Apa yang diperlukan untuk studi rinci tentang planet lain, asteroid, atau komet?
Pertama, luncurkan pesawat ruang angkasa lebih dekat. Dan lengkapi probe ini dengan instrumen sehingga mereka bisa memberi tahu sebanyak mungkin tentang subjek studi, berdasarkan batasan volume dan massa. Hari ini kita akan melihat bagaimana seseorang mempelajari tata surya menggunakan sarana optik.
Banyak benda kosmik berputar mengelilingi Matahari, yang sangat berbeda satu sama lain. Raksasa gas tidak memiliki permukaan padat, dan planet berbatu memiliki atmosfer dengan kepadatan berbeda, dari yang dapat diabaikan hingga sangat padat. Asteroid adalah batu, dan ada besi, dan komet sangat mengubah aktivitasnya tergantung pada jarak ke Matahari.
Jelas bahwa instrumen yang berbeda akan dibutuhkan untuk mempelajari objek dengan properti berbeda. Pada saat yang sama, para ilmuwan telah mengumpulkan banyak pengalaman dalam penerapan berbagai jenis metode penelitian, mereka mampu memahami apa yang memberikan informasi berguna secara maksimal dengan massa minimum. Sekarang kita bisa melihat "set pria" dari penjelajah ruang robotik.
Memotret dalam jarak yang terlihat
Mata terus menjadi instrumen penelitian utama kami, itulah sebabnya para astronom di Bumi berinvestasi miliaran dalam teleskop raksasa, dan kamera khusus sedang dibuat untuk ruang angkasa. Mereka mencoba membuat ruang ilmiah menjadi ganda, yaitu meluncurkan dua kamera: satu sudut lebar, yang kedua fokus panjang. Sudut lebar memungkinkan Anda menangkap area yang luas dengan mata Anda, tetapi semua objek di dalamnya berukuran kecil. Yang fokus jauh adalah "senjata jarak jauh" yang memungkinkan Anda untuk melihat detail halus dari jarak yang cukup jauh.
Video promosi:
Prinsip ini berlaku baik di luar angkasa maupun di permukaan planet. Jadi, penjelajah Curiosity memiliki lensa warna sudut lebar 34 mm, dan lensa fokus panjang - 100 mm.
Untuk modul orbital, rasio antara panjang dan lebar biasanya jauh lebih signifikan. Alih-alih lensa fokus panjang, teleskop cermin lengkap dipasang.
Teleskop cermin terbesar di luar orbit Bumi sekarang berada di orbit Mars, dengan satelit MRO - berdiameter 50 cm. Kamera HiRise menangkap ketinggian 250-300 km dengan detail fenomenal hingga 26 cm.
Hal ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari Mars dan melacak pergerakan penjelajah, dan penggemar seperti kita untuk melakukan arkeologi Mars.
Selain kamera ilmiah, kamera navigasi sering dipasang di pesawat luar angkasa. Mereka memungkinkan operator untuk lebih mengorientasikan diri mereka "di lapangan" dan memilih target untuk kamera ilmiah. Kamera navigasi dapat mencakup sudut pandang yang lebih luas, dan juga dapat dibuat ganda, tetapi untuk meningkatkan keandalan atau untuk fotografi stereo.
Perbedaan antara kamera ilmiah dan navigasi tidak hanya pada lebar sudut pandangnya. Kamera ilmiah juga dilengkapi dengan filter warna yang dapat diganti yang memungkinkan Anda menganalisis beberapa karakteristik spektral permukaan objek yang diteliti. Filter biasanya terletak di roda khusus yang memungkinkan Anda mengubahnya pada sumbu optik kamera.
Secara default, kamera ilmiah memotret dalam kisaran pankromatik - mode hitam dan putih, di mana matriks foto menerima semua cahaya tampak, dan bahkan sedikit tidak terlihat - inframerah dekat. Jenis pemotretan ini memungkinkan Anda mendapatkan resolusi tertinggi dan melihat detail terbaik, itulah sebabnya sebagian besar gambar dari luar angkasa berwarna hitam dan putih. Meskipun seseorang berpikir bahwa semacam konspirasi ada hubungannya dengan ini.
Dalam mode pankromatik (hitam dan putih), detail lebih tinggi.
