Сканирование жилой среды с помощью комбинационного рассеяния света и люминесценции на предмет органических и химических веществ
Сканирование обитаемой среды с помощью комбинационного рассеяния света и люминесценции органических и химических веществ ( SHERLOC ) — это ультрафиолетовый рамановский спектрометр , который использует мелкомасштабную визуализацию и ультрафиолетовый (УФ) лазер для определения мелкомасштабной минералогии и обнаружения органических соединений , разработанный для Perseverance марсохода в качестве части миссии «Марс-2020» . [1] [2] [3] Он был построен в Лаборатории реактивного движения, а основные подсистемы были поставлены Малинскими космическими научными системами и Национальной лабораторией Лос-Аламоса .
У SHERLOC есть калибровочная цель с возможными материалами марсианского костюма , и он будет измерять, как они меняются со временем в среде поверхности Марса. [4]
Цели
[ редактировать ]Согласно отчету Ассоциации космических исследований университетов (USRA) за 2017 год : [2]
Целями расследования SHERLOC являются:
- Оцените потенциал обитаемости образца и его водную историю.
- Оцените наличие ключевых элементов и источников энергии для жизни (C, H, N, O, P, S и т. д.).
- Определите, сохранились ли потенциальные биосигнатуры в марсианских камнях и обнажениях.
- Обеспечьте органический и минеральный анализ для выборочного кэширования образцов.
Для этого ШЕРЛОК делает следующее:
- Обнаруживает и классифицирует органику и астробиологически важные минералы на поверхности и в недрах Марса.
- Суммарная органическая чувствительность от 10-5 до 10-6 по массе на пятне размером 7 х 7 мм.
- Мелкомасштабная органическая чувствительность от 10-2 до 10-4 мас./мас. с пространственным разрешением на расстоянии < 100 мкм.
- Обнаружение и классификация астробиологически значимых минералов (ARM) с разрешением < 100 мкм.
Строительство
[ редактировать ]На марсоходе есть три места, где расположены компоненты SHERLOC. Турельный узел SHERLOC (STA) установлен на конце манипулятора ровера. STA содержит компоненты спектроскопии и визуализации. Корпус SHERLOC (SBA) расположен на шасси марсохода и действует как интерфейс между STA и марсоходом Mars 2020. SBA занимается обработкой команд и данных, а также распределением мощности. Калибровочная мишень SHERLOC (SCT) расположена на передней части шасси ровера и содержит спектральные стандарты.
SHERLOC состоит как из визуализирующих, так и из спектроскопических элементов. Он имеет два компонента визуализации, состоящие из аппаратного обеспечения, полученного от инструмента MSL MAHLI . Широкоугольный топографический датчик для эксплуатации и инженерного дела (WATSON) — это устройство, предназначенное для печати повторных полетов, которое может генерировать цветные изображения в нескольких масштабах. Другой, Autofocus Context Imager (ACI), действует как механизм, который позволяет прибору получать контекстное изображение образца и автофокусировать лазерное пятно для спектроскопической части исследования SHERLOC.
Для спектроскопии он использует лазер NeCu для генерации УФ-фотонов (248,6 нм), которые могут генерировать характерные рамановские фотоны и фотоны флуоресценции из интересного с научной точки зрения образца. Глубокий УФ-лазер совмещен с контекстным формирователем изображения и интегрирован в оптическую систему автофокусировки/сканирования, которая позволяет сопоставлять спектральные характеристики с текстурой поверхности, морфологией и видимыми особенностями. Контекстный имидж-сканер имеет пространственное разрешение 30 мкм и в настоящее время предназначен для работы в диапазоне длин волн 400–500 нм. [5]
Результаты с Марса
[ редактировать ]
В течение трех лет ШЕРЛОК и УОТСОН успешно собирали спектры и изображения минералов и органики на поверхности Марса. [6] [7] Используя изображения WATSON и ACI, было подтверждено, что пол ремесленника состоит из водно измененного основного материала различного магматического происхождения. [8] .Кроме того, WATSON использовался для сбора селфи марсохода Perseverance и вертолета Ingenuity. [9]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Вебстер, Гай (31 июля 2014 г.). «ШЕРЛОК для составления микрокарты минералов Марса и углеродных колец» . НАСА . Проверено 31 июля 2014 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Бигл, LW; и др. (2017). «Исследование SHERLOC для MARS 2020 (SHERLOC: сканирование обитаемой среды с помощью комбинационного рассеяния света и люминесценции на предмет органических и химических веществ, исследование 2020 года)» (PDF) . Ассоциация университетов космических исследований . Проверено 30 августа 2017 г.
