Эксперимент «РУСАЛКА» для исследования земной атмосферы с борта МКС

В конце июля 2009 года на борт Международной Космической Станции была доставлена уникальная аппаратура «РУСАЛКА»- РУчной Спектральный АнаЛизатор Компонентов Атмосферы. Эксперимент разработан и подготовлен в Институте Космических Исследований РАН. Цель эксперимента - отработка методики определения содержания парниковых газов в атмосфере с околоземной орбиты. Несмотря на чрезвычайную важность мониторинга содержания парниковых газов, в настоящее время измерения интегрального содержания CO2 в столбе атмосферы с необходимой точностью проводятся только на ограниченном числе наземных станций, в то время как для получения данных глобального характера и выявления источников и стоков парниковых газов необходимы точные и локализованные измерения со спутников.
Основным функциональным узлом аппаратуры является компактный ИК-спектрометр рекордно высокого для космических исследований разрешения (R ~ 20000) с системой регистрации и управления. Оборудование создано на основе эшелле-спектрометра высокого разрешения, отличающегося от классической схемы отсутствием второго пассивного, и как правило, громоздкого дисперсионного элемента со скрещенной дисперсией. Предварительная селекция одного из высоких порядков дифракции эшелле-решетки осуществляется с помощью акустооптического перестраиваемого фильтра (АОПФ) на основе кристалла парателлурита TeO2, размещаемого непосредственно внутри конструкции входного телескопа, формирующего поле зрения прибора. При каждом измерении на вход эшелле-спектрометра попадает излучение только в пределах спектрального интервала пропускания АОПФ, определяемого частотой ультразвуковой волны накачки кристалла АОПФ, задаваемой цифровым синтезатором. Согласование полосы пропускания АОПФ и области свободной дисперсии эшелле-решетки возможно в пределах полной полосы многоканального детектора. Спектральный диапазон работы прибора (730-1680 нм) захватывает полосы поглощения основных антропогенных парниковых газов - углекислого газа CO2 (1580 нм) и метана CH4 (1640 нм), а также полосы поглощения водяного пара, являющегося естественным парниковым газом, ответственным более чем за 60 % эффекта. Также прибор измеряет спектры поглощения кислорода (760 и 1270 нм), используемые в качестве каналов сравнения для уточнения воздушной массы.
На сегодняшний день сеансы измерений проводятся космонавтами во время специально запланированных сеансов через кварцевый иллюминатор, ориентированный на Землю. Записанные спектры вместе с пакетом служебной информации и контекстными фотографиями оперативно передаются на Землю и далее в ИКИ РАН для контроля состояния научной аппаратуры и обработки полученных данных.