Измерение парниковых газов из космоса

Космические агентства определяют концентрации парниковых газов в атмосфере с помощью призм и дифракционных решеток на спутниках. Новая технология теперь позволяет соединить оба компонента так, чтобы они были пригодны для работы в космосе, достигая нового уровня качества спектрального разрешения.

Сельское хозяйство, наряду с промышленными выбросами CO₂, вносит значительный вклад в изменение климата, прежде всего за счет метана (CH₄) и закиси азота (N₂O). Спектрометры на спутниках анализируют отраженный от Земли свет, разлагая его на составляющие цвета. Для достижения максимального разрешения комбинируют призменные и решеточные структуры, но до сих пор их было сложно совместить для космического применения: обычный клей непригоден, так как поглощает свет, чувствителен к радиации и быстро стареет.

Исследователи из Института прикладной оптики и точной механики Фраунгофера в Йене разработали метод, устойчивый к суровым условиям космоса. "Мы соединяем оптические элементы на атомном уровне с помощью кислородных мостиков", — поясняет д-р Герхард Кальковски. Эта технология, известная как гидрофильное соединение, была успешно перенесена на прозрачное кварцевое стекло. Кислородные связи прочно скрепляют решетку и призмы, не создавая промежуточного слоя, искажающего измерения.

Сложность заключалась в точном взаимном позиционировании элементов. Ученые создают на решетке механическую кромку, точно соответствующую ее структуре. "Ориентации отклоняются всего на одну угловую минуту, как и требуется", — отмечает Кальковски. Разработка ведется совместно с Немецким аэрокосмическим центром (DLR) и Европейским космическим агентством (ESA).