Hvad er der behov for en detaljeret undersøgelse af en anden planet, asteroide eller komet?
Start først et rumfartøj nærmere. Og udstyr denne sonde med instrumenter, så de fortæller så meget som muligt om studiet, baseret på begrænsningerne i volumen og masse. I dag vil vi se, hvordan en person studerer solsystemet ved hjælp af optiske midler.
Mange kosmiske kroppe drejer sig om solen, som er meget forskellige fra hinanden. Gasgiganter har ikke en solid overflade, og stenede planeter har atmosfærer med forskellige densiteter, fra ubetydelige til superdense. Asteroider er sten, og der er jern, og kometer ændrer deres aktivitet meget afhængigt af afstanden til Solen.
Det er tydeligt, at forskellige instrumenter er nødvendige for at studere objekter med forskellige egenskaber. På samme tid har videnskabsmænd allerede indsamlet betydelig erfaring med anvendelse af mange typer forskningsmetoder, de var i stand til at forstå, hvad der giver det maksimale af nyttige oplysninger med en minimumsmasse. Nu kan vi overveje et sådant "gentleman-sæt" af robot rumfarer.
Optagelse i det synlige interval
Øjnene er fortsat vores vigtigste forskningsinstrument, hvorfor astronomer på Jorden investerer milliarder i kæmpe teleskoper, og der skabes specielle kameraer til rummet. De forsøger at gøre et videnskabeligt kammer dobbelt, dvs. start to kameraer: en vidvinkel og den anden lang fokus. Vidvinkel giver dig mulighed for at fange store områder med dine øjne, men alle objekter deri er små. Den lange fokus er et "langtrækkende våben", der giver dig mulighed for at se fine detaljer fra en betydelig afstand.
Salgsfremmende video:
Dette princip gælder både i rummet og på planeternes overflade. Så Curiosity rover har et vidvinkelt farveobjektiv på 34 mm og et objektiv med langt fokus - 100 mm.
For orbitale moduler er forholdet mellem langt og bredt normalt meget mere betydningsfuldt. I stedet for et objektiv med lang fokus er et fuldt spejlteleskop installeret.
Det største spejleteleskop uden for Jordens bane arbejder nu i kredsløb på Mars med MRO-satellitten - 50 cm i diameter. HiRise-kameraet fanger højder på 250-300 km i fænomenal detaljer op til 26 cm.
Dette gør det muligt for forskere at studere Mars og spore bevægelse af rovere, og entusiaster som os til at udføre Marsarkeologi.
Ud over videnskabelige kameraer er rumfartøjer ofte udstyret med navigationskameraer. De giver operatører mulighed for bedre at orientere sig "på jorden" og vælge mål for videnskabelige kameraer. Navigationskameraer kan dække endnu større synsvinkler og kan også oprettes dobbelt, men for øget pålidelighed eller til stereofotografering.
Forskellen mellem videnskabelig kamera og navigeringskameraer ligger ikke kun i synsvinklen. Videnskabelige kameraer er også udstyret med udskiftelige farvefiltre, der giver dig mulighed for at analysere nogle spektrale karakteristika for overfladen på objekterne, der undersøges. Filtre er normalt placeret i et specielt hjul, der giver dig mulighed for at ændre dem på den optiske akse på kameraet.
Som standard optager videnskabelige kameraer i panchromatisk rækkevidde - sort / hvid-tilstand, hvor fotomatrixen modtager alt synligt lys og endda lidt usynligt - nær infrarød. Denne form for optagelse giver dig mulighed for at få den højeste opløsning og se de fineste detaljer, hvorfor de fleste billeder fra rummet er sort / hvid. Selvom nogen mener, at en slags sammensværgelse er forbundet med dette.
I panchromatisk (sort og hvid) tilstand er detaljen højere.
Farvebilleder kan fås ved gentagne gange at optage med skiftende farvefiltre ved at kombinere billederne. En enkelt ramme taget med et farvefilter vil også være sort / hvid, så billederne skal kombineres tre ad gangen. Og det er slet ikke nødvendigt, den resulterende farve i billedet vil være, hvad vores øjne ville se. For menneskets vision består verden af kombinationer af rød, grøn og blå. Og den "rigtige" farve på billedet kan fås ved hjælp af røde, grønne og blå filtre.
Mærkelig er forskellen i overfladereflektivitet i forskellige intervaller.
Men hvis rammene for eksempel er lavet gennem blå, røde og infrarøde filtre, vil billedets farve vise sig at være "falsk", skønt de fysiske principper for dets modtagelse er nøjagtig de samme som virkelige.
Når de offentliggør farvebilleder på officielle websteder, underskriver de hvilke farvefiltre der bruges i billedet. Men disse fotos vises i medierne uden nogen forklaring. Derfor cirkulerer stadig alle slags spekulationer om den skjulte farve på Mars eller endda månen på Internettet.
I almindelige jordkameraer bruges optagelse gennem flerfarvede filtre på samme måde, kun de limes på elementerne i den fotografiske matrix (Bayer-filter), og automatikerne, ikke videnskabsmændene, beskæftiger sig med farvereduktion. Curiosity rover har allerede installeret Bayer-filtre, selvom et separat filterhjul er bevaret.
Infrarød optagelse
Vores øjne ser ikke infrarødt lys, og huden opfatter det som varme, selvom det infrarøde interval ikke er mindre end synligt lys. Oplysninger skjult for øjet kan fås ved hjælp af infrarøde kameraer. Selv de mest almindelige fotosensorer kan se næsten infrarødt lys (prøv f.eks. Optagelse af fjernsynets fjernbetjening med en smartphone). For at registrere mellemområdet af infrarødt lys placeres separate kameraer med en anden type sensorer på rumteknologi. Og langt infrarød kræver allerede afkøling af sensorer til et dybt minus.
