Chemický a kamerový komplex - Chemistry and Camera complex - Wikipedia

Interní spektrometr (vlevo) a laserový dalekohled (vpravo) pro stožár
Msl laser 466x248.gif

Chemický a kamerový komplex (ChemCam) je sada nástrojů pro dálkový průzkum Země Mars pro Zvědavost rover. Jak název napovídá, ChemCam je ve skutečnosti dva různé nástroje kombinované jako jeden: a laserem indukovaná poruchová spektroskopie (LIBS) a dalekohled Remote Micro Imager (RMI). Účelem nástroje LIBS je poskytnout elementární složení horniny a půdy, zatímco RMI poskytne vědcům ChemCam obrazy s vysokým rozlišením oblastí vzorkování hornin a půdy, na které LIBS cílí.[1] Přístroj LIBS může zaměřit vzorek horniny nebo půdy až do vzdálenosti 7 m (23 stop) a odpařit jeho malé množství asi 30 5 nanosekundovými impulsy z 1067nm infračervený laser a poté pozorovat spektrum světla vyzařovaného odpařenou horninou.[2]

Přehled

ChemCam má schopnost zaznamenávat až 6 144 různých vlnových délek ultrafialového, viditelného a infračerveného světla.[3] Detekce koule světelné plazmy se provádí ve viditelném, blízkém UV a blízkém infračerveném rozsahu mezi 240 nm a 800 nm.[1] První počáteční laserové testování ChemCam od Zvědavost na Marsu bylo provedeno na skále, N165 („Korunovační“ skála), blízko Bradbury přistání 19. srpna 2012.[4][5][6]

Za použití stejné optiky kolekce poskytuje RMI kontextové obrazy analytických míst LIBS. RMI rozlišuje objekty 1 mm (0,039 palce) ve vzdálenosti 10 m (33 ft) a má zorné pole pokrývající v této vzdálenosti 20 cm (7,9 palce).[1] RMI se také používá k pořizování snímků vzdálených geologických prvků a krajiny.[7]

Sada nástrojů ChemCam byla vyvinuta Národní laboratoř Los Alamos a Francouzi CESR laboratoř.[1][8][9] Letový model stožárové jednotky byl dodán z francouzštiny CNES na Národní laboratoř Los Alamos.[10]

Instrumentace

Laserem indukovaná poruchová spektroskopie

Mozaika pěti snímků ChemCam RMI (vpravo) skály „Chantrey“, zbarvená pomocí pravého obrazu MastCam (M-100) (vlevo). Uznání: NASA / JPL / LANL / MSSS / Justin Cowart

ChemCam označuje první použití laserem indukované poruchové spektroskopie (LIBS ) jako součást planetární vědecké mise.[11][12] Laser je umístěn na stožáru Zvědavost rover a zaostřený dalekohledem, který také leží na stožáru, zatímco spektrometr je umístěn v těle roveru. Laser obvykle vystřelí 30 výstřelů v jednom bodě, přičemž pro každý výstřel laseru shromáždí spektroskopická měření z odpařené horniny a odebere vzorky více bodů na vybraný cíl. Pro pozorování skalního podloží je prvních 5 výstřelů bodu zahozeno, protože jsou považovány za kontaminované marťanským prachem.[13] Zbývající záběry jednoho bodu se zprůměrují pro výpočty chemického složení.[11][12][14] Je běžné, že na daném cíli je 9 nebo 10 bodů analýzy, ale není tomu tak vždy. Některé terče mají jen 4 body, zatímco jiné terče mají 20 bodů.

Vzdálená mikroobrazovka

Remote Micro-Imager se používá především k pořizování černobílých obrázků cílů ChemCam s vysokým rozlišením pro kontext a dokumentaci.[15] Obvykle je snímek sledovaného cíle zachycen před a po vystřelení laseru. Laser často vytváří "LIBS jámy", které mohou být viditelné v RMI, aby ukázaly, kde laser konkrétně vzorkoval konkrétní cíl. Rozlišení RMI je vyšší než u černobílé navigační kamery (navcam) a barevných kamer u stožáru (mastcam).

Dálkové zobrazování

Vzdálená mikrokamera (RMI) se primárně používá k získávání detailních snímků cílů vzorkovaných společností ChemCam, ale lze ji také použít ke shromažďování snímků vzdálených výchozů a krajiny ve vysokém rozlišení.[7] RMI má vyšší prostorové rozlišení než kamera mastcam M100, což je barevná kamera také schopná zobrazovat blízké objekty nebo vzdálené geologické prvky.[7] RMI byla misí využívána k průzkumu nadcházejícího terénu i k zobrazování vzdálených prvků, jako je okraj Kráter Gale.

