Allt interstellärt och interplanetärt utrymme fylls med kosmisk strålning. Detta är resultatet av strålning från stjärnor, ackretionsskivor av svarta hål, neutronstjärnor och pulsars, supernovaexplosioner … Nästan varje katastrof i universum är orsaken till strålningsutsläpp. Strålning är ett problem för astronauter och elektronik, men för forskare är det en gåva att lära sig mycket information om rymden. Vi fortsätter vår granskning av vetenskapliga instrument som används för att studera solsystemet.
Tidigare fick vi veta hur planeter studeras med optiska medel.
Gamma-spektroskopi
Gammaområdet är i princip också optik eftersom gammastrålar är högenergi-fotoner. Men gammaspektroskopi i planetvetenskapstudier inte de strålar som släpps ut från stjärnor och svarta hål, utan de som lyser upp planeter och andra icke-atmosfäriska eller svagt atmosfäriska kosmiska kroppar.
Planeter och asteroider börjar avge i gamma när de bombarderas med mer massiva partiklar: högenergiprotoner, alfa-beta-strålar och neutroner. De laddade partiklarna träffar ytjorden och det börjar avge i spänningen. Och vilket är typiskt, varje kemiskt element avger i sitt eget sortiment. Det vill säga, vi behöver bara hålla en gammaspektrometer över ytan för att förstå vad den består av. Så vi kommer att förstå bara den kemiska sammansättningen, inte den geologiska, men komplettera den med information, till exempel från infraröda spektrometrar, och från kameror i det synliga området, kan vi få en mer visuell bild.
Kampanjvideo:
Så med hjälp av gammaspektrometri lärde forskare om de relativt höga koncentrationerna av torium, järn och titanmalm på månen.
Med hjälp av en sådan anordning på Mars Odyssey var det möjligt att hitta två regioner på Mars med avvikande högt innehåll av thorium och förmodligen uranmalmer. Det är mycket möjligt att processer där en gång ägde rum som i Afrika, med bildandet av en naturlig kärnreaktor. Det är sant att andra, på grundval av samma data, talar om ett termonukleärt krig … Hur som helst, detta är en uppmuntrande upptäckt, eftersom det betyder att kärnkraftverk i framtida Martian bosättare kan arbeta med lokala råvaror.
Neutrondetektorer
Kosmiska neutroner, till skillnad från alfa- och beta-partiklar, absorberas inte helt av jorden. En del av neutronerna reflekteras från ytan på steniga kroppar medan de lyckas sjunka ner i marken med cirka en halv meter. Neutronerna som återvänder från ytan, som regel, rör sig redan mycket långsammare, deras hastighet och energi beror på vad de gick igenom i jorden. Mer exakt mäts bara en parameter med deras hjälp - väteinnehållet.
Väte, på grund av atomernas lätthet, saktar effektivt ner neutroner i elastiska kollisioner, och denna effektivitet beror direkt på dess koncentration. Samtidigt, i fri form, kommer väte inte att förbli i jorden, speciellt där atmosfärstrycket tenderar att bli noll. För att lagra väte i marken måste det bindas på en kemisk nivå, och vatten förblir den bästa lösningen. Genom att flyga över ytan och samla in data om hastigheterna för att "ta av" neutroner kan man bestämma det ungefärliga vatteninnehållet i jorden. Naturligtvis, ju lägre vi flyger, desto mer exakta kommer uppgifterna att bli. Satelliter ger fortfarande ett fel på plus eller minus hundra kilometer.
Det var med hjälp av de ryska LEND- och HEND-instrumenten som data om fördelningen av väte / vatten i månens och Mars jordytor var nära.
Och om marsuppgifterna redan har bekräftats två gånger, väntar månmånaderna fortfarande på deras verifiering. På Mars landade Phoenix-landaren i den cirkumpolära regionen, och där HEND lovade upp till 70% av vattnet i marken, hittades ett lager vattenis precis under dammet. Och i Gale Crater, där Curiosity rover är i drift, lovade HEND 5%, vatteninnehållet i marken varierar från 3% till 5%, och kommer bara sällan över sex procent "oaser".
Efter en sådan framgång av HEND "satt" hans bror DAN "direkt" på roveren, och nu samlar han in data från en 300 km höjd, som dess föregångare, men 0,5 m. Det är riktigt att ljuddjupet fortfarande inte överstiger 1 meter, men den rumsliga upplösningen har ökat från tiotals kilometer till centimeter.
