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, 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 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.
По информации https://nplus1.ru/news/2017/11/16/no-exomars
Обозрение "Terra & Comp".
