Натрий используется в качестве хладагента в ядерных энергетических установках и в качестве осушителя для поглощения влаги, которая способна разрушить чувствительные к сырости продукты. Содержащийся в каждой клетке человеческого тела, он передаёт нервные импульсы и регулирует кровяное давление. И, как известно, именно натрий является шестым самым распространённым химическим элементом в земной коре. К тому же он используется в качестве индикатора для изучения и характеристики мезосферы Земли – самой малоизученной области атмосферы нашей планеты.
Команда учёных из Goddard Space Flight Center НАСА планирует создать первый космический натриевый лидар оптического диапазона, который бы позволил изучить сложные «взаимоотношения» между химическими процессами и динамикой мезосферы, находящейся на высоте 50 -100 км выше поверхности Земли. Предполагается, что этот прибор позволит по-иному взглянуть на слой атмосферы, «соседствующий» с космическим вакуумом.
Хотя эта относительно небольшая область атмосферы содержит и другие металлы, в том числе железо, магний, калий и кальций – все произведённые испарениями внеземной пыли – именно натрий проще всего обнаружить. Эта пыль является частью так называемого Зодиакального облака пыли, образовавшегося из обломков астероидов и комет.
По словам Diego Janches, возглавляющего команду разработчиков лидара, в мезосфере существует буквально слой атомного натрия. Учёный объясняет, что во время съёмки эта область характеризуется жёлтым свечением, поскольку свет от частиц натрия резонирует и соответственно светится. Обнаружив такой «небесный жар», учёные могут измерить его размеры и выяснить, сколько именно натрия находится в мезосфере, его температуру и скорость движения.
Ввиду изобилия натрий обеспечивает более высокое разрешение данных, которые предоставляют дополнительную информацию о маломасштабной динамике, происходящей в верхних слоях атмосферы. Исходя их этого учёные могут больше узнать о влиянии солнечной энергии.
Хотя учёные использовали натриевые локаторы оптического диапазона в наземных наблюдения на протяжении более 4 десятилетий, они никогда ещё не демонстрировали свои возможности в качестве бортового инструмента. Janches отметил, перед разработчиками стоит цель всесторонне отобразить процессы флуоресценции натрия в мезосфере.
Команда разработчиков лидара планирует изначально протестировать возможности прибора с борта Международной космической станции. В дополнение к изучению влияния Солнца на Землю, прибор идеально подходит для изучения атмосфер других планет.
Хотя космический аппарат NASA «TIMED» (Thermosphere, Ionosphere, Mesosphere Energetics and Dynamics spacecraft), запущенный в 2001 году, предоставляет учёным данные об мезосфере Земли, разработчики Goddard Space Flight Center убеждены, что создание натриевого лидара – станет логическим шагом в последующем исследовании этого малоизученного атмосферного слоя Земли.
Janches объясняет, что из-за значительного угла наклона «TIMED» требуется порядка 60 дней, дабы охватить всю долготу. В результате данные от прибора SABER (Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry), установленного на спутнике, предполагают, что динамика постоянная в течении некоторого времени. Более того SABER относится к приборам сканирующего типа, т.е. смотря на горизонт, он собирает сигналы со всех слоёв атмосферы.
Натриевый лидар наоборот – будет освещать определённую область и собирать данные только с этого места. По словам Janches лидар позволит изучать маломасштабные движущие силы, которые отмечают за «кровообращение» в верхних слоях атмосферы.
Mike Krainak, член команды и признанный эксперт в лазерных технологиях, также полагает, что для NASA такой прибор имел бы важное прикладное и научное значение. В основу прибора будут положены многие лазерные технологии, используемые в ходе других космических миссий NASA.
Лазер прибора будет представлять собой модифицированную версию лазеров, используемых для исследования Меркурия и Марса.
