Создан компактный анализатор грунта для космических миссий

Фрагмент нового спектрополяриметра

Denis A. Belyaev at al / Optic Express

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


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.