Химико-камерный комплекс
Комплекс «Химия и камера» ( ChemCam ) представляет собой набор дистанционного зондирования инструментов Марса для Curiosity марсохода . Как следует из названия, ChemCam на самом деле представляет собой два разных инструмента, объединенных в один: спектроскопию лазерно-индуцированного пробоя (LIBS) и телескоп Remote Micro Imager (RMI). Целью инструмента LIBS является определение элементного состава горных пород и почвы, а RMI предоставит ученым ChemCam изображения с высоким разрешением участков отбора проб горных пород и почвы, на которые нацелен LIBS. [1] Прибор LIBS может нацеливаться на образец горной породы или почвы на расстоянии до 7 м (23 фута), испаряя небольшое его количество с помощью примерно 30 5-наносекундных импульсов лазера с длиной волны 1067 нм инфракрасного , а затем наблюдая спектр света, излучаемого испаренный камень. [2]
Обзор [ править ]
ChemCam способна записывать до 6144 различных длин волн ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света. [3] Обнаружение шара светящейся плазмы осуществляется в видимом, ближнем УФ и ближнем инфракрасном диапазонах, от 240 до 800 нм. [1] Первое первоначальное лазерное тестирование ChemCam с помощью Curiosity на Марсе было проведено на камне N165 («скала «Коронация») недалеко от Брэдбери-Лендинг 19 августа 2012 года. [4] [5] [6]
Используя ту же оптику сбора данных, RMI предоставляет контекстные изображения пятен анализа LIBS. RMI разрешает объекты размером 1 мм (0,039 дюйма) на расстоянии 10 м (33 фута) и имеет поле зрения, охватывающее 20 см (7,9 дюйма) на этом расстоянии. [1] RMI также использовался для получения изображений отдаленных геологических объектов и ландшафтов. [7]
Набор инструментов ChemCam был разработан Национальной лабораторией Лос-Аламоса и французской лабораторией CESR . [1] [8] [9] Летный макет мачтового агрегата был доставлен из французской CNES в Лос-Аламосскую национальную лабораторию . [10]
Инструментарий [ править ]
пробоя лазерного Спектроскопия
ChemCam знаменует собой первое использование спектроскопии лазерного разрушения ( LIBS ) в рамках планетарной научной миссии. [11] [12] Лазер расположен на мачте марсохода Curiosity и фокусируется с помощью телескопа, который также находится на мачте, а спектрометр размещен в корпусе марсохода. Обычно лазер производит 30 выстрелов в одну точку, собирая спектроскопические показания испаренной породы для каждого лазерного выстрела и беря образцы из нескольких точек на выбранной цели. При наблюдениях за коренной породой первые 5 снимков точки отбрасываются, поскольку считается, что они загрязнены марсианской пылью. [13] Остальные снимки одной точки усредняются для расчета химического состава. [11] [12] [14] Обычно для каждой конкретной цели имеется 9 или 10 точек анализа, но это не всегда так. Некоторые цели имеют всего 4 балла, а некоторые — 20 баллов.
Удаленный микровизуализатор [ править ]
Remote Micro-Imager в основном используется для захвата черно-белых изображений мишеней ChemCam с высоким разрешением для контекста и документации. [14] Обычно изображение интересующей цели фиксируется до и после выстрела лазера. Часто лазер создает «ямки LIBS», которые можно увидеть в RMI, чтобы показать, где лазер производил выборку конкретно на конкретной цели. Разрешение RMI выше, чем у черно-белой навигационной камеры (navcam) и цветных мачтовых камер (mastcam).
Дальняя визуализация [ править ]
RMI в основном используется для получения изображений объектов крупным планом, отобранных с помощью ChemCam, но его также можно использовать для сбора изображений с высоким разрешением удаленных обнажений и ландшафтов. [7] RMI имеет более высокое пространственное разрешение, чем камера mastcam M100, которая представляет собой цветную камеру, также способную отображать близлежащие объекты или удаленные геологические объекты. [7] RMI использовался миссией для разведки приближающейся местности, а также для получения изображений отдаленных объектов, таких как край кратера Гейла .
вклад Научный
ChemCam использовалась в сочетании с другими инструментами марсохода Curiosity для достижения прогресса в понимании химического состава горных пород и почв на Марсе . LIBS позволяет обнаруживать и количественно определять основные оксиды: SiO 2 , Al 2 O 3 , FeO T , MgO, TiO 2 , CaO, Na 2 O и K 2 O в коренных породах. [11] [12] [14] Существуют различимые геологические подразделения, определенные в результате орбитального анализа, которые были подтверждены усредненным составом коренных пород, определенным с помощью ChemCam и других инструментов на борту Curiosity. [15] Идентификация основана на многомерных моделях PLS и PCA, классифицированных с использованием SIMCA, с калибровочными моделями, созданными с помощью программного обеспечения « The Unscramble r ». [16] ChemCam также провел количественную оценку химического состава почвы. ChemCam обнаружила два различных типа почвы в кратере Гейл: мелкозернистый основной материал, который более репрезентативен для мировых марсианских почв или пыли, и крупнозернистый кислый материал, который происходит из коренных пород местного кратера Гейл. [13] ChemCam имеет возможность измерять второстепенные или микроэлементы, такие как литий, марганец, стронций и рубидий. [17] [18] ChemCam измерил содержание MnO до 25% по весу в заполнителях трещин, что позволяет предположить, что Марс когда-то был более насыщенной кислородом средой. [17]
Изображения [ править ]
Первая цель на Марсе ChemCam лазерного анализатора на Curiosity марсоходе ( скала «Коронация» , 19 августа 2012 г.).
