Visa starpzvaigžņu un starpplanētu telpa ir piepildīta ar kosmisko starojumu. Tas ir zvaigžņu starojuma, melno caurumu, neitronu zvaigžņu un pulsa akretu disku, supernovas sprādzienu rezultāts … Gandrīz jebkura Visuma kataklizma ir radiācijas izmešu cēlonis. Radiācija ir astronautu un elektronikas problēma, bet zinātniekiem tā ir dāvana uzzināt daudz informācijas par kosmosu. Mēs turpinām pārskatu par zinātniskajiem instrumentiem, kurus izmanto Saules sistēmas izpētei.
Iepriekš mēs uzzinājām, kā planētas tiek pētītas ar optiskiem līdzekļiem.
Gamma spektroskopija
Kopš tā laika gamma diapazons principā ir arī optika gamma stari ir augstas enerģijas fotoni. Bet gamma spektroskopija planētu zinātnes pētījumos skar nevis tos starus, kurus izstaro no zvaigznēm un melnajiem caurumiem, bet gan tos, kas apgaismo planētas un citus atmosfēras vai vāji atmosfēras kosmiskos ķermeņus.
Planētas un asteroīdi sāk izstarot gammā, kad tiek bombardēti ar masīvākām daļiņām: augstas enerģijas protoniem, alfa-beta stariem un neitroniem. Uzlādētās daļiņas nonāk virszemes augsnē, un tā sāk izstarot diapazonā. Un, kas ir tipiski, katrs ķīmiskais elements izstaro savā diapazonā. Tas ir, mums vienkārši jāuztur gamma spektrometrs virs virsmas, lai saprastu, no kā tas sastāv. Tātad mēs sapratīsim tikai ķīmisko sastāvu, nevis ģeoloģisko, bet papildinot to ar informāciju, piemēram, no infrasarkanajiem spektrometriem un no redzamā diapazona kamerām, mēs varam iegūt vizuālāku attēlu.
Reklāmas video:
Tātad, izmantojot gamma spektrometriju, zinātnieki uzzināja par salīdzinoši augstām torija, dzelzs un titāna rūdu koncentrācijām uz Mēness.
Izmantojot šādu ierīci uz Marsa Odisejas, uz Marsa bija iespējams atrast divus reģionus ar anomāliski augstu torija un, iespējams, urāna rūdu saturu. Pilnīgi iespējams, ka procesi tur kādreiz notika tāpat kā Āfrikā, veidojot dabisku kodolreaktoru. Tiesa, citi, pamatojoties uz tiem pašiem datiem, runā par termoelektrostacijas karu … Tā vai citādi, tas ir iepriecinošs atradums, jo tas nozīmē, ka nākamo Marsa kolonistu atomelektrostacijas var strādāt ar vietējām izejvielām.
Neitronu detektori
Kosmiskos neitronus, atšķirībā no alfa un beta daļiņām, augsne pilnībā neuzsūc. Daži no neitroniem tiek atspoguļoti no akmeņaino virsmu virsmas, kamēr tiem izdodas nogrimt zemē apmēram pusmetru. Neitroni, kas atgriežas no virsmas, kā likums, jau pārvietojas daudz lēnāk, to ātrums un enerģija ir atkarīga no tā, ko viņi izgājuši augsnē. Precīzāk, ar viņu palīdzību tiek izmērīts tikai viens parametrs - ūdeņraža saturs.
Ūdeņradis atomu viegluma dēļ elastīgās sadursmēs efektīvi palēnina neitronus, un šī efektivitāte tieši ir atkarīga no tā koncentrācijas. Tajā pašā laikā brīvā formā ūdeņradis nepaliks augsnē, īpaši tur, kur atmosfēras spiedienam ir tendence uz nulli. Lai saglabātu ūdeņradi augsnē, tam jābūt saistītam ķīmiskā līmenī, un ūdens joprojām ir labākais līdzeklis. Tādējādi, lidojot virs virsmas un vācot datus par neitronu "pacelšanās" ātrumu, var noteikt aptuveno ūdens saturu augsnē. Protams, jo zemāk mēs lidosim, jo precīzāki būs dati. Satelīti joprojām dod plus vai mīnus simts kilometru kļūdu.
