Što je potrebno za detaljno proučavanje drugog planeta, asteroida ili kometa?
Prvo lansirajte svemirsku letjelicu bliže. I opremite ovu sondu instrumentima tako da oni govore što je više moguće o predmetu proučavanja, na temelju ograničenja volumena i mase. Danas ćemo vidjeti kako osoba proučava Sunčev sustav pomoću optičkih sredstava.
Oko Sunca se vrti mnoštvo kozmičkih tijela koja su međusobno vrlo različita. Plinski divovi nemaju čvrstu površinu, a stjenovite planete imaju atmosferu različite gustoće, od zanemarive do superzgodne. Asteroidi su kameni, a ima i željeza, a kometi uvelike mijenjaju svoju aktivnost ovisno o udaljenosti od Sunca.
Jasno je da će biti potrebni različiti instrumenti za proučavanje objekata različitih svojstava. Istodobno, znanstvenici su već stekli veliko iskustvo u primjeni mnogih vrsta istraživačkih metoda, bili su u stanju razumjeti što daje maksimum korisnih informacija s minimalnom masom. Sada možemo pogledati takav "gospodski skup" robotskog istraživača svemira.
Snimanje u vidljivom rasponu
Oči su i dalje naš glavni istraživački instrument, zbog čega astronomi na Zemlji ulažu milijarde u divovske teleskope, a za svemir se stvaraju posebne kamere. Oni pokušavaju učiniti znanstvenu komoru dvostrukom, tj. lansirajte dvije kamere: jedna širokokutna, druga dugotrajna. Širokokutni će vam omogućiti snimanje velikih područja velikim očima, ali svi će predmeti u njemu biti mali. Jednofokusno je "oružje dugog dometa" koje vam omogućuje da pregledate sitne detalje sa značajne udaljenosti.
Promotivni video:
To načelo vrijedi i u svemiru i na površini planeta. Dakle, rover Curiosity ima objektiv širokog kuta u boji od 34 mm, a leće s dugim fokusom - 100 mm.
Za orbitalne module obično je značajniji omjer dugačkih i širokih. Umjesto leće s dugim fokusom ugrađen je punopravni zrcalni teleskop.
Najveći zrcalni teleskop izvan Zemljine orbite sada je u orbiti Marsa, sa satelitom MRO - promjera 50 cm. HiRise kamera bilježi visine od 250 do 300 km, fenomenalnih detalja, do 26 cm.
To omogućava znanstvenicima da proučavaju Mars i prate kretanje rovera, a entuzijasti poput nas rade marsovsku arheologiju.
Pored znanstvenih kamera, svemirske letjelice često su opremljene i navigacijskim kamerama. Omogućuju operaterima da se bolje orijentiraju "na terenu" i da biraju ciljeve za znanstvene kamere. Navigacijske kamere mogu pokriti još šire kutove gledanja, a mogu se stvoriti i dvostruko, ali za veću pouzdanost ili za stereo fotografiju.
Razlika između znanstvenih i navigacijskih kamera nije samo u širini kuta gledanja. Znanstvene kamere opremljene su i zamjenjivim filtrima u boji koji vam omogućuju analizu nekih spektralnih karakteristika površine ispitivanih predmeta. Filtri se obično nalaze u posebnom kotaču koji vam omogućuje da ih promijenite na optičkoj osi kamere.
Znanstvene kamere prema zadanim postavkama snimaju u pankromatskom rasponu - crno-bijelom načinu, u kojem matrica fotografija prima svu vidljivu svjetlost, pa čak i malo nevidljivu - blizu infracrvenog svjetla. Ova vrsta snimanja omogućuje vam najveću razlučivost i pregled najfinijih detalja, zbog čega je većina slika iz svemira crno-bijela. Iako netko misli da je s tim povezana nekakva zavjera.
U panchromatic (crno-bijelom) načinu, detalj je veći.