Первый лазерный спектр химических элементов от ChemCam на Curiosity ( скала «Коронация» , 19 августа 2012 г.).
Мишень на Марсе ChemCam лазерного анализатора на корабле Curiosity ( крупный план ) ( скала «Итака» , 30 октября 2013 г.).
Лазерный спектр химических элементов с камеры ChemCam на Curiosity ( скала «Итака» , 30 октября 2013 г.).
Мишень на Марсе ChemCam лазерного анализатора на корабле Curiosity ( скала «Виннипесоки» , 8 июня 2014 г.).
Первая лазерная искра, заснятая на Марсе аппаратом Curiosity ( скала «Нова» ; 12 июля 2014 г.; видео (01:07) ).
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «Научный уголок MSL: химия и камера (ChemCam)» . НАСА/Лаборатория реактивного движения. Архивировано из оригинала 20 марта 2009 года . Проверено 9 сентября 2009 г.
- ^ Винс, Роджер К.; Морис, Сильвестр; Барракло, Брюс; Саккоччо, Мюриэль; Баркли, Уолтер К.; Белл, Джеймс Ф.; Бендер, Стив; Бернардин, Джон; Блейни, Диана ; Бланк, Дженнифер; Буйе, Марк (1 сентября 2012 г.). «Комплект инструментов ChemCam на марсоходе Марсианской научной лаборатории (MSL): испытания кузова и комбинированных систем» . Обзоры космической науки . 170 (1): 167–227. Бибкод : 2012ССРв..170..167Вт . дои : 10.1007/s11214-012-9902-4 . ISSN 1572-9672 .
- ^ «Лазерный инструмент марсохода уничтожает первый марсианский камень» . 2012 . Проверено 17 марта 2021 г.
- ^ Вебстер, Гай; Эгл, округ Колумбия (19 августа 2012 г.). «Марсианская научная лаборатория/Отчет о состоянии миссии Curiosity» . НАСА . Проверено 3 сентября 2012 г.
- ^ Персонал. « Скала «Коронация» на Марсе» . НАСА . Проверено 3 сентября 2012 г.
- ^ Амос, Джонатан (17 августа 2012 г.). «Марсоход НАСА «Кьюриосити» готовится уничтожить марсианские камни» . Новости Би-би-си . Проверено 3 сентября 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Ле Муэлик, С.; Гасно, О.; Херкенхофф, Кентукки; Бриджес, Северная Каролина; Ланжевен, Ю.; Мангольд, Н.; Морис, С.; Вена, RC; Пинет, П.; Ньюсом, HE; Дин, Р.Г. (15 марта 2015 г.). «Удаленный микроизображитель ChemCam в кратере Гейла: обзор первого года работы на Марсе» . Икар . Специальный выпуск: Первый год MSL. 249 : 93–107. Бибкод : 2015Icar..249...93L . дои : 10.1016/j.icarus.2014.05.030 . ISSN 0019-1035 .
- ^ Салле Б.; Лакур Ж.Л.; Мошьен П.; Фише П.; Морис С.; Манхес Г. (2006). «Сравнительное исследование различных методологий количественного анализа горных пород с помощью спектроскопии лазерного разрушения в моделируемой марсианской атмосфере» (PDF) . Spectrochimica Acta Часть B: Атомная спектроскопия . 61 (3): 301–313. Бибкод : 2006AcSpe..61..301S . дои : 10.1016/j.sab.2006.02.003 .
- ^ Венский РЦ; Морис С. (2008). «Исправления и уточнения, Новости недели» . Наука . 322 (5907): 1466. doi : 10.1126/science.322.5907.1466a . ПМЦ 1240923 .
