СуперКам
SuperCam — это набор инструментов дистанционного зондирования для миссии марсохода Perseverance на Марс в 2020 году , который выполняет дистанционный анализ горных пород и почв с помощью камеры, двух лазеров и четырех спектрометров для поиска органических соединений , которые могут содержать биосигнатуры прошлой микробной жизни на Марсе , если она когда-либо там существовала.
SuperCam был разработан в сотрудничестве между Научно-исследовательским институтом астрофизики и планетологии (IRAP [fr] ) Университета Тулузы во Франции, Французским космическим агентством ( CNES ), Лос-Аламосской национальной лабораторией , Университетом Вальядолида (Испания), Гавайским университетом и Университетами Страны Басков и Малаги в Испании. Главный исследователь — Роджер Винс из Лос-Аламосской национальной лаборатории . SuperCam — это улучшенная версия успешных инструментов ChemCam марсохода Curiosity , которые были модернизированы двумя различными лазерами и детекторами. [1] [2] [3] SuperCam используется совместно с системой наведения AEGIS (Autonomous Exploration for Gathering Increased Science), программой, которую помог разработать Ванди Верма , робототехник и инженер НАСА. [4]
В апреле 2018 года SuperCam вошел в завершающую стадию сборки и тестирования. Летная модель была установлена на марсоходе в июне 2019 года. Миссия марсохода была запущена 30 июля 2020 года. [5]
Инструменты
| СуперКам | Единицы/производительность [6] |
|---|---|
| Расположение | Мачта (электроника и спектрометры находятся внутри палубы) |
| Масса | 10,4 кг (23 фунта) |
| Власть | 17,9 Вт |
| Размеры | Приблизительно 38 см × 24 см × 19 см |
| Возврат данных | 15,5 мегабит на эксперимент |
| Максимальное рабочее расстояние | Красный лазер (LIBS): 7 м Зеленый лазер (Раман): 12 м |
Для измерения химического состава набор инструментов использует версию успешных инструментов ChemCam марсохода Curiosity , которые были модернизированы двумя различными лазерами и детекторами. [1] [2] [3] Инструменты SuperCam способны определять виды химических веществ, которые могут быть доказательством прошлой жизни на Марсе . SuperCam представляет собой набор различных инструментов, и сбор коррелированных измерений на цели может использоваться для непосредственного определения геохимии и минералогии образцов. [1] [7] [8]
В комплект входит несколько интегрированных инструментов: спектроскопия Рамана , флуоресцентная спектроскопия с временным разрешением (TRF) и спектроскопия отражения в видимом и инфракрасном диапазонах (VISIR) для получения предварительной информации о минералогии и молекулярной структуре рассматриваемых образцов, а также для прямого измерения органических соединений . [3] [2] Всего четыре дополнительных спектрометра, что делает комплект достаточно чувствительным для измерения следовых количеств химических веществ. [1] [7]
ЛИБС
Система дистанционной лазерно-индуцированной спектроскопии пробоя (LIBS) испускает лазерный луч длиной 1064 нм для исследования целей размером с рисовое зерно с расстояния более 7 метров, что позволяет марсоходу изучать цели, находящиеся за пределами досягаемости его руки. [6] [7] [8] Луч испаряет крошечное количество камня, создавая горячую плазму . Затем SuperCam измеряет цвета света в плазме, которые дают подсказки об элементном составе цели. [2] [7] Его лазер также способен дистанционно очищать поверхностную пыль, предоставляя всем его приборам четкое представление о целях. [6] [7] Блок LIBS содержит три спектрометра. Два из них обрабатывают видимую и фиолетовую часть спектров VISIR, в то время как ИК-часть регистрируется на мачте. [9]
Рамановская спектроскопия
Спектрометр Раман SuperCam (на 532 нм) исследует цели на расстоянии до 12 м от марсохода. В методе спектроскопии Рамана 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 возвращенный свет Рамана, можно определить идентичность минералов. [10] [11]
ИК-спектрометр
Инфракрасный спектрометр , предоставленный Францией, работает в ближнем инфракрасном диапазоне (от 1,3 до 2,6 микрометров) и его фотодиоды , или детекторы, охлаждаются небольшими термоэлектрическими охладителями, чтобы гарантировать, что они работают в диапазоне температур от −100 °C до −50 °C в любое время. [9] Этот прибор проанализирует многие глинистые минералы и поможет раскрыть историю жидкой воды на Марсе . [1] Типы глинистых минералов и их распространенность дают подсказки о природе присутствовавшей воды, была ли она пресной или соленой, с кислым или нейтральным pH , была ли она ледяной или теплой, и присутствовала ли вода в течение длительного периода времени. [1] Это ключевые вопросы для понимания того, насколько пригодной для жизни была поверхностная среда в далеком прошлом.