På grund af den højere gennemtrængningskraft fra infrarødt lys er det muligt at se dybere ind i det dybe rum, gennem gas- og støvnebler og i jorden af planeter og andre faste stoffer.
Så videnskabsmænd Venus Express observerede bevægelsen af skyer i mellemhøjde i Venus 'atmosfære.
Nye horisonter registrerede den termiske glød fra vulkaner på Jupiters måne Io.
Undersøgelse af rovdyrtilstand blev brugt på åndene og muligheden.
Mars Express syn på Mars's poler viste forskellen i fordelingen af kuldioxid og vandis over overfladen af iskapper (lyserød - kuldioxid, blå - vandis).
For at få maksimal information er infrarøde kameraer udstyret med et stort sæt filtre eller et fuldt spektrometer, som giver dig mulighed for at nedbryde alt lys, der reflekteres fra overfladen, til et spektrum. For eksempel har New Horizons en infrarød sensor med 65,5 tusind pixelelementer arrangeret i 256 linjer. Hver linje “ser” kun stråling i sit smalle område, og sensoren fungerer i scannertilstand, dvs. kameraet med ham "styres" over objektet, der undersøges.
Som allerede nævnt er infrarødt lys varme, så optagelse i dette interval åbner en ny mulighed for at udforske solide kroppe i rummet. Hvis du observerer overfladen i lang tid i processen med opvarmning fra solens stråler om dagen og afkøling om natten, kan du se, at nogle overfladeelementer hurtigt opvarmes og køles ned, og nogle opvarmes i lang tid og køles ned i lang tid. Disse observationer kaldes termiske inertiundersøgelser. De giver dig mulighed for at bestemme de fysiske egenskaber i jorden: løs, som regel, let vinder og let afgiver varme, og tæt - opvarmes i lang tid og holder varmen i lang tid.
På kortet: pink - med lav termisk inerti, blå - med høj (dvs. køles ned i lang tid).
En interessant observation i termisk tilstand blev foretaget af den sovjetiske sonde "Phobos-2". Mens han fotograferede Mars i termisk tilstand, bemærkede han en lang strimmel, der strækker sig over planeten.
I 90'erne udtrykte pressen mystiske spekulationer om et flykondensationsspor i Mars 'atmosfære, men virkeligheden viste sig at være mere interessant, omend mere prosaisk. Termisk kamera "Phobos-2" var i stand til at registrere en strimmel afkølet jord, der strækker sig bag den forbipasserende skygge af satellitten til Mars - Phobos.
Der er også fejl. For eksempel, mens de udforskede Gale-krateret fra Mars Odyssey-satellitten, identificerede forskere et område med høj termisk inerti, nær den landede Curiosity rover. Der forventede de at finde tæt bjerg, men de fandt lerarter med et relativt højt vandindhold - op til 6%. Det viste sig, at grunden til den høje termiske inerti var vand, ikke sten.
Ultraviolet skydning
Ved hjælp af ultraviolet stråling undersøger de gaskomponenten i solsystemet og hele universet. Det ultraviolette spektrometer er installeret på Hubble-teleskopet, og med sin hjælp var det muligt at bestemme fordelingen af vand i Jupiters atmosfære eller opdage emissioner fra det subglaciale hav i dens satellit Europa.
Næsten alle planetariske atmosfærer blev undersøgt i ultraviolet lys, også dem, der praktisk taget er fraværende. Det kraftige ultraviolette spektrometer i MAVEN-sonden gjorde det muligt at se brint og ilt, der omgiver Mars, i en betydelig afstand fra overfladen. De der. for at se, hvordan fordampningen af gasser fra Mars-atmosfæren fortsætter, og jo lettere gasen er, desto mere intens sker dette.
Brint og ilt i Mars 'atmosfære opnås ved fotokemisk dissociation (adskillelse) af vandmolekyler i komponenter under påvirkning af solstråling, og vand på Mars fordamper fra jorden. De der. MAVEN gjorde det muligt at besvare spørgsmålet, hvorfor Mars nu er tørt, skønt der engang var et hav, søer og floder.
Mariner-10-proben i ultraviolet lys var i stand til at afsløre detaljerne i venusiske skyer, se den V-formede struktur af turbulente strømme og bestemme vindens hastighed.
En mere sofistikeret måde at studere atmosfæren på er ved lyset. Til dette anbringes det undersøgte objekt mellem lyskilden og rumfartøjets spektrometer. Således kan du bestemme sammensætningen af atmosfæren ved at evaluere forskellen i spektret af lyskilden før og efter at den er dækket af atmosfæren.
Det er således muligt ikke kun at bestemme indholdet af gasser i atmosfæren, men også den omtrentlige sammensætning af støv, hvis det også absorberer en del af lyset.
Det skal bemærkes, at Rusland med hensyn til spektroskopisk interplanetær forskning ikke er den sidste. Med deltagelse af Rumforskningsinstituttet på det russiske videnskabsakademi blev det europæiske infrarøde spektrometer OMEGA oprettet til Mars Express; på det samme apparat er resultatet af fælles arbejde fra russiske, belgiske og franske forskere - infrarødt og ultraviolet spektrometer SPICAM; sammen med italienerne udviklede specialister fra IKI RAS PFS-enheden. Et lignende sæt instrumenter blev installeret på Venus Express, der afsluttede sin mission i slutningen af 2014.
Som du kan se, giver lys os en betydelig mængde information om solsystemet, du skal bare være i stand til at se og se, men der er andre midler, der allerede er forbundet med nukleare og radiofysiske. Og dette er et emne til den næste gennemgang.