Gambar berwarna dapat diperoleh dengan memotret berulang kali menggunakan filter warna bergantian dengan menggabungkan gambar. Satu bingkai yang diambil dengan satu filter warna juga akan menjadi hitam dan putih, jadi gambar perlu digabungkan tiga sekaligus. Dan itu sama sekali tidak perlu, warna yang dihasilkan pada gambar akan seperti yang dilihat mata kita. Untuk penglihatan manusia, dunia terdiri dari kombinasi warna merah, hijau dan biru. Dan warna "nyata" dari gambar dapat diperoleh dengan menggunakan filter merah, hijau, dan biru.
Penasaran adalah perbedaan reflektifitas permukaan dalam rentang yang berbeda.
Tetapi jika bingkai dibuat melalui, misalnya, filter biru, merah, dan inframerah, maka warna gambar akan berubah menjadi "palsu", meskipun prinsip fisik penerimaannya persis sama dengan aslinya.
Saat menerbitkan gambar berwarna di situs resmi, mereka menandatangani filter warna mana yang digunakan dalam gambar. Namun foto-foto tersebut muncul di media tanpa penjelasan apapun. Karenanya, segala macam spekulasi tentang warna tersembunyi Mars atau bahkan Bulan masih beredar di Internet.
Dalam kamera terestrial biasa, pengambilan gambar melalui filter multi-warna digunakan dengan cara yang sama, hanya saja mereka terpaku pada elemen matriks foto (filter Bayer) dan otomatisasi, bukan ilmuwan, yang terlibat dalam pengurangan warna. Penjelajah Curiosity telah memasang filter Bayer, meskipun roda filter terpisah telah dipertahankan.
Pemotretan inframerah
Mata kita tidak melihat sinar infra merah, dan kulit melihatnya sebagai panas, meskipun jangkauan inframerah tidak kurang dari cahaya tampak. Informasi tersembunyi dari mata dapat diperoleh dengan kamera inframerah. Bahkan sensor foto paling biasa pun dapat melihat cahaya inframerah-dekat (coba, misalnya, memotret cahaya remote control TV dengan smartphone). Untuk mendaftarkan kisaran tengah cahaya inframerah, kamera terpisah dengan jenis sensor berbeda ditempatkan pada teknologi ruang angkasa. Dan infra merah jauh sudah membutuhkan pendinginan sensor hingga minus yang dalam.
Karena daya tembus cahaya infra merah yang lebih tinggi, memungkinkan untuk melihat lebih dalam ke ruang angkasa yang dalam, melalui nebula gas dan debu, dan ke dalam tanah planet dan benda padat lainnya.
Jadi ilmuwan Venus Express mengamati pergerakan awan pada ketinggian sedang di atmosfer Venus.
New Horizons merekam pancaran panas dari gunung berapi di bulan Jupiter Io.
Survei mode predator digunakan pada penjelajah Spirit dan Opportunity.
Pandangan Mars Express tentang kutub Mars menunjukkan perbedaan dalam distribusi karbon dioksida dan es air di atas permukaan lapisan es (merah muda - karbon dioksida, biru - es air).
Untuk memperoleh informasi maksimum, kamera inframerah dilengkapi dengan sekumpulan besar filter, atau spektrometer lengkap, yang memungkinkan Anda menguraikan semua cahaya yang dipantulkan dari permukaan menjadi spektrum. Misalnya, New Horizons memiliki sensor infra merah dengan 65,5 ribu elemen piksel yang tersusun dalam 256 garis. Setiap baris "melihat" hanya radiasi dalam kisaran sempitnya, dan sensor beroperasi dalam mode pemindai, yaitu kamera bersamanya "dipandu" ke objek yang diteliti.
Seperti yang telah disebutkan, cahaya inframerah adalah panas, jadi pemotretan dalam kisaran ini membuka peluang lain untuk menjelajahi benda padat di luar angkasa. Jika Anda mengamati permukaan untuk waktu yang lama dalam proses pemanasan dari sinar matahari di siang hari dan mendingin di malam hari, Anda dapat melihat bahwa beberapa elemen permukaan dengan cepat memanas dan mendingin, dan beberapa memanas untuk waktu yang lama dan mendingin untuk waktu yang lama. Pengamatan ini disebut studi inersia termal. Mereka memungkinkan Anda untuk menentukan karakteristik fisik tanah: gembur, sebagai suatu peraturan, mudah didapat dan mudah mengeluarkan panas, dan padat - memanas untuk waktu yang lama dan menahan panas untuk waktu yang lama.
