Tout l'espace interstellaire et interplanétaire est rempli de rayonnement cosmique. C'est le résultat du rayonnement des étoiles, des disques d'accrétion des trous noirs, des étoiles à neutrons et des pulsars, des explosions de supernova … Presque tous les cataclysmes de l'Univers sont à l'origine d'émissions de radiations. Le rayonnement est un problème pour les astronautes et l'électronique, mais pour les scientifiques, c'est un cadeau d'apprendre beaucoup de détails sur l'espace. Nous continuons notre examen des instruments scientifiques utilisés pour étudier le système solaire.
Plus tôt, nous avons appris comment les planètes sont étudiées par des moyens optiques.
Spectroscopie gamma
La gamme gamma, en principe, est également optique, car Les rayons gamma sont des photons à haute énergie. Mais la spectroscopie gamma dans la science planétaire étudie non pas les rayons émis par les étoiles et les trous noirs, mais ceux qui éclairent les planètes et autres corps cosmiques non atmosphériques ou faiblement atmosphériques.
Les planètes et les astéroïdes commencent à émettre en gamma lorsqu'ils sont bombardés de particules plus massives: protons de haute énergie, rayons alpha-bêta et neutrons. Les particules chargées atteignent la surface du sol et commencent à émettre dans la gamme. Et, ce qui est typique, chaque élément chimique émet dans sa propre gamme. Autrement dit, nous avons juste besoin de tenir un spectromètre gamma sur la surface pour comprendre en quoi il consiste. Nous ne comprendrons donc que la composition chimique, pas la géologique, mais en la complétant avec des informations, par exemple, provenant de spectromètres infrarouges, et de caméras du domaine visible, nous pouvons obtenir une image plus visuelle.
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Ainsi, à l'aide de la spectrométrie gamma, les scientifiques ont découvert les concentrations relativement élevées de minerais de thorium, de fer et de titane sur la Lune.
Avec l'aide d'un tel appareil sur Mars Odyssey, il a été possible de trouver deux régions sur Mars avec des teneurs anormalement élevées en thorium et, probablement, en minerais d'uranium. Il est fort possible que des processus aient eu lieu là-bas comme en Afrique, avec la formation d'un réacteur nucléaire naturel. Certes, d'autres, sur la base des mêmes données, parlent d'une guerre thermonucléaire … Quoi qu'il en soit, c'est une découverte encourageante, car cela signifie que les centrales nucléaires des futurs colons martiens peuvent travailler avec des matières premières locales.
Détecteurs de neutrons
Les neutrons cosmiques, contrairement aux particules alpha et bêta, ne sont pas complètement absorbés par le sol. Certains neutrons sont réfléchis par la surface des corps pierreux, alors qu'ils parviennent à s'enfoncer dans le sol d'environ un demi-mètre. En règle générale, les neutrons qui reviennent de la surface se déplacent déjà beaucoup plus lentement, leur vitesse et leur énergie dépendent de ce qu'ils ont traversé dans le sol. Plus précisément, un seul paramètre est mesuré avec leur aide - la teneur en hydrogène.
L'hydrogène, en raison de la légèreté des atomes, ralentit efficacement les neutrons dans les collisions élastiques, et cette efficacité dépend directement de sa concentration. Dans le même temps, sous forme libre, l'hydrogène ne restera pas dans le sol, en particulier là où la pression atmosphérique tend vers zéro. Afin de stocker l'hydrogène dans le sol, il doit être lié au niveau chimique, et l'eau reste le meilleur remède. Ainsi, en survolant la surface et en collectant des données sur les vitesses des neutrons «décollant», on peut déterminer la teneur approximative en eau du sol. Bien sûr, plus nous volons bas, plus les données seront précises. Les satellites donnent toujours une erreur de plus ou moins cent kilomètres.
C'est avec l'aide des instruments russes LEND et HEND que des données sur la distribution de l'hydrogène / eau dans les sols proches de la surface de la Lune et de Mars ont été obtenues.
Et si les données martiennes ont déjà été confirmées deux fois, alors les données lunaires attendent toujours leur vérification. Sur Mars, l'atterrisseur Phoenix a atterri dans la région circumpolaire, et là où HEND a promis jusqu'à 70% de l'eau dans le sol, une couche de glace d'eau a été trouvée juste sous la poussière. Et dans le cratère Gale, où opère le rover Curiosity, HEND a promis 5%, la teneur en eau du sol varie de 3% à 5%, et ne rencontre que rarement six pour cent d '«oasis».
Après un tel succès de HEND, son frère DAN était «assis» directement sur le rover, et maintenant il collecte des données non pas à une altitude de 300 km, comme son prédécesseur, mais à 0,5 m. Certes, la profondeur de sondage ne dépasse toujours pas 1 mètre, mais la résolution spatiale a augmenté de dizaines de kilomètres en centimètres.
Cependant, malgré le succès des détecteurs de neutrons, il n'y a pas de confiance définitive en eux. Les glaciers sur la Lune attendent toujours leur découvreur, et les agences spatiales, ainsi que les entreprises privées, accordent de plus en plus d'attention aux pôles de la Lune. Bien que la concentration d'humidité là-bas, selon les satellites, ne dépasse pas 4%.