Slike u boji mogu se dobiti ponovljenim snimanjem izmjeničnim filtrima u boji kombiniranjem slika. Jedan okvir snimljen s jednim filtrom u boji također će biti crno-bijeli, tako da je slike potrebno kombinirati po tri. I uopće nije potrebno, rezultirajuća boja na slici bit će onakva kakvu bi vidjele naše oči. Za ljudski vid svijet se sastoji od kombinacije crvene, zelene i plave boje. A "pravu" boju slike možete dobiti pomoću filtera crvene, zelene i plave boje.
Zanimljiva je razlika u reflektivnosti površine u različitim rasponima.
Ali ako su okviri napravljeni kroz, na primjer, plave, crvene i infracrvene filtre, tada će boja slike ispasti "lažna", iako su fizički principi njezina primanja potpuno isti kao stvarni.
Kada objavljuju slike u boji na službenim web mjestima, oni potpisuju koji filtri u boji se koriste na slici. Ali ove fotografije pojavljuju se u medijima bez ikakvog objašnjenja. Stoga, internetom još uvijek kruže svakakve spekulacije o skrivenoj Marsovoj boji ili čak Mjesecu.
U običnim zemaljskim kamerama, snimanje kroz raznobojne filtere koristi se na isti način, samo što su zalijepljeni za elemente foto matrice (Bayer-ov filter), a automatizacija se, ne znanstvenici, bavi smanjenjem boje. Rover Curiosity već je ugradio Bayer filtere, iako je sačuvan zasebni filterski kotač.
Infracrveno snimanje
Naše oči ne vide infracrvenu svjetlost, a koža to doživljava kao toplinu, iako infracrveni raspon nije manji od vidljive svjetlosti. Informacije skrivene od očiju mogu se dobiti infracrvenim kamerama. Čak i najobičniji foto senzori mogu vidjeti infracrveno svjetlo (pokušajte, na primjer, gledati svjetlost daljinskog upravljača televizora pametnim telefonom). Za registraciju srednjeg raspona infracrvenog svjetla, odvojene kamere s drugačijom vrstom senzora postavljene su na svemirsku tehnologiju. A daleko infracrveni zrak već zahtijeva hlađenje senzora do dubokog minusa.
Zbog veće prodora infracrvene svjetlosti moguće je gledati dublje u svemir, kroz maglice plina i prašine, te u tlo planeta i drugih krutih tvari.
Tako su znanstvenici Venus Express promatrali kretanje oblaka na srednjim visinama u atmosferi Venere.
New Horizons zabilježio je toplinski sjaj vulkana na Jupiterovom mjesecu Io.
Anketa o načinu predatora korištena je na roverima Spirit i Opportunity.
Pogled Mars Expressa na polove Marsa pokazao je razliku u raspodjeli ugljičnog dioksida i vodenog leda po površini ledenih čepova (ružičasti - ugljični dioksid, plavi - vodeni led).
Da bi se dobila maksimalna informacija, infracrvene kamere opremljene su velikim skupom filtera ili punopravnim spektrometrom koji vam omogućuje da dekomponujete svu svjetlost reflektiranu s površine u spektar. Na primjer, New Horizons ima infracrveni senzor sa 65,5 tisuća elemenata piksela raspoređenih u 256 linija. Svaki redak "vidi" samo zračenje u svom uskom rasponu, a senzor djeluje u načinu skenera, tj. kamera s njim "vođena" je nad predmetom koji se proučava.
Kao što je već spomenuto, infracrveno svjetlo je toplina, pa snimanje u tom rasponu otvara još jednu priliku za istraživanje čvrstih tijela u prostoru. Ako dugo promatrate površinu u procesu zagrijavanja od sunčevih zraka danju i hlađenjem noću, možete vidjeti da se neki elementi površine brzo zagrijavaju i hlade, a nekima treba dugo vremena da se zagrijavaju i hlade. Ta se opažanja nazivaju termičkim studijama inercije. Omogućuju vam određivanje fizičkih karakteristika tla: labavo, u pravilu, lako se stekne i lako odaje toplinu, a gusto - dugo se zagrijava i dugo zadržava toplinu.
