СуперКам
SuperCam — это набор инструментов дистанционного зондирования для на Марс 2020 миссии марсохода «Персеверанс» , который выполняет дистанционный анализ горных пород и почв с помощью камеры, двух лазеров и четырех спектрометров для поиска органических соединений , которые могли бы содержать биосигнатуры прошлой микробной жизни на Марсе , если таковые имеются. когда-либо существовал там.
SuperCam была разработана в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом астрофизики и планетологии ( IRAP). [ фр ] ) Университета Тулузы во Франции, Французского космического агентства ( CNES ), Национальной лаборатории Лос-Аламоса , Университета Вальядолида (Испания), Гавайского университета и университетов Страны Басков и Малаги в Испании. Главный исследователь — Роджер Винс из Национальной лаборатории Лос-Аламоса . SuperCam — это улучшенная версия успешных ChemCam инструментов марсохода Curiosity , которые были модернизированы двумя различными лазерами и детекторами. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] SuperCam используется в сочетании с системой наведения AEGIS (Autonomous Exploration for Gathering Enhanced Science), программой, в разработке которой участвовал Ванди Верма , робототехник и инженер НАСА. [ 4 ]
В апреле 2018 года SuperCam вышла на финальную стадию сборки и испытаний. Летная модель была установлена на марсоход в июне 2019 года. Миссия марсохода стартовала 30 июля 2020 года. [ 5 ]
Инструменты
[ редактировать ]
| СуперКам | Единицы/производительность [ 6 ] |
|---|---|
| Расположение | Мачта (электроника и спектрометры находятся внутри палубы) |
| Масса | 10,4 кг (23 фунта) |
| Власть | 17,9 Вт |
| Размеры | Прибл. 38 см × 24 см × 19 см |
| Возврат данных | 15,5 мегабит на эксперимент |
| Максимум рабочее расстояние |
Красный лазер (LIBS): 7 м Зеленый лазер (Раман): 12 м |
Для измерения химического состава в наборе приборов используется версия успешных ChemCam инструментов марсохода Curiosity , которые были модернизированы двумя различными лазерами и детекторами. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Инструменты SuperCam способны идентифицировать виды химических веществ, которые могут быть свидетельством прошлой жизни на Марсе . SuperCam представляет собой набор различных инструментов, а совокупность коррелированных измерений на цели может использоваться для непосредственного определения геохимии и минералогии образцов. [ 1 ] [ 7 ] [ 8 ]
В комплект входит несколько интегрированных инструментов: рамановская спектроскопия , флуоресцентная спектроскопия с временным разрешением (TRF) и спектроскопия отражения в видимом и инфракрасном диапазоне (VISIR), позволяющие получить предварительную информацию о минералогии и молекулярной структуре рассматриваемых образцов, а также иметь возможность напрямую измерить органические соединения . [ 3 ] [ 2 ] Всего четыре дополнительных спектрометра, что делает комплекс достаточно чувствительным для измерения следовых количеств химических веществ. [ 1 ] [ 7 ]
Либс
[ редактировать ]
Система удаленной спектроскопии лазерно-индуцированного пробоя (LIBS) излучает лазерный луч с длиной волны 1064 нм для исследования целей размером с рисовое зернышко на расстоянии более 7 метров, что позволяет марсоходу изучать цели, находящиеся за пределами досягаемости его руки. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Луч испаряет небольшое количество камня, создавая горячую плазму . Затем SuperCam измеряет цвета света в плазме, что дает представление об элементном составе цели. [ 2 ] [ 7 ] Его лазер также способен удаленно очищать поверхность от пыли, предоставляя всем инструментам четкое представление о целях. [ 6 ] [ 7 ] Установка LIBS содержит три спектрометра. Два из них обрабатывают видимую и фиолетовую часть спектра VISIR, а ИК-часть записывается на мачте. [ 9 ]
Рамановская спектроскопия
[ редактировать ]SuperCam Рамановский спектрометр (длина волны 532 нм) исследует цели на расстоянии до 12 м от марсохода. В методе рамановской спектроскопии большая часть зеленого лазерного света отражается обратно на той же длине волны, которая была отправлена, но небольшая часть света взаимодействует с целевыми молекулами, изменяя длину волны пропорционально колебательной энергии молекулярных связей. Спектрально наблюдая отраженный комбинационный свет, можно определить идентичность минералов. [ 10 ] [ 11 ]
ИК-спектрометр
[ редактировать ]Инфракрасный спектрометр , предоставленный Францией, работает в диапазоне длин волн, близком к инфракрасному (от 1,3 до 2,6 микрометра), а его фотодиоды или детекторы охлаждаются небольшими термоэлектрическими охладителями, чтобы гарантировать их работу в диапазоне от -100 °C до -50 °C при температуре все времена. [ 9 ] Этот прибор проанализирует многие глинистые минералы и поможет разгадать историю жидкой воды на Марсе . [ 1 ] Типы глинистых минералов и их содержание дают подсказки о природе присутствовавшей воды: пресной или соленой, с кислым или нейтральным pH , могла ли она быть ледяной или теплой, а также о том, присутствовала ли вода в течение длительного периода времени. время. [ 1 ] Это ключевые вопросы, позволяющие понять, насколько обитаемой была поверхностная среда в далеком прошлом.