Radars
Le sondage des planètes à portée radio a commencé à être effectué à partir de la Terre. De nombreuses informations ont été fournies par le radiotélescope Arecibo, de 300 mètres de diamètre. Par exemple, dans les années 80, il a découvert aux pôles de Mercure chaud, un étrange reflet que la glace d'eau pouvait donner. Les scientifiques n'ont pas pu croire pendant longtemps que des glaciers pouvaient exister sur la planète la plus proche du Soleil. J'ai dû attendre les résultats de la sonde Messenger qui, à l'aide d'un détecteur de neutrons et d'une télémétrie laser, a pu confirmer la présence de glace.
Arecibo a montré des images impressionnantes lors de la supermoon 2013. Sur la Lune, il peut voir les conséquences des coulées de lave catastrophiques et des «inondations» avec son aide.
Si ces images sont combinées avec des cartes de distribution des minéraux obtenues à partir de spectromètres orbitaux, il est possible de dresser une carte géologique détaillée de la zone, et il est possible de reconstituer l'évolution de la surface. Bien qu'il soit étrange que jusqu'à présent, un satellite avec un radar puissant n'ait pas été envoyé sur la lune.
Mais trois satellites radar se sont envolés vers Vénus. Il n'y a pas d'autre moyen d'étudier la surface depuis l'orbite de cette planète. Venera-15 et -16 ont cartographié le pôle Nord dans les années 1980, puis, dans les années 1990, Magellan a fait une carte complète.
Maintenant Cassini est occupé avec une entreprise similaire en orbite autour de Saturne. Ici, le radar est utilisé pour pénétrer dans l'atmosphère dense de Titan. Au cours de nombreux vols, la station spatiale révèle progressivement le voile éternel et révèle à la science ce monde vraiment étonnant, à certains égards incroyablement similaire au monde terrestre, mais d'une manière frappante différente.
Les levés radar multiples permettent non seulement la cartographie, mais aussi l'observation des processus dynamiques. Ainsi, l'île mystérieusement apparue puis disparue était considérée comme un signe de changements saisonniers en cours. C'était peut-être un iceberg glacé qui s'est écrasé dans une mer de méthane.
D'autres longueurs d'onde et différentes conceptions de radar vous permettent d'aller plus loin. Dans l'orbite de Mars, il y a deux engins spatiaux équipés d '«échosondeurs» qui pénètrent la croûte de la planète sur 1 à 3 kilomètres.
L'étude du vaisseau spatial européen Mars Express a permis d'obtenir des informations sur la puissance et la structure de la glace polaire, de distinguer la glace carbonique de la glace d'eau et d'estimer les réserves en eau.
Son balayage a également révélé d'anciens cratères d'astéroïdes, ensevelis par des centaines de mètres de lave volcanique et des dépôts sédimentaires de l'océan martien, dans l'hémisphère nord de la planète. Les scientifiques ont noté à plusieurs reprises la différence apparente dans le nombre de cratères de météorites dans les hémisphères sud et nord de Mars, et Mars Express a résolu le mystère. Si quelqu'un avait encore des espoirs pour les Martiens enterrés à cause du vide, de la sécheresse et du gel dans le Sion sous-martien, alors j'ai de mauvaises nouvelles pour eux …
Le vaisseau spatial New Horizons dispose également d'instruments pour la recherche radar, mais la taille de l'antenne est inférieure à celle de nombreux collègues interplanétaires, de sorte que la recherche se concentrera sur la recherche et l'étude de l'atmosphère.
J'attends avec impatience les résultats du balayage radar du noyau de la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko, qui a été réalisé par les satellites Rosetta et Philae pour un couple.
Le radar a même été amené sur la lune. Le "Jade Hare" chinois n'a réussi à marcher qu'une centaine de mètres, mais même dessus, il a réussi à obtenir les profils les plus intéressants de la surface lunaire, à une profondeur d'environ quatre cents mètres. À l'avenir, ces informations seront vitales pour la construction d'une station lunaire, d'une base ou d'une colonie.
Spectroscopie du proton alpha
Lorsqu'il s'agit d'étudier les corps spatiaux par atterrisseur, il est presque impossible de se passer de moments touchants de la spectroscopie de fluorescence X alpha-proton.
Des appareils de type APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) ont été installés sur tous les rovers de la NASA Mars. APXS est disponible sur l'atterrisseur Philae au noyau de la comète 67P / Churyumov-Gerasimenko. Il y avait un dispositif similaire (RIFMA) sur les rovers lunaires soviétiques.
Le principe de fonctionnement de la méthode ressemble à la spectroscopie gamma, sauf que le capteur a sa propre source de particules chargées (une sorte d'isotope radioactif), principalement des rayons alpha. L'échantillon étudié est irradié avec un rayonnement et il commence à briller dans la gamme des rayons X.
De plus, chaque élément chimique brille à sa manière, ce qui permet d'obtenir des spectres de composition élémentaire.
Ceci est loin d'être une vue d'ensemble exhaustive des équipements d'exploration du système solaire. En règle générale, des instruments astrophysiques sont également installés sur des véhicules interplanétaires pour enregistrer les particules énergétiques, le rayonnement interplanétaire, le plasma et la poussière. Les vols interplanétaires vous permettent également d'étudier l'espace extra-atmosphérique, la relation entre le Soleil, les planètes et le milieu interstellaire, mais c'est une autre histoire.