Камера/телескоп/микрофон
Оптическая камера SuperCam получает цветные изображения высокого разрешения исследуемых образцов, 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 оснащена микрофоном для записи первых аудиозаписей с поверхности Марса. [1] Микрофон той же модели (Knowles Corp EK), что и те, которые летали на Марс на Mars Polar Lander 1998 года и на Phoenix Lander 2007 года . [7] Однако ни одна из миссий не смогла записать звуки. [7]
Спектрометры – Таблица
Детекторы всех четырех спектрометров охлаждаются до температуры чуть ниже 0 °C с помощью термоэлектрических охладителей. Фотодиоды для инфракрасного (ИК) спектрометра дополнительно охлаждаются до температуры от −100 °C до −50 °C в любое время. [9]
| Спектрометр [9] | Ультрафиолетовая область | Фиолетовый регион | Видимая область | Инфракрасная (ИК) область |
|---|---|---|---|---|
| Тип | Черни-Тернер | Черни-Тернер | Передача инфекции | Акустооптические перестраиваемые фильтры (AOTF) |
| Расположение | Тело | Тело | Тело | Мачта |
| Функция | ЛИБС | LIBS и VISIR (видимый и ИК) | Раман, LIBS, VISIR | ВИЗИР |
| Детектор | ПЗС | ПЗС | МКГД | Фотодиод |
| Диапазон (нм) | 240–340 | 385–475 | 535–855 | 1300–2600 |
| Количество каналов | 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
- ^ abcdefg Обновление «SuperCam»: многоцелевой инструмент готовится к запуску на Марс в 2020 году. Роджер Винс, Планетарное общество . 27 апреля 2018 г.
- ^ abcd Обновление марсохода NASA Mars 2020: SuperCam обнаружит органические материалы. Химаншу Гоенка, International Business Times . 26 сентября 2017 г.
- ^ abc SuperCam – Для ученых. NASA, Mars 2020 Rover. Получено 7 июля 2018 г.
- ^ Фрэнсис, Рина; Эстлин, Тара; Доран, Дж; Джонстон, Сансия; Гейнс, Д; Верма, Ванди; Берл, М; Фриденванг, Дж; Монтаньо, С; Винс, Р; Шаффе, С; Гасно, О; ДеФлорес, Л; Блейни, Д ; Борнштейн, Бен (июнь 2017 г.). «Автономное наведение AEGIS для ChemCam на научной лаборатории Марса: развертывание и результаты первоначального использования научной группой». Научная робототехника . 2 (7): 4582. doi : 10.1126/scirobotics.aan4582 . ПМИД 33157897.
- ^ "Mars 2020 Rover Gets a Super Instrument". jpl.nasa.gov . Jet Propulsion Laboratory. 2 июля 2019 г. Получено 2 июля 2019 г.
На этом снимке, сделанном 25 июня 2019 г., инженеры устанавливают прибор SuperCam на марсоход Mars 2020.
- ^ abcd SuperCam Архивировано 07.05.2019 на Wayback Machine . NASA, Mars 2020 Rover. Получено 7 июля 2018 г.
- ^ abcdefg 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.
- ^ ab Марсоход Mars 2020 Rover демонстрирует новые спектральные возможности благодаря новой камере SuperCam. Optical Society of America. Опубликовано PhysOrg . 25 сентября 2017 г.
- ^ abcd Набор 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, DJ (1989). Практическая Рамановская спектроскопия . Springer-Verlag . 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; Синк, Джанфеличе; Берд, Бенджамин; Эштон, Лорна; Батлер, Холли Дж. (апрель 2016 г.). «Использование спектроскопии Рамана для характеристики биологических материалов». Nature Protocols . 11 (4): 664–87. doi :10.1038/nprot.2016.036. PMID 26963630. S2CID 12315122 . Получено 22.05.2017 .
Внешние ссылки
- Домашний сайт Mars 2020
