Лазерный мир

Российские ученые создали лазерный спектрометр M-DLS, с помощью которого можно будет измерить концентрацию изотопов самых распространенных элементов в атмосфере Марса с рекордной точностью в 1-3%. Статью с описанием разработки опубликовал научный журнал Applied Sciences, кратко об этом пишет пресс-служба МФТИ.

«Наш прибор позволяет измерять количественное соотношение изотопологов основных составляющих марсианской атмосферы как минимум на протяжении одного марсианского года», – отметил один из разработчиков, руководитель лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ Александр Родин.

Лазерный спектрометр M-DLS – один из ключевых компонентов российской посадочной платформы «Казачок». Вместе с марсоходом «Розалинд Фраклин» ее в 2022 году планируют отправить на Марс в рамках миссии «ЭкзоМарс». Целью «Казачка» и «Розалинд Франклин» будет изучить поверхность Марса и искать там следы внеземной жизни.

M-DLS разработали специалисты из МФТИ, Института космических исследований РАН и Реймсского университета (Франция). С его помощью можно будет измерять концентрацию изотопологов – молекул с одинаковым химическим составом, которые состоят из разных изотопов одних и тех же веществ – в атмосфере Марса. Благодаря таким данным ученые надеются понять, как именно происходит круговорот веществ между поверхностью планеты и ее атмосферой.

Ранее подобными измерениями занимался марсоход Curiosity и его предшественники. Однако постоянно такие данные не собирались со времен аппаратов серии «Викинг», которые исследовали поверхность Красной планеты в 1976-1984 годах.

Новый прибор представляет собой специальную емкость, куда непрерывно поступают порции воздуха. Внутри их просвечивают два лазера, лучи которых много раз отражаются от набора зеркал в приборе.

В результате оба луча проходят очень большое расстояние, 55 и 110 метров, постоянно взаимодействуя с молекулами разреженного марсианского воздуха. Из-за этого их спектр меняется. Анализ этих сдвигов позволяет очень точно определять концентрации изотопов в самых распространенных веществах атмосфере планеты.

«Время интегрирования большинства лазерных спектрометров не превышает нескольких секунд. Благодаря специальному алгоритму стабилизации частоты лазера при нашем подходе можно копить измеренный сигнал в течение десятков минут. Такой метод обеспечивает точность измерений на уровне 1-3% для разных изотопологов», – отметил Родин.

Планетологи надеются, что перенос миссии не повлияет на качество работы прибора и его калибровку. Если же такие проблемы возникнут, то Родин и его коллеги планируют повторно откалибровать спектрометр уже на Марсе. Эталоном в этом случае будут молекулы углекислого газа.

Это не сделает качество измерений хуже и в перспективе даже поможет M-DLS избежать проблем, связанных с накоплением марсианской пыли на зеркалах прибора, подытожили исследователи.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/10368607