Mini-TES

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Mini-TES на этапе сборки и отладки
Вид сзади на мачту (Pancam Mast Assembly) марсоходов миссии Mars Exploration Rover. На снимке можно видеть цилиндрический полый узел с закрытым смотровым окошком для Mini-TES

Miniature Thermal Emission Spectrometer (Mini-TES) (с англ. — «миниатюрный тепловой эмиссионный спектрометр») — инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье[1], используемый для определения состава объекта (обычно горной породы, камней) на расстоянии[1][2][3]. Проводя измерения в тепловой инфракрасной части электромагнитного спектра, он обладает способностью проникать сквозь слой пыли, которая характерна для поверхности Марса, что проблематично для дистанционных наблюдений. Mini-TES устанавливался на борту двух марсоходов-близнецов космического агентства NASA — «Спирите» (MER-A) и «Оппортьюнити» (MER-B), которые совершили посадку на Марс в январе 2004 года по программе Mars Exploration Rover[1].

Разработка

Изначально Mini-TES был разработан компанией Raytheon для Отдела Геологических Наук в Аризонском государственном университете[1]. Mini-TES — это миниатюрная версия теплового эмиссионного спектрометра (TES), который находился в составе космического аппарата Mars Global Surveyor, изучавший Марс с орбиты с 1997 по 2006 год[1]. Собранные данные TES помогли учёным выбрать места посадок для марсоходов «Спирит» (кратер Гусева) и «Оппортьюнити» (Плато Меридиана).

Устройство

Mini-TES охватывает спектральный диапазон 5-29,5 мкм[1][3]. Непосредственно для наблюдений применяется внутренний компактный телескоп системы Кассергена, расположенный точно под полой мачтой (Pancam Mast Assembly) марсохода[1]. Он имеет главное зеркало диаметром 6,35 см[1], светосилу f/12 и пространственное разрешение 8 и 20 мрад[3]. Режим с разрешением в 20 мрад используется для панорамного сканирования, а режим с 8 мрад для точечного[1]. В отличие от остальных инструментов, Mini-TES находится непосредственно внутри марсохода в «тепловом блоке с электроникой», а система зеркал, действуя по принципу перископа, через полую мачту перенаправляет свет внутрь к инструменту[1][2][3][4]. Система перенаправления света находится в цилиндрическом полом узле мачты рядом с основными камерами (Pancam, Navcam)[4]. Она состоит из двух зеркал, расположенных по отношению друг к другу под углом 45°[1][4]. Одно зеркало непосредственно у мачты закреплено и статично, а второе зеркало напротив смотрового окошка способно вращаться[4]. Это связано с тем, что по другую сторону от окошка установлена калибровочная мишень с заранее известными параметрами, что необходимо для температурных калибровок Mini-TES[4]. Если необходимо откалибровать инструмент, то второе зеркало поворачивается к мишени, оставаясь к первому зеркалу все под тем же углом в 45°. Смотровое окошко находится сзади цилиндрического полого узла и открывается благодаря круглой вращающейся шторке с графитовыми уплотнителями[4]. Для калибровки Mini-TES используются две мишени: первая мишень находится внутри цилиндрического полого узла, а вторая — снаружи, у солнечных батарей марсохода[1]. Интерферограмма собирается каждые две секунды и передается на компьютер марсохода, где выполняется быстрое преобразование Фурье, спектральное суммирование, сжатие без потерь и форматирование данных для последующей передачи на Землю[1]. Mini-TES имеет размеры 23,5 × 16,3 × 15,5 см и вес 2,4 кг[1][3], тогда как весь марсоход имеет массу 185 кг. Потребляемая мощность составляет 5,6 Вт[1][3].

На Марсе

Mini-TES использовался для идентификации перспективных горных пород и грунтов для последующего более тщательного изучения остальными научными инструментами марсоходов, а также для определения процессов, которые формируют марсианские породы[1]. Mini-TES измеряет инфракрасное излучение от выбранного камня или объекта, которое он излучает на 167 разных длинах волн, что даёт информацию о его составе. Одна из задач прибора — поиск полезных ископаемых, которые образуются при взаимодействии с водой (например, карбонаты, глины)[1][2]. Инструмент также способен смотреть ввысь, создавая температурные профили атмосферы Марса, рассчитывать концентацию поднятой пыли и водяного пара[1][2].