Tieši ar krievu LEND un HEND instrumentu palīdzību tika iegūti dati par ūdeņraža / ūdens izplatību Mēness un Marsa augšējās augsnēs.
Un, ja Marsa dati jau ir apstiprināti divreiz, tad Mēness dzīvnieki joprojām gaida to pārbaudi. Uz Marsa Phjončhanas nolaišanās vieta nolaidās apkārtpolārajā reģionā, un tur, kur HEND solīja līdz 70% no zemes ūdens, tieši zem putekļiem tika atrasts ūdens ledus slānis. Un Gale krāterī, kur darbojas Curiosity rover, HEND apsolīja 5%, ūdens saturs augsnē svārstās no 3% līdz 5%, un tikai reti sastopas ar sešu procentu "oāzēm".
Pēc šādiem HEND panākumiem viņa brālis DAN tika "iesēdināts" tieši uz rovera, un tagad viņš datus vāc nevis no 300 km augstuma, kā tā priekšgājējs, bet par 0,5 m. Tiesa, skaņas dziļums joprojām nepārsniedz 1 metru, bet telpiskā izšķirtspēja ir palielinājusies. no desmitiem kilometru līdz centimetriem.
Tomēr, neskatoties uz neitronu detektoru panākumiem, viņiem nav pilnīgas pārliecības. Ledāji uz Mēness joprojām gaida savu atklājēju, un kosmosa aģentūras, kā arī privātās kompānijas arvien vairāk un vairāk uzmanības pievērš Mēness stabiem. Kaut arī mitruma koncentrācija tur, pēc satelītiem, nepārsniedz 4%.
Radari
Planētu skaņu radio diapazonā sāka veikt no Zemes. Daudz informācijas sniedza Arecibo radioteleskops, kura diametrs bija 300 metri. Piemēram, 80. gados viņš karstā dzīvsudraba polos atklāja dīvainu atspulgu, ko varētu dot ūdens ledus. Zinātnieki ilgu laiku nespēja noticēt, ka ledāji varētu pastāvēt uz planētas, kas atrodas vistuvāk Saulei. Man bija jāgaida Messenger zondes rezultāti, kas, izmantojot neitronu detektoru un lāzera diapazonu, spēja apstiprināt ledus klātbūtni.
Arecibo parādīja iespaidīgus attēlus supermēneša laikā 2013. Uz Mēness viņš ar savas palīdzības palīdzību var redzēt katastrofisko lavas plūsmu un "plūdu" sekas.
Ja šie attēli tiek apvienoti ar minerālu sadalījuma kartēm, kas iegūtas no orbitālajiem spektrometriem, ir iespējams sastādīt detalizētu apgabala ģeoloģisko karti, kā arī ir iespējams rekonstruēt virsmas attīstību. Lai gan dīvaini, ka līdz šim uz Mēnesi nav nosūtīts satelīts ar jaudīgu radaru.
Bet uz Venēru lidoja trīs radara pavadoņi. Nav citas iespējas, kā izpētīt virsmu no šīs planētas orbītas. Venera-15 un -16 astoņdesmitajos gados kartēja ziemeļpolu, un tad 1990. gados Magellans sastādīja pilnīgu karti.
Tagad Cassini ir aizņemts ar līdzīgu biznesu Saturna orbītā. Šeit radars tiek izmantots, lai iekļūtu Titāna blīvajā atmosfērā. Daudzo lidojumu laikā kosmosa stacija pamazām atver mūžīgo plīvuru un atklāj zinātnei šo patiesi apbrīnojamo pasauli, savā ziņā neticami līdzīgu zemes, bet dažos pārsteidzoši atšķirīgu.
