Концепция гетеродинного спектрометра среднего ИК диапазона для исследования планетных атмосфер

В работе рассматривается концепция лазерного гетеродинного спектрометра на основе квантого-каскадных лазеров с распределенной обратной связью, работающих в диапазоне 7 – 11 мкм. Гетеродинная спектроскопия является хорошо зарекомендовавшим себя методом для дистанционного исследования планетных атмосфер. Объединяя высокую чувствительность и высокое спектральное разрешение, данный метод является фактически единственным, который позволяет измерять скорость ветра в атмосфере на луче зрения, определяя доплеровский сдвиг линии газа при движении воздушной массы. Несмотря на существование нескольких подобных инструментов (HIPWAC – NASA (USA), THIS – Cologne University (Germany), MILAHI – Tohoku University (Japan)), данный метод измерений не исчерпал себя. Количество возможных задач для прибора, использующего данный принцип работы, остается большим, а применение появившихся относительно недавно компонентов ИК оптики в диапазоне 7 - 12 мкм позволяет применить данный метод для нового класса задач. В сферу интересов попадает исследование атмосферы Марса: а) измерение изотопных соотношений 18ОС16О/ 16ОС16О, б) измерение ветра по non-LTE линии СO2 на высоте 75 км, в) измерение O3 и СO2 в полосе 9.7 мкм, восстановление вертикальных профилей температуры; исследование Венеры: а) измерение вертикального профиля температуры в мезосфере на ночной стороне (60 – 90 км, 4.5 км разр.), б) измерение вертикального профиля нижней термосферы (110 км) на дневной стороне по non-LTE линии СO2, в) измерение ветра по non-LTE линии СO2 на высоте 110 км. В работе представлены оценки чувствительности гетеродинного спектрометра среднего ИК диапазона, лабораторная установка, характеристики используемого опорного источника (гетеродина).
Работа поддержана грантом РНФ №16-12-10559.