Натрієвий лазерний сканер, що розробляється в НАСА, дозволить вивчити динаміку верхніх шарів атмосфери Землі
Як відомо, натрій займає шосту позицію серед найпоширеніших елементів, що знаходяться у верхніх шарах земної кори. Він використовується в якості теплоносія, що охолоджує ядерні реактори атомних електростанцій, його часто застосовують в якості осушувача, прибирає вологу з повітря або іншого газу, сполуки натрію знаходяться в кожній клітині будь-якого живого організму і саме за рахунок їх наявності передаються імпульси в нервових тканинах і здійснюється регулювання кров'яного тиску. Виявляється, цей елемент може бути корисний в якості мішені для лазерної скануючої системи, яка дозволить вченим вивчити динаміку руху і визначити інші характеристики мезосфери Землі, маловивченою області атмосфери Землі, яка одночасно піддається впливу "космічної погоди" і впливу нижніх шарів атмосфери.
Група дослідників з Центру космічних польотів НАСА імені Годдарда займається розробкою нової лазерної скануючої системи, для якої частинки і атоми натрію будуть виступати в якості мішені. Світло лазера, переизлученный атомами натрію і зареєстрований високочутливими оптичними датчиками, "освітити" складні взаємини між хімічними процесами і динамікою фізичних процесів, що відбуваються в мезосфері, області атмосфери нашої планети, що починається на 65 кілометрів і простягається на висоту 180 кілометрів вище поверхні Землі, туди, де закінчується атмосфера і починається космічний вакуум.
Виявляється, що у верхніх шарах земної атмосфери міститься дуже багато різних металів, включаючи залізо, магній, кальцій, калій та натрій. Всі ці метали потрапили в атмосферу з найдрібнішими частинками космічного пилу Зодіакального Хмари Пилу (Зодіакального Dust Cloud), яка дуже повільно осідають на поверхню планети. Натрій з усієї групи металів є металом, який найлегше виявити і відстежити його переміщення. "В мезосфері є досить товстий шар атомарного натрію" - розповідає Дієго Дженчес (Diego Janches), керівник групи, що займається розробкою оптичного лазерного сканера, - "Коли ми висвітлюємо цю область світлом жовтого лазера, фотони світла поглинаються атомами натрію, які потім випромінюють інші фотони світла, які мають строго певну довжину хвилі. Вимірюючи рівень переизлученного світла, ми можемо визначити концентрацію натрію в атмосфері, його температуру, і швидкість, з якою він переміщається разом з повітрям".
З-за його достатньо високої концентрації, натрій може забезпечити проведення сканування з високою роздільною здатністю, що дозволить вченим отримати більше достовірної інформації про динаміку процесів, що відбуваються у верхніх шарах атмосфери Землі. З допомогою цих даних учені зможуть дізнатися більше про вплив енергії Сонця на Землю і про безліч інших цікавих явищ, що відбуваються на межі атмосфери з космосом.
Вчені вже використовували всі вищеописані методи, засновані на властивості натрію, що знаходиться в атмосфері, протягом декількох десятків років. Але всі створені наукові інструменти були інструментами наземного базування, ще ніхто не створював бортових оптичних натрієвих сканерів, які призначені для установки на літальні апарати або космічні апарати. "Ми хочемо провести лазерне натрієве сканування з космосу, звідти, де нам не буде заважати товстий шар атмосфери" - розповідає Дженчес, - "Такий підхід забезпечити швидке складання детальної карти розподілу натрію в мезосфері і постійне її підтримку в актуальному стані".
В рамках дослідницької програми, яка проводиться в Центрі імені Годдарда, що розробляється дослідниками технологія оптичного лазерного сканування пройде перші реальні випробування на борту Міжнародної Космічної Станції (МКС). Якщо ці випробування пройдуть успішно, то почнеться підготовка до запуску спеціального супутника, який буде нести лазерний натрієвий сканер, а люди отримають в своє розпорядження інструмент, який може принести користь не тільки для досліджень атмосфери Землі, але і для досліджень атмосфер інших планет.