Vairāku radaru apsekojumi ļauj ne tikai kartēt, bet arī novērot dinamiskos procesus. Tādējādi mistiski parādījusies un pēc tam pazudusi sala tika uzskatīta par notiekošo sezonālo pārmaiņu pazīmi. Varbūt tas bija apledojis aisbergs, kas ietriecās metāna jūrā.
Citi viļņu garumi un dažādas radara konstrukcijas ļauj iedziļināties. Marsa orbītā ir divi kosmosa kuģi, kas aprīkoti ar "atbalss signāliem", kas iekļūst planētas garozā 1-3 kilometru garumā.
Eiropas kosmosa kuģa Mars Express pētījums ļāva iegūt informāciju par polārā ledus jaudu un struktūru, atšķirt oglekļa dioksīda ledu no ūdens ledus un novērtēt ūdens rezerves.
Viņa skenēšana arī atklāja senos asteroīdu krāterus, kurus planētas ziemeļu puslodē aprakti simtiem metru vulkāna lava un Marsa okeāna nogulumiežu uzkrājumi. Zinātnieki atkārtoti ir atzīmējuši acīmredzamo meteorītu krāteru skaita atšķirību Marsa dienvidu un ziemeļu puslodē, un Mars Express ir atrisinājis noslēpumu. Ja kādam vēl bija cerības uz marsiešiem, kas aprakti no vakuuma, sausuma un sals apakšmarta ciānā, tad man viņiem ir sliktas ziņas …
Kosmosa kuģim New Horizons ir arī instrumenti radaru izpētei, taču antenas izmērs ir mazāks par daudziem starpplanētu kolēģiem, tāpēc pētījumi koncentrēsies uz atmosfēras atrašanu un izpēti.
Es ļoti ceru uz komētas 67P / Churyumov-Gerasimenko kodolu radara skenēšanas rezultātiem, ko pārim veica kosmosa kuģis Rosetta un Philae.
Radars tika nogādāts pat uz mēness. Ķīniešu "Jade Hare" izdevās izstaigāt tikai simts metrus, bet pat uz tā viņam izdevās iegūt visinteresantākos Mēness virsmas profilus līdz aptuveni četru simtu metru dziļumam. Nākotnē šāda informācija būs būtiska Mēness stacijas, bāzes vai apdzīvotas vietas būvniecībai.
Alfa protonu spektroskopija
Runājot par kosmosa ķermeņu izpēti, izmantojot landderi, to ir gandrīz neiespējami izdarīt, nepieskaroties alfa-protonu rentgenstaru fluorescences spektroskopijas momentiem.
Uz visiem NASA Marsa maršrutētājiem tika uzstādītas APXS tipa ierīces (Alfa daļiņu rentgenstaru spektrometrs). APXS ir pieejams Filae nolaišanās vietā komētas 67P / Churyumov-Gerasimenko kodolā. Uz padomju mēness roveriem bija līdzīga ierīce (RIFMA).
Metodes darbības princips atgādina gamma spektroskopiju, izņemot to, ka sensoram ir savs uzlādētu daļiņu avots (kaut kāds radioaktīvs izotops), galvenokārt alfa stari. Pētītais paraugs tiek apstarots ar starojumu, un tas sāk mirdzēt rentgenstaru diapazonā.
Turklāt katrs ķīmiskais elements mirdz savā veidā, kas ļauj iegūt elementārā sastāva spektrus.
Šis nebūt nav izsmeļošs Saules sistēmas izpētes aprīkojuma pārskats. Parasti asfizikālie instrumenti tiek uzstādīti arī starpplanētu transportlīdzekļos, lai reģistrētu enerģētiskās daļiņas, starpplanētu starojumu, plazmu un putekļus. Starpplanētu lidojumi arī ļauj izpētīt kosmosu, Saules, planētu un starpzvaigžņu vidus attiecības, bet tas jau ir cits stāsts.