Создан компактный анализатор грунта для космических миссий
Ученые разработали миниатюрный спектрополяриметр для анализа каменистых пород на поверхности космических тел. Описание устройства и результаты тестирования опытного образца опубликованы в журнале Optics Express. Предполагается, что новый прибор в перспективе сможет быть использован для будущих марсианских и лунных миссий.
Спектральный анализ в ближнем ИК-диапазоне широко используется для изучения минералогического состава поверхностей различных небесных тел и хорошо подходит для объектов, у которых почти или полностью отсутствует атмосфера. Важную дополнительную информацию о структуре и составе пород дает спектральная поляриметрия. С помощью этого метода ученые определяют, как направление распространения света (плоскость поляризации) изменяется при его прохождении через минерал.
В ходе работы ученые из МГУ, МИСиСа, ИКИ РАН и немецкой лаборатории AdlOptica GmbH под руководством Дениса Беляева разработали прототип компактного акустооптического спектрополяриметра, работающего в ближнем ИК-диапазоне. Картирующий спектрометр, в отличие от обычного спектрометра, получает спектр не в одной точке, а сразу во всех точках той картины, которую он видит в свой объектив. Последовательно снимая изображение одного и того же участка местности в разных диапазонах, устройство получает трехмерную матрицу, где два измерения — это пространственные абсцисса и ордината, а третье — длина волны.
Помимо спектра аппарат измеряет и поляризацию — поступающее в объектив излучение делится на два луча, один из них поляризуется горизонтально, другой — вертикально. По разнице в яркости двух полученных изображений можно измерять поляризацию света. Данные о поляризации, в свою очередь, позволяют судить о механических свойствах грунта — например, точно измерять размеры частиц породы, свойства поверхности. Кроме того, ученые не только смогли соединить в одно устройство картирующий спектрометр и поляриметр, но и сделать его очень компактным и легким — он весит меньше килограмма, а наземные аналоги — несколько килограммов.
Один из авторов статьи, ведущий научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Константин Юшков, пояснил N + 1, что до сих пор подобные приборы не устанавливали на космические аппараты. Похожий картирующий спектрометр стоял на первом китайском луноходе, но он не мог измерять поляризацию. Новый прибор, вероятно, удастся использовать в будущих лунных или марсианских миссиях.
Ведущий автор статьи Олег Кораблев, заместитель директора Института космических исследований РАН, пояснил N+1 что прибор лучше всего подойдет для спускаемых аппаратов — для его работы требуется устойчивость «сцены», а этого трудно достичь на орбитальных аппаратах. «Фактически речи идет о будущих марсианских и лунных миссиях, на Венеру его отправлять не имеет смысла из-за слишком высоких температур», — сказал он.
Кораблев подчеркнул, что об установке спектрополяриметра на посадочную платформу и марсоход миссии «ЭкзоМарс» речи не идет — состав приборов на аппараты этой экспедиции уже давно определен, многие научные приборы уже отправлены производителю. Полностью определён состав приборов и на других марсианских зондах — на американском марсоходе-2020 и посадочном аппарате InSight.
Старт нового этапа миссии «ЭкзоМарс», во время которой на поверхность Красной планеты будет отправлен марсоход, намечен на 2020 год. Во время первой части программы к Марсу был запущен зонд TGO и спускаемый аппарат «Скиапарелли», который, к несчастью, не смог совершить мягкую посадку и разбился. Подробнее о задачах «ЭкзоМарса» можно прочитать в нашем материале «Ищу тебя».
Кристина Уласович
Такие галактики могли ускользать от обнаружения
Наземный радиотелескоп ASKAP помог астрономам обнаружить два новых кандидата в галактики с полярными кольцами. Это спиральные галактики, окруженные потенциальными кольцевыми структурами из атомарного водорода. Предполагается, что такие системы должны встречаться гораздо чаще, чем считалось ранее. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. В отличие от типичных галактик галактики с полярными кольцами обладают кольцом или диском, ориентированным почти перпендикулярно основному диску галактики. Таким образом, они вмещают в себя две кинематически выделенные подсистемы. Впервые за ними пронаблюдали во второй половине прошлого века, и находят их достаточно редко. При этом в полярной структуре наблюдается интенсивный процесс звездообразования, а сами они могут возникать при взаимодействии и слиянии галактик. Исследования галактик с полярными кольцами важны для понимания эволюции структуры галактик при их взаимодействиях друг с другом, а также для оценки формы гало темной материи вокруг них. Группа астрономов во главе с Натаном Дегом (Nathan Deg) из Университета Куинс в Кингстоне сообщила об открытии двух новых кандидатов в галактики с полярными кольцами NGC 4632 и NGC 6156, сделанном в ходе анализа первого каталога данных обзора галактик южного полушария небесной сферы WALLABY (Widefield ASKAP L-band Legacy All-sky Blind surveY), проводившегося при помощи наземного радиотелескопа ASKAP. NGC 4632 представляет собой спиральную галактику в созвездии Девы, а NGC 6156 — спиральную галактику с перемычкой, расположенную в созвездии Южного Треугольника и относящуюся к ярким инфракрасным галактикам. У обеих галактик обнаружили аномальную газовую компоненту из атомарного водорода, которая содержит около половины от всего атомарного водорода в каждой из систем. Также эта компонента хорошо отделена от основного тела галактик и наклонена почти под прямым углом к дискам галактик, что позволяет предположить наличие полярных колец, а не искривленных дисков или колец под промежуточным углом. Тем не менее, галактики останутся кандидатами в галактики с полярными кольцами до тех пор, пока не будут проведены более сложные компьютерные моделирования, охватывающие большее разнообразие возможных галактических кольцевых структур. В случае NGC 6156, которая активно образует звезды, необходимо также проанализировать альтернативные пути возникновения аномальной газовой компоненты. Это может происходить, например, из-за оттока вещества после взрывов сверхновых или деформации галактики из-за эпизода аккреции. Исследователи также отмечают, что эти два открытия позволяют предположить, что галактики с полярными кольцами должны встречаться чаще, чем ожидалось. Во-первых, обнаружение полярных колец может быть затруднено из-за их низкой поверхностной яркости, во-вторых, большинство полярных колец обнаружено в оптическом диапазоне вокруг эллиптических или линзовидных галактик, тогда как новооткрытые структуры найдены у спиральных галактик, что может указывать на предвзятость при отборе целей для наблюдений. Ранее мы рассказывала о том, как галактика с полярным кольцом превратила соседку в веретено.