Разработка многопроходной оптической кюветы для лазерного абсорбционного спектрометра ИСКРА-В (Венера-Д).

Подал: Волков Павел Александрович (очно)

Авторы
Волков П.А.(1), Спиридонов М.В.(1), Виноградов И.И.(1)
Организации
(1) Институт космических исследований РАН
Секция
Исследование планет
Подсекция
ВЕНЕРА
Научный руководитель
Виноградов И.И., Спиридонов М.В.
Место работы научного руководителя
Институт космических исследований РАН
Текст тезисов
Венера-Д - перспективный российский проект по исследованию Венеры [1]. В составе автоматических зондов миссии Венера-Д рассматриваются орбитальный, посадочный и аэростатный модули. Среди экспериментов, нацеленных на изучение атмосферы Венеры в облачном слое, для средних, нижних высот и у её поверхности были предложены измерения in situ концентраций малых газовых составляющих и некоторых изотопных соотношений с использованием методики абсорбционной лазерной спектроскопии. В настоящем докладе обсуждаются особенности реализующего такую методику лазерного спектрометра ИСКРА-В (Измеритель Сернистых Компонентов Разрежаемой Атмосферы Венеры).

Предварительное моделирование спектральных контуров линий поглощения было выполнено для молекул SO2, COS, CO, CO2, HCl, H2O в соответствии с их ожидаемой распространённостью в атмосфере Венеры [2]. Для успешных измерений необходимо сформировать оптический путь длиной от 10 до 25 метров для прохождения зондирующего лазерного луча во взятой из окружающей атмосферы газовой пробе, заполняющей аналитическую оптическую кювету прибора при небольшом давлении около 25 мбар.

Реализация такого оптического пути в компактном приборе возможна с применением многопроходной оптической схемы, например, известной схемы Эрриотта, взятой за основу при создании прибора ИСКРА-В. В данной работе представлены найденные подходящие многопроходные конфигурации оптической схемы аналитической кюветы. Сформулированы критерии оптимизации, проведено численное исследование устойчивости для её выбранных вариантов. Созданный лабораторный макет оптической кюветы позволил экспериментально подтвердить ряд параметров рассчитанной схемы, на его основе были выполнены оценочные измерения содержания метана в окружающем лабораторном воздухе.

1. Zasova, L.V., Gorinov, D.A., Eismont, N.A. et al. Venera-D: A Design of an Automatic Space Station for Venus Exploration. Sol Syst Res 53, 506–510 (2019). https://doi.org/10.1134/S0038094619070244.
2. Marcq, E., Mills, F.P., Parkinson, C.D. et al. Composition and Chemistry of the Neutral Atmosphere of Venus. Space Sci Rev 214, 10 (2018). https://doi.org/10.1007/s11214-017-0438-5.