Аппарат для неземного метеобюро

Определения скорости и направления ветра на других планетах.

Гетеродинный спектрометр инфракрасного диапазона – очень полезный прибор. Физики из Института космических исследований (ИКИ) РАН планируют использовать его для определения скорости и направления ветра на других планетах. Об этом стало известно на 53-й научной конференции МФТИ, где был представлен доклад «Гетеродинный спектрометр инфракрасного диапазона», поясняет Информнаука.

Спектроскопия позволяет дистанционно определять характеристики вещества по свойствам спектра его излучения (в данном случае – в инфракрасном диапазоне). С её помощью можно изучить газовый состав атмосферы другой планеты. Гетеродинный спектрометр обладает также собственным генератором излучения и позволяет сравнивать получаемые спектры инопланетных газов с заранее определёнными спектрами этих же веществ. Эталонный сигнал, полученный для неподвижного газа, может отличаться от сигнала, полученного из космоса, благодаря эффекту Доплера – изменению свойств электромагнитного излучения при движении его источника. Таким образом, по степени отличия спектра инопланетного газа от эталонного спектра можно рассчитать характеристики движения газа, то есть ветер.

Созданием нового спектрометра руководит старший научный сотрудник ИКИ РАН Александр Родин. В проекте участвуют специалисты и студенты Московского физико-технического института (МФТИ) и Московского педагогического государственного университета (МПГУ). Разработка ведётся в рамках грантов, выделенных МФТИ как национальному исследовательскому университету. Участники проекта, студенты МФТИ Олег Бендеров и Артём Климчук, рассказали о текущих результатах на 53-й научной конференции МФТИ.

Идея Александра Родина заключается в том, чтобы создать инфракрасный спектрометр, работающий на длине волны 3,3 мкм. Именно на ней наблюдаются сильные линии излучения метана, закиси азота, а также многих изотопов, встречающихся в атмосферах планет земной группы (Марса, Венеры), а также Юпитера. Раньше спектрометры почти не использовались для создания моделей циркуляции атмосфер этих планет. Зарубежные гетеродинные спектрометры, применяемые NASA и Евросоюзом, работают на волнах длиной порядка 10 мкм, что удобно для изучения атмосфер иного газового состава. Например, с их помощью учёные построили модель циркуляции этана в атмосфере спутника Сатурна, Титана.

Ещё одно достоинство спектрометра коротковолнового диапазона – это компактность. В нём не используются занимающие много места интерферометры (устройства для разделения потока волн на отдельные пучки и создания интерференционных картин), без которых не могут работать зарубежные спектрометры с большей длиной волны. Это означает, что новый спектрометр можно устанавливать на космические корабли. Кроме того, отсутствие интерферометра упрощает настройку прибора.

В приборе используются новые детекторы излучения. Сверхпроводящий однофотонный детектор из нитрита ниобия, который сконструировал профессор МПГУ Григорий Гольцман, позволяет зафиксировать попадание потока очень маленькой мощности, что важно в случае слабых источников излучения.

Сейчас учёные создали тестовый образец – прибор, работающий на длине волны 1,5 мкм. В ближайшие месяцы разработчики планируют довести все параметры до расчётных, а также присоединить к прибору телескоп, что превратит его в полноценный спектрометр.

Источник информации: доклад «Гетеродинный спектрометр инфракрасного диапазона» на 53-й научной конференции МФТИ. Докладчики: Олег Бендеров и Артём Климчук.