Mire van szükség egy másik bolygó, aszteroida vagy üstökös részletes vizsgálatához?
Először indítson közelebb egy űrhajót. És szerelje fel ezt a szondát olyan eszközökkel, hogy a térfogat és a tömeg korlátozása alapján a lehető legtöbbet tudják megmondani a vizsgált tárgyról. Ma láthatjuk, hogy egy ember hogyan tanulmányozza a napenergia rendszert optikai eszközökkel.
Sok kozmikus test a Nap körül forog, amelyek nagyon különböznek egymástól. A gáz óriásoknak nincs szilárd felszíne, és a sziklás bolygók atmoszférája eltérő sűrűségű, elhanyagolhatótól a túlzsugorodásig. Az aszteroidák kőből és vasból állnak, és az üstökösök nagyban megváltoztatják tevékenységüket a Naptól való távolságtól függően.
Nyilvánvaló, hogy különféle eszközökre lesz szükség a különböző tulajdonságokkal rendelkező objektumok tanulmányozásához. Ugyanakkor a tudósok már jelentős tapasztalatokat gyűjtöttek sokféle kutatási módszer alkalmazásában, képesek voltak megérteni, mi ad a lehető legtöbb hasznos információt minimális tömeggel. Most megnézhetjük a robot űrkutató ilyen "úriember-készletét".
Felvétel a látható tartományban
A szem továbbra is a legfontosabb kutatási eszközünk, ezért a földön lévő csillagászok milliárdnyi összeget fektetnek be az óriás távcsövekbe, és speciális kamerákat készítenek a világűr számára. Megpróbálnak kettősvé tenni egy tudományos kamrát, azaz indítson el két kamerát: egyet széles látószögű, a második hosszú fókuszt. A széles látószög lehetővé teszi, hogy nagy területeket a szemével elfogjon, de a benne lévő tárgyak kicsik lesznek. A hosszú fókuszú "hosszú távú fegyver" lehetővé teszi a finom részletek jelentős távolságból történő megtekintését.
Promóciós videó:
Ez az elv igaz mind az űrben, mind a bolygók felületén. Tehát a Curiosity rover széles látószögű színes lencséje 34 mm, hosszú fókuszú lencséje pedig 100 mm.
Orbitális modulok esetén a hosszú és a széles arány általában sokkal jelentősebb. Hosszú fókuszú lencse helyett egy teljes értékű tükörteleszkópot telepítenek.
A Föld körüli pályán kívüli legnagyobb tükörteleszkóp most a Mars körüli pályán működik, az MRO műhold átmérője - 50 cm átmérőjű. A HiRise kamera 250-300 km magasságot rögzít fenomenális részletességgel, akár 26 cm-ig.
Ez lehetővé teszi a tudósok számára, hogy tanulmányozzák a Marsot és nyomon kövessék a vasúti mozgalmak mozgását, és a rajongók, mint nekünk, a marsok régészetének vizsgálatához.
A tudományos kamerák mellett az űrhajókat gyakran navigációs kamerákkal is fel vannak szerelve. Ezek lehetővé teszik az üzemeltetők számára, hogy jobban tájékozódjanak "a földön", és válasszanak célokat a tudományos kamerák számára. A navigációs kamerák még szélesebb látószöget fedhetnek le, és dupla alakban is létrehozhatók, de a nagyobb megbízhatóság vagy a sztereó fényképezés érdekében.
A tudományos és navigációs kamerák közötti különbség nem csak a látószög szélességében van. A tudományos kamerák cserélhető színszűrőkkel vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik a vizsgált tárgyak felületének egyes spektrumjellemzőinek elemzését. A szűrők általában egy speciális kerékben vannak elhelyezve, amelyek lehetővé teszik a kamera optikai tengelyén történő megváltoztatását.
Alapértelmezés szerint a tudományos kamerák pankromatikus távolságban készülnek - fekete-fehér módban, amelyben a fotómátrix az összes látható fényt megkapja, sőt kissé láthatatlanul is - infravörös közelében. Ez a fajta felvétel lehetővé teszi a legnagyobb felbontás és a legfinomabb részletek megtekintését, ezért a legtöbb űrből származó kép fekete-fehér. Bár valaki azt gondolja, hogy valamiféle összeesküvés kapcsolódik ehhez.