- ^ Статус ChemCam, апрель 2008 г. Архивировано 9 ноября 2013 г. в Wayback Machine . Лос-Аламосская национальная лаборатория.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Вена, RC; Морис, С.; Ласуэ, Дж.; Форни, О.; Андерсон, РБ; Клегг, С.; Бендер, С.; Блейни, Д .; Барраклаф, БЛ; Кузен, А.; Дефлорес, Л.; Делапп, Д.; Дьяр, доктор медицины; Фабр, К.; Гасно, О.; Ланца, Н.; Мазойер, Дж.; Меликечи, Н.; Меслин, П.-Ю.; Ньюсом, Х.; Оллила, А.; Перес, Р.; Токар, РЛ; Ваниман, Д. (01 апреля 2013 г.). «Предполетная калибровка и первоначальная обработка данных для прибора спектроскопии лазерного пробоя ChemCam на марсоходе Mars Science Laboratory» . Spectrochimica Acta Часть B: Атомная спектроскопия . 82 : 1–27. Бибкод : 2013AcSpe..82....1W . дои : 10.1016/j.sab.2013.02.003 . ISSN 0584-8547 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Морис, С.; Клегг, С.М.; Вена, RC; Гасно, О.; Рапин, В.; Форни, О.; Кузен, А.; Саттер, В .; Мангольд, Н.; Дейт, Л. Ле; Начон, М. (30 марта 2016 г.). «Деятельность и открытия ChemCam во время номинальной миссии Марсианской научной лаборатории в кратере Гейла на Марсе» . Журнал аналитической атомной спектрометрии . 31 (4): 863–889. дои : 10.1039/C5JA00417A . ISSN 1364-5544 . S2CID 102209936 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Меслин, П.-Ю.; Гасно, О.; Форни, О.; Шредер, С.; Кузен, А.; Бергер, Г.; Клегг, С.М.; Ласуэ, Дж.; Морис, С.; Саттер, В .; Ле Муэлик, С. (27 сентября 2013 г.). «Разнообразие почвы и гидратация по наблюдениям ChemCam в кратере Гейла, Марс» . Наука . 341 (6153): 1238670. Бибкод : 2013Sci...341E...1M . дои : 10.1126/science.1238670 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 24072924 . S2CID 7418294 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Морис, С.; Вена, RC; Саккоччо, М.; Барракло, Б.; Гасно, О.; Форни, О.; Мангольд, Н.; Барату, Д.; Бендер, С.; Бергер, Г.; Бернардин, Дж. (2012). «Комплект инструментов ChemCam на марсоходе Марсианской научной лаборатории (MSL): научные цели и описание мачты» . Обзоры космической науки . 170 (1–4): 95–166. Бибкод : 2012ССРв..170...95М . дои : 10.1007/s11214-012-9912-2 . ISSN 0038-6308 . S2CID 255064964 .
- ^ Фриденванг, Дж.; Мангольд, Н.; Вена, RC; Фреман, А.А.; Эдгар, Луизиана; Федо, СМ; Л'Харидон, Дж.; Бедфорд, CC; Гупта, С.; Гротцингер, JP; Бриджес, Джей Си (2020). «Хемостратиграфия формации Мюррей и роль диагенеза на хребте Вера Рубин в кратере Гейла, Марс, по наблюдениям прибора ChemCam» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 125 (9): e2019JE006320. Бибкод : 2020JGRE..12506320F . дои : 10.1029/2019JE006320 . ISSN 2169-9100 . S2CID 225649505 .
- ^ Ланца, Нина Л.; Винс, Роджер К.; Клегг, Сэмюэл М.; Оллила, Энн М.; Хамфрис, Сет Д.; Ньюсом, Хортон Э.; Бэрфилд, Джеймс Э. (01 мая 2010 г.). «Калибровка прибора ChemCam для спектроскопии лазерного разрушения карбонатных минералов на Марсе» . Прикладная оптика . 49 (13): С211. Бибкод : 2010ApOpt..49C.211L . дои : 10.1364/AO.49.00C211 . ISSN 0003-6935 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ланца, Нина Л.; Винс, Роджер К.; Арвидсон, Раймонд Э.; Кларк, Бентон С.; Фишер, Вудворд В.; Геллерт, Ральф; Гротцингер, Джон П.; Гуровиц, Джоэл А.; МакЛеннан, Скотт М.; Моррис, Ричард В.; Райс, Мелисса С. (2016). «Окисление марганца в древнем водоносном горизонте, формация Кимберли, кратер Гейла, Марс» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (14): 7398–7407. Бибкод : 2016GeoRL..43.7398L . дои : 10.1002/2016GL069109 . ISSN 1944-8007 . S2CID 6768479 .
- ^ Пайре, В.; Фабр, К.; Кузен, А.; Саттер, В .; Вена, RC; Форни, О.; Гасно, О.; Мангольд, Н.; Меслин, П.-Ю.; Ласуэ, Дж.; Оллила, А. (2017). «Щелочные микроэлементы в кратере Гейла на Марсе с помощью ChemCam: обновление калибровки и геологические последствия» . Журнал геофизических исследований: Планеты . 122 (3): 650–679. Бибкод : 2017JGRE..122..650P . дои : 10.1002/2016JE005201 . ISSN 2169-9100 .
Внешние ссылки [ править ]
СМИ, связанные с комплексом химии и камеры (ChemCam) на Викискладе? - Curiosity Домашняя страница на сайте NASA.gov.
- Как работает ChemCam? на MSL-ChemCam.com
