Новый датчик НАСА отправляется на охоту за критически важными минералами

Названный AVIRIS-5, он является последним в длинной линейке датчиков, впервые разработанных НАСА JPL для исследования Земли, Луны и других миров.

Новый датчик НАСА, установленный в носовой части высотного исследовательского самолета, поднялся в небо, чтобы помочь ученым-геологам составить карту горных пород, содержащих литий и другие важные минералы, на поверхности Земли на глубине около 60 000 футов. Эти полеты, проводимые в сотрудничестве с Геологической службой США (USGS), являются частью крупнейшей воздушной кампании такого рода в истории страны.

Но это лишь одна из многих задач, которые ждут на горизонте AVIRIS-5, сокращенно от бортового спектрометра видимой/инфракрасной визуализации-5, который имеет много общего с датчиками, используемыми для исследования других планет.

AVIRIS-5 размером с микроволновую печь обнаруживает спектральные «отпечатки пальцев» минералов и других соединений в отраженном солнечном свете. Как и его собратья, летающие в космосе, датчик использует тот факт, что все виды молекул, от редкоземельные элементы Цветочные пигменты имеют уникальные химические структуры, которые поглощают и отражают свет разной длины.

Эта технология была впервые применена в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии в конце 1970-х годов. На протяжении десятилетий спектрометры визуализации посетили все крупные каменистые тела Солнечной системы от Меркурия до Плутона. Они проследили Марсианская кора во всей спектральной детализации раскрыто озера на Титане и отслеживался богатая минералами пыль через Сахару и другие пустыни. Один из них по пути в Европуокеанского спутника Юпитера, для поиска химических ингредиентов, необходимых для поддержания жизни.

Еще один визуализирующий спектрометр НАСА. Картограф минералогии Луныбыл первым, кто обнаружить воду на поверхности Луны в 2009 году. «Этот набор данных продолжает стимулировать наши исследования, пока мы ищем ресурсы на Луне» в рамках кампании НАСА «Артемида», — сказал Роберт Грин, старший научный сотрудник НАСА JPL, который участвовал в многочисленных спектроскопических миссиях по всей Солнечной системе.

Спектрометры визуализации различаются в зависимости от их задач, но у них есть определенное общее оборудование — в том числе зеркала, детекторные матрицы и электронно-лучевые решетки — предназначенные для улавливания света, мерцающего от поверхности, а затем разделения его на составляющие цвета, как призма.

Многие из лучших в своем классе спектрометров визуализации, существующих сегодня, стали возможными благодаря компонентам, изобретенным в Лаборатории реактивного движения НАСА. Лаборатория микроприборов. Производители приборов сочетают достижения в физике, химии и материаловедении с классическими свойствами света, открытыми физиком Исааком Ньютоном в 17 веке. Эксперименты Ньютона с призмой показали, что видимый свет состоит из цветов радуги.

Сегодня инженеры НАСА Лаборатории реактивного движения работают с современными материалами, такими как черный кремний — одно из самых темных веществ, когда-либо производимых, — чтобы повысить производительность. Под мощным микроскопом черный кремний выглядит как лес колючих иголок. Наноразмерные структуры, вытравленные лазером или химическими веществами, предотвращают воздействие рассеянного света на образец, улавливая его своими шипами.

Оптические методы, используемые в Лаборатории микроприборов, постоянно совершенствовались с тех пор, как в 1986 году поднялся в воздух первый прибор AVIRIS. Четыре поколения этих датчиков уже поднялись в небо, анализируя извержения вулканов, больные культурыобломки эпицентра в Нью-Йорке и лесные пожары в Алабаме, а также многие другие события. Последняя модель, AVIRIS-5, имеет пространственное разрешение, которое в два раза выше, чем у ее предшественницы, и может разрешать площади от менее фута (30 сантиметров) до примерно 30 футов (10 метров).

В этом году он совершил более 200 часов высотных полетов над Невадой, Калифорнией и другими западными штатами в рамках проекта под названием GEMx (Геологический эксперимент по картированию Земли). Полеты проводятся на самолете НАСА ER-2, эксплуатируемом в Центре летных исследований Армстронга агентства в Эдвардсе, Калифорния. Эти усилия являются воздушным компонентом более крупной инициативы Геологической службы США под названием «Инициатива по картографическим ресурсам Земли» (Earth Mapping Resources Initiative).Земля МРТ), чтобы модернизировать картирование поверхности и недр страны.

Команда НАСА и Геологической службы США с 2023 года собирала данные на территории более чем 366 000 квадратных миль (950 000 квадратных километров) американского Запада, где сухие безлесные просторы хорошо подходят для минеральной спектроскопии.

Захватывающей ранней находкой стала литийсодержащая глина под названием гекторит, обнаруженная, среди других мест, в хвостах заброшенной шахты в Калифорнии. Литий является одним из примерно 50 минералов, находящихся под угрозой нарушения цепочки поставок, по данным Геологической службы США. считается критическим национальной безопасности и экономики.

По словам Даны Чедвик, ученого по системе Земли из Лаборатории реактивного движения НАСА, помощь сообществам в извлечении новой выгоды из старых и заброшенных объектов является одним из долгосрочных стремлений GEMx. То же самое касается и выявления источников кислотных дренажных вод шахт, которые могут возникнуть, когда пустые породы выветриваются и выщелачиваются в окружающую среду.

«Широта различных вопросов, которые вы можете решить с помощью этой технологии, действительно интересна: от управления земельными ресурсами до водных ресурсов снежного покрова и риска лесных пожаров», — сказал Чедвик. «Критические минералы — это только начало для AVIRIS-5».

Ожидается, что исследовательский проект GEMx продлится четыре года и будет финансироваться USGS Earth MRI за счет инвестиций в рамках Закона о двухпартийной инфраструктуре. Инициатива будет опираться как на технологию, разработанную НАСА для получения спектроскопических изображений, так и на опыт анализа наборов данных и извлечения из них важной информации о минералах.

Чтобы узнать больше о GEMx, посетите:

https://science.nasa.gov/mission/gemx/

Новости СМИ Контакты

Эндрю Ван / Эндрю Гуд
Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния.
626-379-6874 / 818-393-2433
[email protected] / [email protected]

Автор Салли Янгер

2025-136