Камера/телескоп/микрофон
[ редактировать ]Оптическая камера SuperCam получает цветные изображения исследуемых образцов с высоким разрешением, которые также помогают определить геологию поверхности. Эта камера также может изучать, как атмосферная вода и пыль поглощают или отражают солнечное излучение, что может помочь в разработке прогнозов погоды . [ 6 ] SuperCam также оснащен микрофоном для захвата первых аудиозаписей с поверхности Марса. [ 1 ] Микрофон той же модели (Knowles Corp EK), что и те, которые летали на Марс на посадочных модулях Mars Polar Lander в 1998 году Phoenix в 2007 году и . [ 7 ] Однако ни одна из миссий не смогла записать звуки. [ 7 ]
Спектрометры – Таблица
[ редактировать ]Детекторы всех четырех спектрометров охлаждаются термоэлектрическими охладителями до температуры чуть ниже 0 °C. Фотодиоды для инфракрасного (ИК ) спектрометра постоянно охлаждаются до температуры от -100 °C до -50 °C. [ 9 ]
| Спектрометр [ 9 ] | Ультрафиолетовая область | Фиолетовый регион | Видимая область | Инфракрасная (ИК) область |
|---|---|---|---|---|
| Тип | Черни-Тернер | Черни-Тернер | Передача инфекции | Акустооптические перестраиваемые фильтры (АОТФ) |
| Расположение | Тело | Тело | Тело | Мачта |
| Функция | Либс | ЛИБС и ВИЗИР (видимый и ИК) |
Рамановский, ЛИБС, ВИЗИР | ВИЗОР |
| Детектор | ПЗС-матрица | ПЗС-матрица | ICCD | Фотодиод |
| Дальность (нм) | 240–340 | 385–475 | 535–855 | 1300–2600 |
| номер каналы | 2048 | 2048 | 6000 | 256 |
| Разрешение | 0,20 нм | 0,20 нм | 0,3–0,4 нм | 30/см |
| Поле зрения | 0,7 мрад | 0,7 мрад | 0,7 мрад | 1,15 мрад |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г Обновление «SuperCam»: многоцелевой инструмент будет готов к запуску на Марс в 2020 году . Роджер Винс, Планетарное общество . 27 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д Обновление марсохода НАСА «Марс 2020»: SuperCam будет обнаруживать органические материалы . Химаншу Гоенка, International Business Times . 26 сентября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с SuperCam – для ученых . НАСА, марсоход «Марс 2020». Проверено 7 июля 2018 г.
- ^ Фрэнсис, Мы; Эстлин, Тара; Доран, Дж; Джонстон, Сансия; Гейнс, Д; Верма, Ванди; Берл, М; Фриденванг, Дж.; Гора, С; Винс, Р; Шаффе, С; Гасно, Огайо; ДеФлорес, Л; Блейни, Д .; Борнштейн, Бен (июнь 2017 г.). «Автономное наведение AEGIS для ChemCam в научной лаборатории Марса: развертывание и результаты первоначального использования научной группой» . Научная робототехника . 2 7):4582.doi : ( 10.1126/scirobotics.aan4582 . ПМИД 33157897 .
- ^ «Марсоход 2020 года получит суперинструмент» . jpl.nasa.gov . Лаборатория реактивного движения. 2 июля 2019 года . Проверено 2 июля 2019 г.
На этом снимке, сделанном 25 июня 2019 года, инженеры устанавливают инструмент SuperCam на марсоход Марса 2020.
- ^ Jump up to: а б с д SuperCam. Архивировано 7 мая 2019 г. в Wayback Machine . НАСА, марсоход «Марс 2020». Проверено 7 июля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Комплект инструментов дистанционного зондирования SuperCam для марсохода Mars 2020: предварительный обзор . Роджер К. Винс, Сильвестр Морис, Фернандо Рулл Перес. Спектроскопия . Том 32, выпуск 5, стр. 50–55. 1 мая 2017 г.
- ^ Jump up to: а б Марсоход Mars 2020 обладает новыми спектральными способностями благодаря новой SuperCam. Оптическое общество Америки. Опубликовано PhysOrg . 25 сентября 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д Комплект инструментов дистанционного зондирования SuperCam для марсохода Mars 2020: предварительный обзор . Роджер К. Винс, Сильвестр Морис, Фернандо Рулл Перес. Спектроскопия . Том 32, выпуск 5, стр. 54. 1 мая 2017 г.
- ^ Гардинер, диджей (1989). Практическая рамановская спектроскопия . Спрингер-Верлаг . ISBN 978-0-387-50254-0 .
- ^ Мартин, Фрэнсис Л.; Стоун, Николас; МакЭйнш, Мартин Р.; Уолш, Майкл Дж.; Мартин-Хирш, Пьер Л.; Гарднер, Бенджамин; Фуллвуд, Найджел Дж.; Эсмонд-Уайт, Карен; Дорни, Дженнифер; Кертис, Келли; Чинкве, Джанфеличе; Берд, Бенджамин; Эштон, Лорна; Батлер, Холли Дж. (апрель 2016 г.). «Использование рамановской спектроскопии для характеристики биологических материалов» . Протоколы природы . 11 (4): 664–87. дои : 10.1038/нпрот.2016.036 . ПМИД 26963630 . S2CID 12315122 . Проверено 22 мая 2017 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