Na karti: ružičasta - s niskom termičkom inercijom, plava - s visokom (tj. dugo se hladi).
Zanimljivo opažanje, u termičkom načinu rada, napravila je sovjetska sonda "Phobos-2". Dok je fotografirao Mars u toplinskom režimu, primijetio je dugu traku koja se proteže cijelom planetom.
U 90-ima tisak je izrazio mistične nagađanja o tragu kondenzacije zrakoplova u Marsovoj atmosferi, ali stvarnost se pokazala zanimljivijom, iako prozaičnijom. Termalna kamera "Phobos-2" uspjela je snimiti traku ohlađenog tla, koja se proteže iza prolazne sjene satelita Marsa - Phobosa.
Postoje i pogreške. Na primjer, dok su istraživali Gale Crater sa satelita Mars Odyssey, znanstvenici su identificirali područje s visokom toplinskom inercijom, u blizini slijetanog rovera Curiosity. Tamo su očekivali da će naći gustu stijenu, ali su pronašli glinene stijene s relativno visokim sadržajem vode - do 6%. Pokazalo se da je razlog visoke toplinske inercije voda, a ne kamen.
Ultraljubičasto snimanje
Uz pomoć ultraljubičastog zračenja proučavaju plinsku komponentu Sunčevog sustava i čitavog Svemira. Ultrazvučni spektrometar instaliran je na Hubble teleskopu, a uz njegovu pomoć bilo je moguće odrediti raspodjelu vode u atmosferi Jupitera ili otkriti emisije iz podglacijalnog oceana njegovog satelita Europa.
Gotovo sve planetarne atmosfere proučavane su u ultraljubičastoj svjetlosti, čak i one koje praktički nisu prisutne. Snažni ultraljubičasti spektrometar sonde MAVEN omogućio je da se vodik i kisik oko Marsa vidi na znatnoj udaljenosti od površine. Oni. da vidimo kako se čak i sada nastavlja isparavanje plinova iz atmosfere Marsa, a što je goriv gori, to se intenzivnije događa.
Vodik i kisik u atmosferi Marsa dobivaju se fotokemijskom disocijacijom (razdvajanjem) molekula vode u komponente pod utjecajem sunčevog zračenja, a voda na Marsu isparava iz tla. Oni. MAVEN je omogućio odgovor na pitanje zašto je Mars danas suh, iako je nekada bio ocean, jezera i rijeke.
Sonda Mariner-10 u ultraljubičastoj svjetlosti uspjela je otkriti detalje venerinih oblaka, vidjeti strukturu turbulentnih tokova u obliku slova V i odrediti brzinu vjetrova.
Sofisticiraniji način proučavanja atmosfere je svjetlost. Radi toga se predmet koji se proučava postavlja između izvora svjetlosti i spektrometra svemirske letjelice. Stoga možete odrediti sastav atmosfere tako što ćete procijeniti razliku u spektru izvora svjetlosti prije i nakon što ga atmosfera prekriva.
Dakle, moguće je odrediti ne samo sadržaj plinova u atmosferi, već i približan sastav prašine, ako ona također apsorbira dio svjetlosti.
Treba napomenuti da po pitanju spektroskopskog interplanetarnog istraživanja Rusija nije posljednja. Uz sudjelovanje Instituta za svemirska istraživanja Ruske akademije znanosti, stvoren je europski infracrveni spektrometar OMEGA za Mars Express; na istom aparatu rezultat je zajedničkog rada ruskih, belgijskih i francuskih znanstvenika - infracrvenog i ultraljubičastog spektrometra SPICAM; zajedno s Talijanima, stručnjaci iz IKI RAS-a razvili su PFS uređaj. Sličan set instrumenata instaliran je na Venus Express, koji je svoju misiju završio krajem 2014. godine.
Kao što vidite, svjetlost nam pruža značajnu količinu informacija o Sunčevom sustavu, samo morate biti u mogućnosti gledati i vidjeti, ali postoje i druga sredstva koja su već povezana s nuklearnom i radiofizikom. A ovo je tema za sljedeću recenziju.