Pankromatikus (fekete-fehér) módban a részlet magasabb.
Színes képek úgy állíthatók elő, hogy váltakozó színű szűrőkkel többször készítik a képeket egyesítve. Az egyetlen színszűrővel készített keret szintén fekete-fehér lesz, tehát a képeket egyszerre három kombinálni kell. És egyáltalán nem szükséges, a kép színét a szemünk látja majd. Az emberi látás szempontjából a világ vörös, zöld és kék kombinációiból áll. És a kép "valódi" színét vörös, zöld és kék szűrőkkel lehet elérni.
Kíváncsi a különbség a felületi reflexióban különböző tartományokban.
De ha a kereteket például kék, piros és infravörös szűrőkkel készítik, akkor a kép színe "hamis" lesz, bár a kézhezvétel fizikai alapelvei pontosan ugyanazok, mint a valódi.
A színes képek hivatalos webhelyeken való közzétételekor aláírják, hogy melyik színszűrőt használják a képen. De ezek a képek magyarázat nélkül megjelennek a médiában. Ezért mindenféle spekuláció a Mars vagy akár a Hold rejtett színével kapcsolatban továbbra is terjed az interneten.
A szokásos földi kamerákban a többszínű szűrőkön keresztül történő felvételt ugyanúgy használják, csak azokat a fényképészeti mátrix elemeire ragasztják (Bayer-szűrő), és az automatika, nem pedig a tudósok vesz részt a színcsökkentésben. A Curiosity rover már telepítette a Bayer szűrőket, bár külön szűrőkerék megmaradt.
Infravörös felvétel
A szemünk nem lát infravörös fényt, de a bőr hőnek érzékeli, bár az infravörös tartomány nem kevesebb, mint a látható fény. A szem elől rejtett információkat infravörös kamerákkal szerezhetjük be. Még a legelterjedtebb fényérzékelők is láthatják a közeli infravörös fényt (próbálkozzon például úgy, hogy okostelefonnal távolítsa el a TV távirányítójának fényét). Az infravörös fény középső tartományának regisztrálásához különféle érzékelőkkel felszerelt különálló kamerákat telepítenek az űrtechnikára. És a távoli infravörös már megköveteli az érzékelők mély mínuszra hűtését.
Az infravörös fény nagyobb áthatolási képessége miatt mélyebbre lehet nézni mind a mély űrben, mind a gáz- és porködön, mind a bolygók és más szilárd anyagok talajában.
Tehát a Venus Express tudósok megfigyelték a felhők mozgását közepes magasságban a Vénusz légkörében.
Az New Horizons rögzítette a Jupiter hold Io vulkánjainak hőkibocsátását.
A ragadozó módban végzett felmérést a Spirit and Opportunity roversen használták.
A Mars Express nézete a Mars pólusairól megmutatta a szén-dioxid és a vízjég eloszlásának különbségét a jégsapkák felületén (rózsaszín - szén-dioxid, kék - vízjég).
A maximális információ elérése érdekében az infravörös kamerákat nagyméretű szűrőkkel vagy teljes értékű spektrométerrel látják el, amelyek lehetővé teszik a felszínről visszatükröződő fény spektrumra bontását. Például a New Horizons rendelkezik infravörös érzékelővel, 656 ezer pixel elemmel, 256 sorban elrendezve. Mindegyik vonal csak a sugárzást látja szűk tartományában, és az érzékelő szkenner üzemmódban működik, azaz a vele felszerelt kamerát „irányítják” a vizsgált tárgy felett.
Mint már említettük, az infravörös fény hő, tehát az ebben a tartományban történő felvétel újabb lehetőséget kínál a szilárd testek felfedezésére az űrben. Ha hosszú ideig figyeli a felületet napsütéses napsütés és éjszakai hűtés során, láthatja, hogy a felület egyes elemei gyorsan felmelegsznek és lehűlnek, mások pedig hosszú ideig felmelegszenek, és hosszú ideig lehűlnek. Ezeket a megfigyeléseket termikus tehetetlenségi vizsgálatoknak nevezzük. Ezek lehetővé teszik a talaj fizikai tulajdonságainak meghatározását: a laza, általában, könnyen nyer, könnyen ad hőt, sűrű - hosszú ideig felmelegszik, és hosszú ideig megtartja a hőt.
