Como explorar planetas com a ajuda da luz

O que é necessário para um estudo detalhado de outro planeta, um asteróide ou cometa?
Para começar, inicie uma espaçonave mais próxima. E equipe esta sonda com instrumentos para que eles falem o máximo possível sobre o assunto do estudo, com base em restrições de volume e massa. Hoje veremos como uma pessoa estuda o sistema solar usando meios ópticos.

Ao redor do Sol, muitos corpos cósmicos giram, que são muito diferentes um do outro. Gigantes gasosos não têm uma superfície sólida, e os planetas de pedra têm uma atmosfera de densidades diferentes, de insignificante a superdensa. Os asteróides são pedra e ferro, e os cometas mudam bastante sua atividade, dependendo da distância do Sol.



É claro que, para o estudo de objetos com propriedades diferentes, serão necessários dispositivos diferentes. Ao mesmo tempo, os cientistas já acumularam considerável experiência na aplicação de muitos tipos de métodos de pesquisa, foram capazes de entender o que fornece o máximo de informações úteis com uma massa mínima. Agora podemos considerar esse "conjunto de cavalheiros" de um explorador espacial robótico.

Tiro visível

Os olhos continuam sendo o nosso principal dispositivo de pesquisa, de modo que os astrônomos da Terra investem bilhões em telescópios gigantes, e câmeras especiais são criadas para o espaço. Eles tentam fazer uma câmera científica dobrar, ou seja, Lançar duas câmeras: uma grande angular e a segunda telefoto. A grande angular permitirá que você cubra espaços significativos com os olhos, mas todos os objetos em seu disparo serão pequenos. A telefoto é uma "arma de longo alcance" que permite considerar pequenos detalhes a uma distância considerável.

Este princípio é preservado no espaço e na superfície dos planetas. Assim, o rover Curiosity Mars possui uma lente colorida grande angular de 34 mm e uma teleobjetiva de 100 mm de comprimento.



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Além das câmeras científicas, as câmeras de navegação são frequentemente colocadas nas naves espaciais. Eles possibilitam aos operadores de dispositivos navegar melhor “no solo” e escolher alvos para câmeras científicas. As câmeras de navegação podem abranger ângulos de visão ainda mais amplos e também podem ser criadas duas vezes, mas já para aumentar a confiabilidade ou para gravação em estéreo.



A diferença entre câmeras científicas e navegação não está apenas na amplitude do ângulo de visão. As câmeras científicas também são equipadas com filtros de cores intercambiáveis ​​que permitem analisar algumas características espectrais da superfície dos objetos estudados. Normalmente, os filtros estão localizados em uma roda especial, que permite alterá-los no eixo óptico da câmera.



Por padrão, as câmeras científicas fotografam no alcance pancrromático - modo preto e branco, no qual a fotomatriz recebe toda a luz visível e até um pouco invisível - perto do infravermelho. Essa pesquisa permite que você obtenha a resolução mais alta e veja os menores detalhes; portanto, a maioria das imagens do espaço são em preto e branco. Embora alguém pense que algum tipo de conspiração está relacionada a isso.


No modo panorâmico (preto e branco), os detalhes são mais altos.

É possível obter imagens coloridas fotografando várias vezes com filtros de cores alternados, combinando imagens. Um único quadro tirado através de um filtro de cor também será preto e branco; portanto, as fotos precisam ser combinadas em três. Além disso, não é necessário, a cor resultante na imagem será o que nossos olhos verão. Para a visão humana, o mundo consiste em combinações de vermelho, verde e azul. E a cor "real" da imagem pode ser obtida usando filtros vermelho, verde e azul.


Uma curiosa diferença na refletividade da superfície em diferentes faixas.

Mas se os quadros forem capturados, por exemplo, pelos filtros azul, vermelho e infravermelho, a cor da imagem será "falsa", embora os princípios físicos para obtê-la sejam exatamente os mesmos que os reais.



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Nossos olhos não veem luz infravermelha e a pele a percebe como calor, embora o alcance infravermelho não seja menor que a luz visível. Informações ocultas dos olhos podem ser obtidas por câmeras infravermelhas. Até as fotomatrizes mais comuns podem ver a luz infravermelha próxima (tente, por exemplo, remover a luz do controle remoto da TV em um smartphone). Para registrar a faixa intermediária da luz infravermelha, câmeras separadas são colocadas na tecnologia espacial, com um tipo diferente de sensores. E o infravermelho distante já requer o resfriamento dos sensores a um nível negativo.

