Ves medzvezdni in medplanetarni prostor je napolnjen s kozmičnim sevanjem. To je posledica sevanja zvezd, akumulacijskih diskov črnih lukenj, nevtronskih zvezd in pulsarjev, eksplozij supernove … Skoraj vsaka kataklizma v vesolju je vzrok za sevalne emisije. Sevanje je težava za astronavte in elektroniko, za znanstvenike pa je darilo, če želite izvedeti veliko podrobnosti o vesolju. Nadaljujemo s pregledom znanstvenih instrumentov, ki se uporabljajo za preučevanje osončja.
Že prej smo izvedeli, kako planete preučujemo z optičnimi sredstvi.
Gama spektroskopija
Gama razpon je načeloma tudi optika, saj gama žarki so visokoenergetski fotoni. Toda gama spektroskopija v planetarni znanosti ne preučuje tistih žarkov, ki jih oddajajo zvezde in črne luknje, ampak tistih, ki osvetljujejo planete in druga ne-atmosferska ali šibko atmosferska vesoljska telesa.
Planeti in asteroidi se začnejo oddajati v gami, ko so bombardirani z bolj masivnimi delci: visokoenergetski protoni, alfa-beta žarki in nevtroni. Napolnjeni delci udarijo v površinsko zemljo in ta se začne sproščati v območju. In, kar je značilno, vsak kemični element oddaja v svojem razponu. To pomeni, da moramo le držati gama spektrometer nad površino, da razumemo, iz česa je sestavljen. Tako bomo razumeli samo kemično sestavo, ne geološke, ampak jo bomo dopolnili z informacijami, na primer iz infrardečih spektrometrov, in iz kamer vidnega območja lahko dobimo bolj vizualno sliko.
Promocijski video:
Tako so znanstveniki s pomočjo gama spektrometrije spoznali sorazmerno visoke koncentracije torijevih, železovih in titanovih rud na Luni.
S pomočjo take naprave na Mars Odiseji je bilo na Marsu mogoče najti dve regiji z anomalijsko visoko vsebnostjo torija in verjetno uranovih rud. Povsem mogoče je, da so se tam nekoč odvijali procesi, kot v Afriki, z oblikovanjem naravnega jedrskega reaktorja. Res je, drugi na podlagi istih podatkov govorijo o termonuklearni vojni … Tako ali drugače je to spodbudna najdba, saj pomeni, da lahko jedrske elektrarne bodočih marsovskih naseljencev delajo na lokalnih surovinah.
Neutronski detektorji
Kozmični nevtroni, za razliko od alfa in beta delcev, tla ne absorbirajo v celoti. Nekateri nevtroni se odražajo s površine kamnitih teles, medtem ko jim uspe za približno pol metra potoniti v tla. Nevroni, ki se vračajo s površine, se praviloma gibljejo veliko počasneje, njihova hitrost in energija sta odvisna od tega, skozi kaj sta šla v tleh. Natančneje, z njihovo pomočjo se meri samo en parameter - vsebnost vodika.
Vodik zaradi lahkotnosti atomov učinkovito upočasni nevtrone pri elastičnih trkih in ta učinkovitost je neposredno odvisna od njegove koncentracije. Hkrati vodik v prosti obliki ne bo ostal v tleh, zlasti tam, kjer se atmosferski tlak nagiba na nič. Za shranjevanje vodika v tleh ga je treba vezati na kemični ravni, voda pa ostaja najboljše zdravilo. Tako lahko z letenjem po površini in zbiranjem podatkov o hitrostih »vzletnih« nevtronov določimo približno vsebnost vode v tleh. Seveda, čim nižje letimo, bolj natančni bodo podatki. Sateliti še vedno dajejo napako plus ali minus sto kilometrov.
S pomočjo ruskih instrumentov LEND in HEND so bili pridobljeni podatki o porazdelitvi vodika / vode v obzemnih tleh Lune in Marsa.
In če so bili marsovski podatki že dvakrat potrjeni, potem lunarni še vedno čakajo na njihovo preverjanje. Na Marsu je pristanišče Phoenix pristalo v obodnem območju in kjer je HEND obljubil do 70% vode v tleh, se je prav pod prahom našla plast vodnega ledu. In v kraterju Gale, kjer deluje rover Curiosity, je HEND obljubil 5%, vsebnost vode v tleh se giblje od 3% do 5% in le redko naletimo na šest odstotkov "oaz".
Po takšnem uspehu HEND-a je njegov brat DAN "sedel" neposredno na roverju in zdaj zbira podatke ne z nadmorske višine 300 km, kot njegov predhodnik, ampak 0,5 m. Res je, globina zvoka še vedno ne presega 1 metra, prostorska ločljivost pa se je povečala od več deset kilometrov do centimetrov.
Vendar kljub uspehu nevtronskih detektorjev do njih ni dokončnega zaupanja. Ledeniki na Luni še vedno čakajo na svojega odkritja, vesoljske agencije, pa tudi zasebna podjetja, vse več pozornosti namenjajo Luninim polovam. Čeprav koncentracija vlage tam po podatkih satelitov ne presega 4%.
