Акустооптический спектрометр СПИКАВ ИК на КА Венера-Экспресс: работа на орбите и научные результаты

Кораблев О.И., Федорова А.А., Родин А.В., Степанов А.В., Киселев А., Беляев Д. (ИКИ РАН)

Oleg Korablev, Anna Fedorova, Jean-Loup Bertaux, A.V. Stepanov, A. Kiselev, Yu.K. Kalinnikov, A.Yu. Titov, F. Montmessin, J.P. Dubois, E. Villard, V. Sarago, D. Belyaev, A. Reberac, E. Neefs, SPICAV IR acousto-optic spectrometer experiment on Venus-Express, Planetary and Space Science, Volume 65, Issue 1, p. 38-57, 2012.

Bezard B., Fedorova A., Bertaux J.-L., Rodin A., Korablev O. The 1.10- and 1.18-mm nightside windows of Venus observed by SPICAV-IR aboard Venus Express, Icarus 216, 173-183, 2011.

Акустооптический спектрометр СПИКАВ ИК сходит в состав эксперимента СПИКАВ/СУАР на КА Венера-Экспресс. Спектрометр позволяет зондировать атмосферу Венеры от поверхности (на ночной стороне планеты) до высот 100 км (в режиме солнечных затмений). В работе представлены особенности спектрометра адаптированного для наблюдений атмосферы Венеры, результаты лабораторных и полетных калибровок, проводимых до 2011 года, а также основные научные задачи и примеры наблюдений спектрометра в разных модах (надир, солнечные затмения и т.д.).

Первый опубликованный научный результат спектрометра касается анализа окон прозрачности 1.1 и 1.18 мкм атмосферы Венеры на ночной стороне. Наблюдения окон прозрачности 1.1 и 1.8 мкм на ночной стороне Венеры дает возможность охарактеризовать различные источники газового поглощения и определить содержание водяного пара в нижней атмосфере Венеры. Основную трудность при моделировании горячих слоев нижней атмосферы представляет правильное воспроизведение далеких крыльев полос CO₂. Проведено сравнение различных моделей и показано что в ближнем ИК диапазоне коэффициенты поглощения интерференционной модели переоценивают поглощение СО₂ в длинно-волновом крыле окна 1.18 мкм. Также получин эмпирический профиль, который хорошо аппроксимирует крылья CO₂ по данным СПИКАВ. Чтобы воспроизвести вариации излучения в этих окнах по данным прибора ВИРТИС на том же КА Венера-Экспресс, требовалось дополнительное континуальное поглощение около 10^-9 Амагат^-2см^-1. По данным СПИКАВ оно равно 0.7±0.2 10^-9 Амагат^-2см^-1. Также проведено сравнение различные спектроскопические базы данных для горячих полос CO₂ и H₂O и нашли, что в новейшей базе CDSD потеряны серии CO₂ 5ν₁+ν₃, которые дает значительный вклад в непрозрачность глубоких слоев атмосферы Венеры. Была составлена новая комбинированная база данных CO₂ полос, на основе HITEMP-2010, HITEMP-1995 и CDSD, которая хорошо аппроксимирует данные в исследуемом диапазоне спектра. В работе впервые было показано, что HDO дает значительное поглощение в диапазоне 1140-1190 нм. На основе отобранных спектроскопических баз, получено относительное содержание водяного пара 30 ppm на высотах 5-25 км. Учитывая результаты наблюдений в окнах 1.74 и 2.3 мкм, этот результат подтверждает равномерное перемешивание водяного пара до 40 км, что согласуется с существующими химическими моделями атмосферы Венеры.