Сотрудники лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ совместно с коллегами из ИКИ РАН и Реймсского университета (Франция) разработали новый лазерный спектрометр для длительного анализа изотопного состава марсианской атмосферы.
Прибор способен вычислять количества изотопов основных составляющих атмосферы с процентной точностью на протяжении как минимум одного марсианского года.
Российские ученые разработали лазерный спектрометр, с помощью которого можно изучить состав атмосферы Красной планеты
Марс представляет огромный научный интерес в силу близости условий на его поверхности к земным.
На планете остались признаки наличия жидкой воды в далеком прошлом.
На поверхности были найдены сети долин, а также склоны и осыпи, которые имеют признаки просачивания воды.
Возможно, раньше атмосфера Марса была более плотной и в атмосфере происходил круговорот воды, подобный земному.
Для глубокого понимания процессов, происходящих в атмосфере Марса, требуются длительные непрерывные наблюдения за ее составом.
Измерения состава атмосферы марсоходами предоставляют данные для изучения процессов обмена между атмосферой и поверхностью планеты.
Однако со времени работы спускаемых аппаратов «Викинг» (1976–1984 гг.) ни одна стационарная платформа не обеспечивала постоянного длительного наблюдения основных составляющих атмосферы Марса — двуокиси углерода, водяного пара и их изотопологов.
Изотопные отношения в атмосфере могут существенно изменяться из-за процессов конденсации и сублимации, поэтому непрерывный мониторинг изотопных отношений необходим для всестороннего исследования происходящих в атмосфере процессов.
В качестве основной измерительной части спектрометра авторы использовали ограниченную зеркалами аналитическую кювету, в которую воздухозаборная система набирает пробу атмосферного газа для анализа.
Анализ спектральных свойств представляющих интерес изотопологов показывает, что оптимальные спектральные интервалы для измерения их концентраций могут быть перекрыты двумя перестраиваемыми полупроводниковыми лазерами.
Излучение лазера попадает через входное зеркало в заполненную газом область, при этом частота каждого лазера в течение цикла измерения слегка изменяется.
Последовательно отражаясь от зеркал с высоким коэффициентом отражения, лазерный луч многократно пересекает рабочий объем кюветы, так что эффективный оптический путь для двух лазеров составляет 55 м и 110 м соответственно.
Все пропущенные выходным зеркалом лучи, ослабленные молекулярным поглощением, собираются линзой и попадают на фотодетектор.
Именно значительный оптический путь, набегающий при многократном отражении, и обеспечивает высокую точность измерений.
Результаты опубликованы в журнале Applied Sciences.
Сейчас прибор в составе российской посадочной платформы «Казачок» находится на площадке Европейского космического агентства во Франции и готовится к отправке на планету в 2022 году.
