за получаване на информация за силата и структурата на полярния лед, разграничаване на леда с въглероден диоксид от воден лед и оценка на водните запаси.
Неговото сканиране разкри и древни астероидни кратери, погребани от стотици метри вулканична лава и утаечни отлагания на Марсианския океан, в северното полукълбо на планетата. Учените многократно отбелязват очевидната разлика в броя на метеоритните кратери в южното и северното полукълбо на Марс, а Mars Express е разрешила мистерията. Ако някой все още има надежди за марсианците, погребани в подмарианския Сион от вакуум, суша и студ, тогава имам лоши новини за тях …
Космическият апарат New Horizons също има инструменти за радарни изследвания, но размерът на антената е по-нисък от много междупланетни колеги, така че изследването ще се концентрира върху намирането и изучаването на атмосферата.
Очаквам с нетърпение резултатите от радарното сканиране на ядрото на комета 67P / Чурюмов-Герасименко, което беше направено от космическия апарат Rosetta и Philae за двойка.
Радарът дори беше доведен до Луната. Китайският „Джейд Харе“успя да измине само сто метра, но дори и по него той успя да се сдобие с най-интересните профили на лунната повърхност, до дълбочина около четиристотин метра. В бъдеще такава информация ще бъде жизненоважна за изграждането на лунна станция, база или населено място.
Алфа протонна спектроскопия
Когато става въпрос за изследване на космически тела чрез земя, е почти невъзможно да се направи без докосване на моменти на алфа-протонна рентгенова флуоресцентна спектроскопия.
Устройства от типа APXS (рентгенов спектрометър за частици Alpha Particle) бяха инсталирани на всички роувъри на НАСА Марс. APXS е наличен в землището на Фила в ядрото на комета 67P / Чурюмов-Герасименко. На съветските лунни гребци имаше подобно устройство (RIFMA).
Принципът на работа на метода наподобява гама спектроскопия, с изключение на това, че сензорът има свой собствен източник на заредени частици (някакъв вид радиоактивен изотоп), предимно алфа лъчи. Изследваната проба се облъчва с радиация и тя започва да свети в рентгеновата област.
Освен това всеки химичен елемент свети по свой начин, което дава възможност да се получат спектри от елементарен състав.
Това далеч не е изчерпателен преглед на оборудването за изследване на слънчевата система. По правило астрофизичните инструменти се инсталират и на междупланетни превозни средства, за да регистрират енергийни частици, междупланетно излъчване, плазма и прах. Междупланетните полети също ви позволяват да изучавате космическото пространство, връзката на Слънцето, планетите и междузвездната среда, но това е друга история.