Di peta: pink - dengan inersia termal rendah, biru - dengan tinggi (yaitu mendingin untuk waktu yang lama).
Pengamatan yang menarik, dalam mode termal, dilakukan oleh wahana Soviet "Phobos-2". Saat memotret Mars dalam mode termal, dia melihat garis panjang yang membentang di seluruh planet.
Pada tahun 90-an, pers mengungkapkan spekulasi mistik tentang jejak kondensasi pesawat terbang di atmosfer Mars, tetapi kenyataannya ternyata lebih menarik, meski lebih membosankan. Kamera termal "Phobos-2" mampu merekam sebidang tanah yang didinginkan, yang membentang di balik bayangan satelit Mars - Phobos.
Ada juga kesalahan. Misalnya, saat menjelajahi Kawah Gale dari satelit Mars Odyssey, para ilmuwan mengidentifikasi area dengan inersia termal tinggi, dekat penjelajah Curiosity yang mendarat. Di sana mereka berharap menemukan batuan padat, tetapi mereka menemukan batuan tanah liat dengan kadar air yang relatif tinggi - hingga 6%. Ternyata alasan inersia termal tinggi adalah air, bukan batu.
Penembakan ultraviolet
Dengan bantuan radiasi ultraviolet, mereka mempelajari komponen gas tata surya, dan seluruh alam semesta. Spektrometer ultraviolet dipasang pada teleskop Hubble, dan dengan bantuannya dimungkinkan untuk menentukan distribusi air di atmosfer Jupiter atau mendeteksi emisi dari samudra subglasial satelit Europa.
Hampir semua atmosfer planet dipelajari dalam sinar ultraviolet, bahkan yang secara praktis tidak ada. Spektrometer ultraviolet yang kuat dari probe MAVEN memungkinkan untuk melihat hidrogen dan oksigen yang mengelilingi Mars pada jarak yang cukup jauh dari permukaan. Itu. untuk melihat bagaimana, bahkan sekarang, penguapan gas dari atmosfer Mars berlanjut, dan semakin ringan gasnya, semakin intens hal ini terjadi.
Hidrogen dan oksigen di atmosfer Mars diperoleh dengan disosiasi fotokimia (pemisahan) molekul air menjadi komponen di bawah pengaruh radiasi matahari, dan air di Mars menguap dari tanah. Itu. MAVEN memungkinkan untuk menjawab pertanyaan mengapa Mars sekarang kering, meskipun pernah ada lautan, danau, dan sungai.
Probe Mariner-10 dalam sinar ultraviolet mampu mengungkap detail awan Venus, melihat struktur aliran turbulen berbentuk V, dan menentukan kecepatan angin.
Cara yang lebih canggih untuk mempelajari atmosfer adalah dengan cahaya. Untuk ini, objek yang diteliti ditempatkan di antara sumber cahaya dan spektrometer pesawat ruang angkasa. Dengan demikian, Anda dapat menentukan komposisi atmosfer dengan mengevaluasi perbedaan spektrum sumber cahaya sebelum dan sesudah ditutupi atmosfer.
Jadi, dimungkinkan untuk menentukan tidak hanya kandungan gas di atmosfer, tetapi juga perkiraan komposisi debu, jika ia juga menyerap sebagian cahaya.
Perlu dicatat bahwa dalam hal penelitian spektroskopi antarplanet, Rusia bukanlah yang terakhir. Dengan partisipasi Institut Penelitian Luar Angkasa dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, spektrometer inframerah Eropa OMEGA telah dibuat untuk Mars Express; pada peralatan yang sama adalah hasil kerja bersama ilmuwan Rusia, Belgia, dan Prancis - SPICAM spektrometer inframerah dan ultraviolet; bersama dengan orang Italia, spesialis dari IKI RAS mengembangkan perangkat PFS. Satu set instrumen serupa dipasang di Venus Express, yang menyelesaikan misinya pada akhir 2014.
Seperti yang Anda lihat, cahaya memberi kita sejumlah besar informasi tentang tata surya, Anda hanya perlu melihat dan melihat, tetapi ada cara lain yang sudah terkait dengan nuklir dan radiofisika. Dan ini adalah topik untuk review selanjutnya.