Trots framgången för neutrondetektorer finns det inget slutligt förtroende för dem. Glaciärer på månen väntar fortfarande på sin upptäcker, och rymdbyråer såväl som privata företag ägnar mer och mer uppmärksamhet åt månens stolpar. Även om koncentrationen av fukt där enligt satelliter inte är mer än 4%.
radar
Planeten i radioområdet började genomföras från jorden. Mycket information gavs av Arecibo radioteleskop, 300 meter i diameter. Till exempel på 80-talet upptäckte han vid polerna i heta Merkurius, en konstig reflektion som vattenisen kunde ge. Forskare under lång tid kunde inte tro att glaciärer kunde existera på planeten närmast solen. Jag var tvungen att vänta på resultaten från Messenger-sonden, som med hjälp av en neutrondetektor och laseravstånd kunde bekräfta närvaron av is.
Arecibo visade imponerande bilder under supermonen 2013. På månen kan han se konsekvenserna av katastrofala lavaflöden och "översvämningar" med hans hjälp.
Om dessa bilder kombineras med kartor över fördelningen av mineraler som erhållits från orbitalspektrometrar är det möjligt att sammanställa en detaljerad geologisk karta över området, och det är möjligt att rekonstruera ytans utveckling. Även om det är konstigt att det hittills inte har skickats en satellit med en kraftfull radar till månen.
Men tre radarsatelliter flög till Venus. Det finns inget annat sätt att studera ytan från denna planets omloppsbana. Venera 15 och 16 kartlade Nordpolen på 1980-talet, och sedan gjorde Magellan en komplett karta på 1990-talet.
Nu är Cassini upptagen med en liknande verksamhet i Saturns bana. Här används radar för att penetrera Titans täta atmosfär. Under många flygningar öppnar rymdstationen gradvis den eviga slöjan och avslöjar för vetenskapen denna verkligt fantastiska värld, på något sätt otroligt lik den jordiska, men i vissa påfallande annorlunda.
Flera radarundersökningar tillåter inte bara kartläggning, utan också att observera dynamiska processer. Därför ansågs den mystiska och sedan försvunna ön betraktas som ett tecken på pågående säsongsändringar. Kanske var det ett isigt isberg som kraschade i ett metanhav.
Andra våglängder och olika radarkonstruktioner gör att du kan gå djupare. I Marss omloppsbana finns det två rymdskepp utrustade med "ekoljud" som tränger igenom jordens jordskorpa i 1-3 kilometer.
Studien av det europeiska rymdskeppet Mars Express gjorde det möjligt att få information om polarisens kraft och struktur, skilja koldioxidis från vattenis och uppskatta vattenreserver.
Hans skanning avslöjade forntida asteroidkratrar, begravda av hundratals meter vulkansk lava och sedimentära ansamlingar av Martianhavet, på planets norra halvklot. Forskare har upprepade gånger noterat den uppenbara skillnaden i antalet meteoritkratrar i den södra och norra halvkärnan av Mars, och Mars Express har löst mysteriet. Om någon fortfarande hade förhoppningar för martarna begravda i sub-Martian Sion från vakuum, torka och frost, så har jag dåliga nyheter för dem …
Rymdskeppet New Horizons har också instrument för radarforskning, men antennstorleken är underlägsen för många interplanetära kollegor, så forskningen kommer att koncentrera sig på att hitta och studera atmosfären.
Jag ser fram emot resultaten från radarscanning av kärnan i kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko, som gjordes av rymdskeppet Rosetta och Philae för ett par.
Radaren fördes till och med till månen. Den kinesiska "Jade Hare" lyckades gå bara hundra meter, men även på den lyckades han få de mest intressanta profilerna på månens yta, till ett djup av cirka fyra hundra meter. I framtiden kommer sådan information att vara avgörande för byggandet av en månstation, bas eller bosättning.
Alfaprotonspektroskopi
När det gäller studier av rymdkroppar av lander är det praktiskt taget omöjligt att göra utan att beröra ögonblick med alfaprotonröntgensfluorescensspektroskopi.
Enheter av APXS-typen (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) installerades på alla NASA Mars-rovers. APXS finns tillgängligt på Philae-landaren i kärnan till kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko. Det fanns en liknande anordning (RIFMA) på de sovjetiska lunarroverna.
Metodens driftprincip liknar gammaspektroskopi, förutom att sensorn har sin egen källa för laddade partiklar (någon form av radioaktiv isotop), främst alfastrålar. Det studerade provet bestrålas med strålning och det börjar glöda i röntgenområdet.
Dessutom lyser varje kemiskt element på sitt eget sätt, vilket gör det möjligt att erhålla spektrat av elementär sammansättning.
Detta är långt ifrån en uttömmande översikt över utrustning för att utforska solsystemet. Som regel installeras astrofysiska instrument också på interplanetära fordon för att registrera energiska partiklar, interplanetär strålning, plasma och damm. Med interplanetära flygningar kan du också studera det yttre rymden, förhållandet mellan solen, planeterna och det interstellära mediet, men det är en annan historia.