Научная команда изначально не рассчитывала, что Mini-TES марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити» переживут холодную марсианскую зиму, даже при условии, что сами марсоходы выживут. Считалось, что небольшой лучеразделитель из бромида калия (KBr), который был помещён в алюминиевый фитинг дал бы трещины из-за несогласованного коэффициента теплового расширения. Однако этого не произошло, и Mini-TES на обоих роверах пережил несколько марсианских зим, а Mini-TES «Спирита» продолжал периодически применяться для дистанционных наблюдений, вплоть до выхода марсохода из строя в 2010 году. Mini-TES марсохода «Оппортьюнити» не использовался с 2007 года и до конца миссии, так как мощная пылевая буря 2007 года забила пылью зеркала перенаправления света[5].

На борту марсоходов есть ещё два спектрометра (APXS и MIMOS II) иного типа, которые установлены на их манипуляторе. Они предоставляют дополнительную информацию о составе горных пород, однако для этого спектрометры необходимо поднести вплотную к изучаемому образцу.

Mini-TES может работать в паре с камерами Pancam для анализа окружающей местности.

  • Галерея
  • Внутреннее устройство системы перенаправления света, находящейся внутри полого цилиндрового узла мачты марсоходов миссии Mars Exploration Rover
    Внутреннее устройство системы перенаправления света, находящейся внутри полого цилиндрового узла мачты марсоходов миссии Mars Exploration Rover
  • Внешняя калибровочная мишень для инструмента Mini-TES
    Внешняя калибровочная мишень для инструмента Mini-TES
  • Композиционная карта концентрации гематита с места посадки марсохода «Оппортьюнити» — кратера Игл. Чем краснее оттенок, тем выше концентрация гематита. Снимок получен на основе данных Mini-TES с наложеннием на снимки камеры Pancam. Слева также виден спускаемый аппарат марсохода[6]
    Композиционная карта концентрации гематита с места посадки марсохода «Оппортьюнити» — кратера Игл. Чем краснее оттенок, тем выше концентрация гематита. Снимок получен на основе данных Mini-TES с наложеннием на снимки камеры Pancam. Слева также виден спускаемый аппарат марсохода[6]
  • Композиционное изображение от Mini-TES марсохода «Спирит» в кратере Гусева. Чем краснее оттенок, тем выше температура, а чем синее, тем соответственно холоднее
    Композиционное изображение от Mini-TES марсохода «Спирит» в кратере Гусева. Чем краснее оттенок, тем выше температура, а чем синее, тем соответственно холоднее

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Philip R. Christensen, Greg L. Mehall, Steven H. Silverman, Saadat Anwar, George Cannon, Noel Gorelick, Rolph Kheen, Tom Tourville, Duane Bates, Steven Ferry, Teresa Fortuna, John Jeffryes, William O’Donnell, Richard Peralta, Thomas Wolverton, Diana Blaney, Robert Denise, Joel Rademacher, Richard V. Morris, Steven Squyres. The Miniature Thermal Emission Spectrometer for the Mars Exploration Rovers. — P. 1-57. Архивировано 5 августа 2018 года.
  2. ↑ 1 2 3 4 Miniature Thermal Emission Spectrometer (Mini-TES) (англ.). NASA/JPL. Архивировано 2 марта 2017 года.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Mini-TES (англ.). NASA/JPL. (недоступная ссылка)
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Robert M. Warden, Mike Cross and Doug Harvison. Pancam Mast Assembly on Mars Rover. — 2004. — P. 263-276. Архивировано 5 августа 2018 года.
  5. ↑ Mars Exploration Rovers Update: Spirit Homes in on Winter Site as Opportunity Examines Victoria's Ring (англ.). The Planetary Society. Planetary.org. Архивировано 6 сентября 2012 года.
  6. ↑ Hematite Abundance Map at Echo  (англ.). NASA/JPL. Дата обращения: 5 августа 2018. Архивировано 15 мая 2021 года.

Ссылки