A térképen: rózsaszín - alacsony termikus tehetetlenséggel, kék - magas (azaz hosszú ideig lehűl).
Érdekes megfigyelést, termikus üzemmódban, a "Phobos-2" szovjet szonda tett. Miközben termikus üzemmódban fényképezte a Marsot, észrevette egy hosszú csíkot, amely átnyúlik a bolygón.
A 90-es években a sajtó misztikus spekulációkat fogalmazott meg egy repülőgép páralecsapódási nyomáról a Mars légkörében, ám a valóság érdekesebbnek bizonyult, bár prózaibbá vált. A "Phobos-2" hőkamera képessé vált egy hűtött talajcsík rögzítésére, amely a Mars - Phobos műholda elhaladó árnyékának mögött húzódik.
Vannak hibák is. Miközben a Gale-krátert a Mars Odyssey műholdjáról fedezték fel, a tudósok egy nagy termikus tehetetlenségű területet azonosítottak a leszállt Curiosity rover közelében. Ott arra számítottak, hogy sűrű kőzetet fognak találni, de agyagköveket találtak viszonylag magas víztartalommal - akár 6% -ig. Kiderült, hogy a magas termikus tehetetlenség oka a víz, nem a kő.
Ultraibolya felvétel
Az ultraibolya sugárzás segítségével megvizsgálják a Naprendszer gázkomponensét és az egész Univerzumot. Az ultraibolya spektrométer a Hubble teleszkópon található, és annak segítségével meghatározható volt a víz eloszlása a Jupiter légkörében, vagy detektálható az Európa műholda szubglaciális óceánjának kibocsátása.
Szinte az összes bolygó atmoszférát ultraibolya fényben vizsgálták, még azokat is, amelyek gyakorlatilag hiányoznak. A MAVEN szonda nagy teljesítményű ultraibolya spektrométere lehetővé tette a Mars felszínétől jelentős távolságra a hidrogén és az oxigén meglátását. Azok. hogy megtudja, hogyan folytatódik még a gázok párolgása a Mars légköréből, és minél könnyebb a gáz, annál intenzívebben ez történik.
A hidrogént és az oxigént a Mars légkörében a vízmolekulák fotokémiai disszociációjával (szétválasztásával) összetevőkké állítják elő napsugárzás hatására, és a Marson lévő víz elpárolog a talajból. Azok. A MAVEN lehetővé tette a válasz megválaszolását arra a kérdésre, hogy a Mars miért száraz, bár volt óceán, tavak és folyók.
A Mariner-10 szonda ultraibolya fényben képes volt felfedni a velencei felhők részleteit, megnézni a turbulens áramlások V alakú szerkezetét és meghatározni a szél sebességét.
A légkör tanulmányozásának kifinomultabb módja a fény. Ehhez a vizsgált tárgyat a fényforrás és az űrhajó spektrométere közé kell helyezni. Így meghatározhatja a légkör összetételét a fényforrás spektrumának különbségének megítélésével előtt és után, amikor azt a légkör lefedi.
Így nemcsak a légkörben lévő gázok tartalmát lehet meghatározni, hanem a por hozzávetőleges összetételét is, ha az a fény egy részét is elnyeli.
Meg kell jegyezni, hogy a spektroszkópiai bolygóközi kutatások szempontjából Oroszország nem az utolsó. Az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutató Intézetének részvételével létrehozták az OMEGA európai infravörös spektrométert a Mars Express számára; ugyanazon a készüléken az orosz, belga és francia tudósok közös munkájának eredménye - SPICAM infravörös és ultraibolya spektrométer; Az olaszokkal együtt az IKI RAS szakemberei fejlesztették ki a PFS eszközt. Hasonló hangszerkészlet került telepítésre a Venus Express-en, amely 2014 végén fejezte be küldetését.
Mint láthatja, a fény jelentős mennyiségű információval szolgál a számunkra a Naprendszerről, csak látnod kell és meg kell tudnod látni, de vannak más eszközök, amelyek már kapcsolódnak a nukleáris és a radiofizikához. És ez a téma a következő áttekintéshez.