- ^ Бхартиа, Рохит; Бигл, Лютер В.; ДеФлорес, Лорен; Эбби, Уильям; Раззелл Холлис, Джозеф; Укерт, Кайл; Моначелли, Брайан; Эджетт, Кеннет С.; Кеннеди, Меган Р.; Сильвия, Маргарита; Олдрич, Дэвид; Андерсон, Марк; Ашер, Сэнфорд А.; Бейли, Закари; Бойд, Керри (25 мая 2021 г.). «Сканирование обитаемой среды с помощью рамановского рассеяния света и люминесценции компании Perseverance для исследования органических и химических веществ (SHERLOC)» . Обзоры космической науки . 217 (4): 58. дои : 10.1007/s11214-021-00812-z . ISSN 1572-9672 .
- ^ «Следующий марсоход НАСА может привести к созданию более безопасных скафандров для астронавтов, исследующих Марс» . Новости Меркурия . 20 февраля 2018 года . Проверено 24 февраля 2018 г.
- ^ Бигл, Л.; Бхартия, Р.; Уайт, М.; ДеФлорес, Л.; Эбби, В.; Ву, Йен-Хун; Кэмерон, Б.; Мур, Дж.; Фрис, М. (1 марта 2015 г.). «ШЕРЛОК: сканирование жилой среды с помощью комбинационного рассеяния света и люминесценции на предмет органических и химических веществ». Аэрокосмическая конференция IEEE 2015 . стр. 1–11. дои : 10.1109/AERO.2015.7119105 . ISBN 978-1-4799-5379-0 . S2CID 28838479 .
- ^ Шеллер, Ева Л.; Раззелл Холлис, Джозеф; Кардарелли, Эмили Л.; Стил, Эндрю; Бигл, Лютер В.; Бхартиа, Рохит; Конрад, Памела; Укерт, Кайл; Шарма, Сунанда; Эльманн, Бетани Л.; Эбби, Уильям Дж.; Ашер, Сэнфорд А.; Бенисон, Кэтлин С.; Бергер, Ева Л.; Бейссак, Оливье (9 декабря 2022 г.). «Процессы водных изменений в кратере Езеро на Марсе — значение для органической геохимии» . Наука . 378 (6624): 1105–1110. дои : 10.1126/science.abo5204 . ISSN 0036-8075 .
- ^ Шарма, Сунанда; Роппель, Райан Д.; Мерфи, Эшли Э.; Бигл, Лютер В.; Бхартиа, Рохит; Стил, Эндрю; Холлис, Джозеф Раззелл; Сильестрем, Сандра; МакКаббин, Фрэнсис М.; Ашер, Сэнфорд А.; Эбби, Уильям Дж.; Оллвуд, Эбигейл К.; Бергер, Ева Л.; Блифельд, Бенджамин Л.; Бертон, Аарон С. (июль 2023 г.). «Разнообразные органо-минеральные ассоциации в кратере Езеро, Марс» . Природа . 619 (7971): 724–732. дои : 10.1038/s41586-023-06143-z . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 10371864 .
- ^ Вогсланд, Б.В.; Минитти, Мэн; Ках, ЛК; Ингст, РА; Эбби, В.; Бхартия, Р.; Бигл, Л.; Блифельд, БЛ; Кардарелли, Эль; Конрад, PG; Эджетт, К.; Хикман-Льюис, К.; Хаггет, Дж.; Имбеа, С.; Кеннеди, MR (ноябрь 2023 г.). «Наука и научно-техническая деятельность систем визуализации SHERLOC и WATSON в кратере Джезеро, Марс» . Наука о Земле и космосе . 10 (11). дои : 10.1029/2022EA002544 . ISSN 2333-5084 .
- ^ «Изобретательное селфи Настойчивости — наука НАСА» . science.nasa.gov . Проверено 8 июня 2024 г.