Devido ao maior poder de penetração da luz infravermelha, é possível olhar mais profundamente no espaço profundo, através de nebulosas de gás e poeira, e no solo de planetas e outros corpos sólidos.

Então, os cientistas Venus Express observaram o movimento das nuvens em altitudes médias na atmosfera de Vênus.



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Uma observação interessante, no modo térmico, foi feita pela sonda soviética "Phobos-2". Ao fotografar Marte no modo térmico, ele notou uma longa faixa que se estendia por todo o planeta.



Nos anos 90, especulações místicas foram expressas na imprensa sobre a trilha de condensação do avião na atmosfera de Marte, mas a realidade acabou sendo mais interessante, embora mais prosaica. A câmara térmica "Phobos-2" conseguiu fixar uma faixa de solo resfriado, que se estende além da sombra do satélite Mars-Phobos.

Há erros. Por exemplo, examinando a cratera Gale do satélite Mars Odyssey, os cientistas determinaram uma região com alta inércia térmica, não muito longe do curioso veículo espacial Curiosity. Eles esperavam encontrar rochas densas e rochas de argila com um teor de água relativamente alto de até 6% foram encontradas. Descobriu-se que o motivo da alta inércia térmica era a água, não a pedra.

Fotografia UV



Com a ajuda da luz ultravioleta, eles estudam o componente gasoso do sistema solar e, de fato, o universo inteiro. Um espectrômetro ultravioleta foi montado em um telescópio Hubble e, com sua ajuda, foi possível determinar a distribuição de água na atmosfera de Júpiter ou detectar emissões do oceano subglacial de seu satélite europeu .



No ultravioleta, quase todas as atmosferas dos planetas foram estudadas, mesmo aquelas praticamente inexistentes. O poderoso espectrômetro ultravioleta da sonda MAVEN tornou possível ver hidrogênio e oxigênio ao redor de Marte a uma distância considerável da superfície. Essa. veja como, mesmo agora, a fuga de gases da atmosfera de Marte continua e, quanto mais leve o gás, mais intenso isso acontece.



O hidrogênio e o oxigênio na atmosfera de Marte são obtidos por dissociação fotoquímica (separação) de moléculas de água em componentes sob a ação da radiação solar, e a água em Marte evapora do solo. Essa. MAVEN nos permitiu responder à pergunta por que Marte agora está seco, embora existisse o oceano , lagos e rios.

A sonda ultravioleta Mariner-10 conseguiu revelar os detalhes das nuvens venusianas, ver a estrutura em forma de V dos fluxos turbulentos e determinar a velocidade dos ventos.



Uma maneira mais sofisticada de estudar a atmosfera é através da luz. Para isso, o objeto estudado é colocado entre a fonte de luz e o espectrômetro da espaçonave. Assim, você pode determinar a composição da atmosfera avaliando a diferença no espectro da fonte de luz antes e depois do fechamento da atmosfera.



Assim, é possível determinar não apenas o conteúdo de gás na atmosfera, mas também a composição aproximada de poeira, se ela também absorve parte da luz.


Vale ressaltar que a Rússia não é a última em termos de pesquisa interplanetária espectroscópica. Com a participação do Instituto de Pesquisa Espacial da Academia Russa de Ciências, foi criado o espectrômetro infravermelho europeu OMEGA para Mars Express; no mesmo aparelho é o resultado do trabalho conjunto de cientistas russos, belgas e franceses - o espectrômetro de infravermelho e ultravioleta SPICAM; Juntamente com os italianos, os especialistas da IKI RAS desenvolveram o dispositivo PFS. Um conjunto semelhante de instrumentos foi instalado no aparelho Venus Express, que completou sua missão no final de 2014. Como podemos ver, a luz nos fornece uma quantidade significativa de informações sobre o sistema solar, você precisa apenas olhar e ver, mas existem outros meios relacionados à energia nuclear e radiofísica. E este é o tópico para a próxima revisão.