Radarji
Sondiranje planetov v radijskem območju se je začelo izvajati z Zemlje. Veliko informacij je dal radijski teleskop Arecibo, premera 300 metrov. Na primer, že v 80. letih je na polovicah vročega živega srebra odkril čuden odsev, ki ga lahko da vodni led. Znanstveniki dolgo časa niso mogli verjeti, da na planetu, ki je najbližje Soncu, lahko obstajajo ledeniki. Moral sem počakati na rezultate sonde Messenger, ki je z detektorjem nevtronov in laserskim dometom lahko potrdila prisotnost ledu.
Arecibo je pokazal impresivne slike med supermonom 2013. Na Luni lahko z njegovo pomočjo opazi posledice katastrofalnih tokov lave in "poplav".
Če se te slike kombinirajo z zemljevidi porazdelitve mineralov, pridobljenih z orbitalnimi spektrometri, je mogoče sestaviti podroben geološki zemljevid območja in mogoče rekonstruirati evolucijo površine. Čeprav je nenavadno, da do zdaj na Luno ni bil poslan satelit z močnim radarjem.
Toda trije radarski sateliti so poleteli na Venero. Ni drugega načina za raziskovanje površine z orbite tega planeta. Venera-15 in -16 je v 80. letih preslikala Severni pol, nato pa je Magellan v devetdesetih naredil celoten zemljevid.
Zdaj je Cassini zaposlen s podobnim poslom v orbitu Saturna. Tu se radar uporablja za prodor v Titanovo gosto atmosfero. Med številnimi leti vesoljska postaja postopoma razkriva večno tančico in znanosti razkriva ta resnično neverjeten svet, na nek način neverjetno podoben zemeljskemu, a na nek način presenetljivo drugačen.
Večkratne radarske raziskave ne omogočajo samo preslikave, temveč tudi opazovanje dinamičnih procesov. Tako se je skrivnostno pojavil in nato izginil otok veljal za znak stalnih sezonskih sprememb. Morda je bila ledena ledena gora, ki se je zaletela v metansko morje.
Druge valovne dolžine in različne radarske zasnove vam omogočajo globlje polaganje. V orbiti Marsa sta dve vesoljski ladji, opremljeni z "odmevi zvočniki", ki prodirata v skorjo planeta za 1-3 kilometre.
Študija evropskega vesoljskega plovila Mars Express je omogočila pridobitev informacij o moči in zgradbi polarnega ledu, razlikovanje ledu ogljikovega dioksida od vodnega ledu in ocena vodnih rezerv.
Njegovo skeniranje je razkrilo starodavne kraterje asteroida, ki so jih na severni polobli planeta pokopali stotine metrov vulkanske lave in sedimentne akumulacije Marsovskega oceana. Znanstveniki so večkrat opazili očitno razliko v številu kraterjev meteorita na južnem in severnem polobli Marsa, Mars Express pa je razrešil skrivnost. Če bi še kdo upal na Marsovce, pokopane v podmorskem Sionu zaradi vakuuma, suše in zmrzali, potem imam slabe novice za njih …
Vesoljsko plovilo New Horizons ima tudi instrumente za radarske raziskave, vendar je velikost antene slabša od mnogih medplanetarnih kolegov, zato se bodo raziskave osredotočile na iskanje in preučevanje ozračja.
Veselim se rezultatov radarskega skeniranja jedra kometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, ki sta ga za par opravila vesoljska plovila Rosetta in Philae.
Radar so celo prinesli na Luno. Kitajskemu "Jade Hare" je uspelo prehoditi le sto metrov, a tudi po njem mu je uspelo priti do najbolj zanimivih profilov lunarne površine, do globine približno štiristo metrov. V prihodnosti bodo takšne informacije ključne za gradnjo lunarne postaje, baze ali naselja.
Alpha protonska spektroskopija
Ko gre za preučevanje vesoljskih teles po zemlji, je skoraj nemogoče, če se ne dotaknemo trenutkov rentgenske fluorescenčne spektroskopije alfa-protona.
Na vseh Nasinih Mars roverjih so bile nameščene naprave tipa APXS (rentgenski spektrometer alfa delcev). APXS je na voljo v pristanku Philae na jedru kometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Na sovjetskih lunarjih je bilo podobno napravo (RIFMA).
Načelo delovanja metode spominja na gama spektroskopijo, le da ima senzor lasten vir nabitih delcev (nekakšen radioaktivni izotop), predvsem alfa žarke. Preučeni vzorec je obsevan z sevanjem in začne žareti v območju rentgenskih žarkov.
Poleg tega vsak kemični element sveti na svoj način, kar omogoča pridobivanje spektrov elementarne sestave.
To še zdaleč ni izčrpen pregled opreme za raziskovanje osončja. Praviloma so na medplanetarnih vozilih nameščeni tudi astrofizični instrumenti za registracijo energijskih delcev, medplanetarnega sevanja, plazme in prahu. Medplanetarni leti vam omogočajo tudi raziskovanje vesolja, odnos Sonca, planetov in medzvezdnega medija, vendar je to že druga zgodba.