Nowy sensor NASA wyrusza na trop cennych minerałów
AVIRIS-5, to najnowszy z długiej serii czujników zapoczątkowanych przez NASA JPL do badania Ziemi, Księżyca i innych światów.
Umieszczony w nosa wysokościowego samolotu badawczego, nowy czujnik NASA wzniósł się w niebo, aby pomóc geoscientystom w mapowaniu skał zawierających lit i inne krytyczne minerały na powierzchni Ziemi, znajdując się około 60 000 stóp poniżej. We współpracy z U.S. Geological Survey (USGS), loty stanowią część największej akcji powietrznej swojego rodzaju w historii kraju.
Ale to tylko jedno z wielu zadań, które pojawiają się na horyzoncie dla AVIRIS-5, skrótu od Airborne Visible/Infrared Imaging Spectrometer-5, który ma wiele wspólnego z czujnikami używanymi do badania innych planet.
O rozmiarze kuchenki mikrofalowej, AVIRIS-5 wykrywa spektralne "odciski palców" minerałów i innych związków w odbitym świetle słonecznym. Jak jego kuzyni latający w kosmosie, czujnik wykorzystuje fakt, że wszelkiego rodzaju cząsteczki, od rzadkich pierwiastków ziem rzadkich po pigmenty kwiatowe, mają unikalne struktury chemiczne, które pochłaniają i odbijają różne długości fal świetlnych.
Technologia została zapoczątkowana w NASA Jet Propulsion Laboratory w Południowej Kalifornii pod koniec lat 70. XX wieku. Na przestrzeni dziesięcioleci, spektrometry obrazowe odwiedziły każdy główny skalisty obiekt w układzie słonecznym, od Merkurego po Plutona. Śledziły zasoby crustal Marsa w pełnych szczegółach spektralnych, ujawniały jeziora na Titanie i śledziły złoto mineralne wzdłuż Sahary i innych pustyń. Jeden z nich jest w drodze do Europy, oceanicznego księżyca Jowisza, aby poszukać chemicznych składników potrzebnych do wsparcia życia.
Kolejny spektrometr obrazowy, Mapujący Minerały Księżyca NASA, był pierwszym, który odkrył wodę na powierzchni Księżyca w 2009 roku. "Ten zbiór danych nadal napędza nasze badania, gdy poszukujemy zasobów in situ na Księżycu" w ramach kampanii Artemida NASA, powiedział Robert Green, starszy naukowiec badawczy w NASA JPL, który przyczynił się do wielu misji spektroskopowych w całym układzie słonecznym.
Chociaż spektrometry obrazowe różnią się w zależności od misji, mają pewne wspólne elementy sprzętowe - w tym lustra, matryce detektorów i siatki elektronowe - zaprojektowane w celu uchwycenia światła błyszczącego powierzchni i rozdzielania go na kolory składowe, jak pryzmat.
Wiele najlepszych w swojej klasie spektrometrów obrazowych latających dzisiaj zostało stworzonych dzięki komponentom wynalezionym w Laboratorium Mikro urządzeń NASA JPL. Twórcy instrumentów tam łączą przełomy w fizyce, chemii i naukach materiałowych z klasycznymi właściwościami światła odkrytymi przez fizyka Isaaca Newtona w XVII wieku. Eksperymenty Newtona z pryzmatami ujawnily, że widzialne światło składa się z tęczy kolorów.
Dziś inżynierowie NASA JPL pracują z zaawansowanymi materiałami, takimi jak czarny krzem - jedna z najciemniejszych substancji kiedykolwiek wyprodukowanych - aby zwiększyć wydajność. Pod potężnym mikroskopem czarny krzem wygląda jak las kolczastych igieł. Wydrapane przez lasery lub chemikalia, struktury na poziomie nanoskali zapobiegają zakłóceniom światła rozproszonego w próbie, zatrzymując je w swoich kolcach.
Techniki optyczne używane w Laboratorium Mikro urządzeń ciągle się rozwijały, odkąd pierwszy instrument AVIRIS wzbił się w powietrze w 1986 roku. Cztery pokolenia tych czujników teraz wznoszą się w niebo, analizując wybuchające wulkany, chore uprawy, zniszczenia w Nowym Jorku i pożary lasów w Alabamie, wśród wielu innych zastosowań. Najnowszy model, AVIRIS-5, ma rozdzielczość przestrzenną dwa razy większą niż jego poprzednik i może rozdzielać obszary od mniej niż stopy (30 centymetrów) do około 30 stóp (10 metrów).
Jak na razie w tym roku, zarejestrował ponad 200 godzin lotów na dużych wysokościach nad Nevadą, Kalifornią i innymi stanami zachodnimi w ramach projektu o nazwie GEMx (Geological Earth Mapping Experiment). Loty są przeprowadzane za pomocą samolotu ER-2 NASA, operowanego z Centrum Badań Lotniczych Armstronga w Edwards w Kalifornii. To przedsięwzięcie jest powietrzną częścią większej inicjatywy USGS, nazwanej Earth Mapping Resources Initiative (Earth MRI), mającej na celu modernizację mapowania powierzchni i podpowierzchni kraju.
Zespół NASA i USGS od 2023 roku zgromadził dane na powierzchni ponad 366 000 mil kwadratowych (950 000 kilometrów kwadratowych) Amerykańskiego Zachodu, gdzie suche, bezleśnie obszary idealnie nadają się do spektroskopii mineralnej.
Ekscytującym wczesnym odkryciem jest glina bogata w lit, zwana hektoritem, zidentyfikowana w odpadkach opuszczonej kopalni w Kalifornii, wśród innych miejsc. Lit to jeden z około 50 minerałów zagrożonych zakłóceniem łańcucha dostaw, które USGS uznała za krytyczne dla bezpieczeństwa narodowego i gospodarki.
Pomoc społecznościom w odzyskaniu wartości z starych i opuszczonych perspektyw to jedna z długoterminowych aspiracji GEMx, powiedziała Dana Chadwick, naukowiec systemu ziemskiego w NASA JPL. Tak samo jak identyfikacja źródeł kwaśnych cieczy górniczych, które mogą wystąpić, gdy skały odpadowe wietrzeją i przesiąkają do środowiska.
"Szerokość różnych pytań, które możesz zadać z użyciem tej technologii, jest naprawdę ekscytująca, od zarządzania ziemią po zasoby wody z pokrywy śniegu po ryzyko pożaru lasu," powiedziała Chadwick. "Krytyczne minerały to dopiero początek dla AVIRIS-5."
Projekt badawczy GEMx ma trwać cztery lata i jest finansowany przez USGS Earth MRI, dzięki inwestycjom z Bipartisan Infrastructure Law. Inicjatywa wykorzysta zarówno technologię opracowaną przez NASA do obrazowania spektroskopowego, jak i wiedzę w analizowaniu zbiorów danych i wydobywaniu informacji o krytycznych minerałach z nich.
Aby dowiedzieć się więcej o GEMx, odwiedź:
https://science.nasa.gov/mission/gemx/
Kontakt z mediami
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
