Три месяца назад, 7 апреля 2001, к Марсу был запущен космический аппарат Mars Odyssey. До его прибытия к "красной планете" 24 октября остается 107 дней. После выхода на 25-часовую начальную орбиту аппарат в течение 76 дней будет совершать аэродинамическое торможение, а затем начнет наблюдения с круговой орбиты, как и продолжающий сейчас работу Mars Global Surveyor. Mars Odyssey несет на борту три основных научных инструмента: термоэмиссионную изображающую систему (Thermal Emission Imaging System - THEMIS), гамма-лучевой спектрометр (Gamma Ray Spectrometer - GRS) и прибор для изучения марсианской радиационной среды (Mars Radiation Environment Experiment - MARIE). Сегодня мы расскажем о первом из них - THEMIS (сокращение подобрано по совпадению с именем древнегреческой богини правосудия - Фемиды).
* * *
Термоэмиссионная изображающая система THEMIS
космического аппарата Mars Odyssey
Источники: mars.jpl.nasa.gov, themis.asu.edu
THEMIS предназначен для картографирования распределения минералов на марсианской поверхности. С этой целью он будет проводить наблюдения в видимой и инфракрасной частях спектра.
Как THEMIS работает в инфракрасном диапазоне
Во время марсианского дня солнце нагревает поверхность. Минералы на поверхности излучают тепло обратно, причем характеристики этого инфракрасного излучения специфичны для каждого их типа. С помощью прибора, регистрирующего тепловое излучение, можно идентифицировать минералы и нанести их распределение на карту. Ночью такой прибор мог бы искать активные тепловые пятна и, возможно, обнаружить "горячие источники" на Марсе.
 |
В инфракрасной части спектра THEMIS использует 9 спектральных диапазонов в области длин волн между 6 и 16 микрометрами. Эти диапазоны, аналогичные цветовым диапазонам видимого света, служат для получения спектральных фотоснимков конкретных типов геологических материалов. Минералы - карбонаты, силикаты, гидроксиды, сульфаты, гидротермальные кремнеземы, оксиды и фосфаты - имеют разные "цвета" в инфракрасном спектре. Такой мультиспектральный метод позволяет исследователям определять, в частности, наличие минералов, которые образуются в воде.
Возможности инструмента THEMIS в инфракрасном диапазоне значительно улучшат данные, полученные с помощью TES, аналогичного по назначению прибора на КА Mars Global Surveyor. Разрешающая способность THEMIS в инфракрасной области составляет 100 метров на пиксель.
 |
Ниже представлены снимки Земли в видимой и инфракрасной частях спектра, полученные с помощью инструмента THEMIS 19 апреля 2001 года, когда Mars Odyssey находился на расстоянии 3 563 735 километров от Земли. На снимке фотокамеры видимого диапазона (слева) можно наблюдать лишь тонкий серп Земли: в видимом свете прибор фиксирует только отраженный солнечный свет и, следовательно, не "видит" ничего на ночной стороне планеты. Инфракрасный снимок (справа) был сделан в тот же момент, и он показывает всю Землю, благодаря способности "ночного видения" в инфракрасной области.
 Фото: NASA/Jet Propulsion Laboratory/Arizona State University |
Самые низкие температуры поверхности, наблюдаемые на снимке, соответствуют находящимся в тени районам Антарктики: -50°C. Самые высокие температуры — в Австралии: +9°C. Эти температуры хорошо согласуются с теми, которые наблюдались на Земле: -63°C на станции Восток в Антарктиде и +10°C в Австралии.
Как THEMIS работает в видимом диапазоне
Обеспечивая наблюдения в 5 спектральных диапазонах видимого света, THEMIS позволит получить изображения минералов и структур с разрешением 20 метров. Для изучения марсианской поверхности будет сделано более 15000 снимков, 20×20 километров каждый. 20-метровая разрешающая способность прибора в видимом свете поможет заполнить промежуток между крупномасштабными геологическими снимками с орбитальных аппаратов "Викинг", сделанными в 1970-х годах, и снимками с очень высоким разрешением, полученными космическим аппаратом Mars Global Surveyor. Эти данные будут использоваться вместе с минералогическими картами для определения потенциальных мест посадок для будущих марсианских экспедиций.
Для каждого данного снимка имеется возможность использовать любые из 5 диапазонов видимой области по выбору. Таким образом, снимки с разрешением 20 метров на пиксель могут быть монохромными или цветными.
Специальные задачи
THEMIS будет применяться для решения следующих специальных задач:
- Для уточнение глобальной гиперспектральной минералогической карты, полученной с помощью термоэмиссионного спектрометра (TES) аппарата Mars Global Surveyor, путем наблюдений в той же инфракрасной области спектра с высоким пространственным разрешением (100 метров).
- Для определения минералогии и петрологии (типов пород) локализованных отложений, связанных с гидротермальной средой (например, мест, подобных Национальному парку "Желтый камень" - Yellowstone National Park - в штате Вайоминг, США) или образующихся под водой (например, на поверхности высохших озер), а также для идентификации возможных мест сбора образцов таких отложений для последующей доставки на Землю.
- Для поиска температурных аномалий, связанных с активными подземными гидротермальными системами (например, тепла, излучаемого активными вулканическими областями, если таковые существуют).
- Для изучения мелкомасштабных геологических процессов и характеризации возможных мест посадок для будущих экспедиций по их морфологическим и термофизическим свойствам (например, для определения форм ландшафта и свойств камней, пыли, песка и "почвы" в данном месте).
Характеристики
Вес THEMIS составляет 11.2 кг, размеры 54.5×37.0×28.6 см, потребляемая электроэнергия 14 Вт.
 |
Исследовательская группа по эксперименту THEMIS