Vědecké příspěvky

ChemCam byl použit ve spojení s dalšími nástroji Zvědavost rover, aby pokročilo v porozumění chemickému složení hornin a půd Mars. LIBS umožňuje detekovat a kvantifikovat hlavní oxidy: SiO2Al2Ó3, FeOT, MgO, TiO2CaO, Na2O a K.2O terčové podloží.[16][17][18] Existují rozlišitelné geologické jednotky určené z orbitálních analýz, které byly potvrzeny zprůměrovanými kompozicemi podloží stanovenými z ChemCam a dalších nástrojů na palubě Curiosity.[19] ChemCam také kvantifikoval chemii půdy. ChemCam viděl v kráteru Gale dva odlišné typy půdy: jemnozrnný mafický materiál, který je více reprezentativní pro globální Marťanské půdy nebo prach a hrubozrnný felsický materiál, který pochází z místního podloží kráteru Gale.[20] ChemCam má schopnost měřit vedlejší nebo stopové prvky, jako je lithium, mangan, stroncium a rubidium.[21][22] ChemCam naměřil MnO až 25% hmot. Ve výplních zlomenin, což naznačuje, že Mars byl kdysi více okysličujícím prostředím[21].   

snímky

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d „MSL Science Corner: Chemistry & Camera (ChemCam)“. NASA / JPL. Citováno 9. září 2009.
  2. ^ Wiens, Roger C .; Maurice, Sylvestre; Barraclough, Bruce; Saccoccio, Muriel; Barkley, Walter C .; Bell, James F .; Bender, Steve; Bernardin, John; Blaney, Diana; Blank, Jennifer; Bouyé, Marc (01.09.2012). „Sada nástrojů ChemCam na laboratoři Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Body Unit and Combined System Tests“. Recenze vesmírných věd. 170 (1): 167–227. doi:10.1007 / s11214-012-9902-4. ISSN  1572-9672.
  3. ^ „Roverův laserový přístroj zachycuje první marťanský rock“. 2012. Archivovány od originál dne 21. 8. 2012. Citováno 2012-08-20.
  4. ^ Webster, Guy; Agle, D.C. (19. srpna 2012). „Zpráva o stavu vědecké laboratoře Mars / kuriozitní mise“. NASA. Citováno 3. září 2012.
  5. ^ Personál. "'Korunovace „Skála na Marsu“. NASA. Citováno 3. září 2012.
  6. ^ Amos, Jonathan (17. srpna 2012). „Nasa Curiosity rover se chystá zapálit marťanské kameny“. BBC novinky. Citováno 3. září 2012.
  7. ^ A b C Le Mouélic, S .; Gasnault, O .; Herkenhoff, K. E .; Bridges, N. T .; Langevin, Y .; Mangold, N .; Maurice, S .; Wiens, R. C .; Pinet, P .; Newsom, H. E .; Deen, R. G. (2015-03-15). „Vzdálená mikro-kamera ChemCam v kráteru Gale: Recenze prvního roku operací na Marsu“. Icarus. Zvláštní vydání: První rok MSL. 249: 93–107. doi:10.1016 / j.icarus.2014.05.030. ISSN  0019-1035.
  8. ^ Salle B .; Lacour J. L .; Mauchien P .; Fichet P .; Maurice S .; Manhes G. (2006). „Srovnávací studie různých metodik pro kvantitativní analýzu hornin pomocí laserem indukované spektroskopie v simulované marťanské atmosféře“ (PDF). Spectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy. 61 (3): 301–313. Bibcode:2006AcSpe..61..301S. doi:10.1016 / j.sab.2006.02.003.
  9. ^ Wiens R.C .; Maurice S. (2008). „Opravy a vysvětlení, novinky týdne“. Věda. 322 (5907): 1466. doi:10.1126 / science.322.5907.1466a. PMC  1240923.
  10. ^ Stav ChemCam duben 2008 Archivováno 09.11.2013 na Wayback Machine. Národní laboratoř Los Alamos.
  11. ^ A b „Předletová kalibrace a počáteční zpracování dat pro přístroj ChemCam laserem indukovanou poruchovou spektroskopii na roveru Mars Science Laboratory“. Spectrochimica Acta Část B: Atomová spektroskopie. 82: 1–27. 2013-04-01. doi:10.1016 / j.sab.2013.02.003. ISSN  0584-8547.
  12. ^ A b Maurice, S .; Clegg, S. M .; Wiens, R. C .; Gasnault, O .; Rapin, W .; Forni, O .; Cousin, A .; Sautter, V .; Mangold, N .; Deit, L. Le; Nachon, M. (2016-03-30). „Činnosti a objevy ChemCam během nominální mise Mars Science Laboratory v kráteru Gale na Marsu“. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 31 (4): 863–889. doi:10.1039 / C5JA00417A. ISSN  1364-5544.
  13. ^ Meslin, P.- Y .; Gasnault, O .; Forni, O .; Schroder, S .; Cousin, A .; Berger, G .; Clegg, S. M .; Lasue, J .; Maurice, S .; Sautter, V .; Le Mouelic, S. (2013-09-27). „Diverzita půdy a hydratace, jak ji pozoroval ChemCam v kráteru Gale na Marsu“. Věda. 341 (6153): 1238670–1238670. doi:10.1126 / science.1238670. ISSN  0036-8075.
  14. ^ Maurice, S .; Wiens, R. C .; Saccoccio, M .; Barraclough, B .; Gasnault, O .; Forni, O .; Mangold, N .; Baratoux, D .; Bender, S .; Berger, G .; Bernardin, J. (2012). „Sada nástrojů ChemCam v laboratoři Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Vědecké cíle a popis stožárové jednotky“. Recenze vesmírných věd. 170 (1–4): 95–166. doi:10.1007 / s11214-012-9912-2. ISSN  0038-6308.
  15. ^ Maurice, S .; Wiens, R. C .; Saccoccio, M .; Barraclough, B .; Gasnault, O .; Forni, O .; Mangold, N .; Baratoux, D .; Bender, S .; Berger, G .; Bernardin, J. (2012). „Sada nástrojů ChemCam v laboratoři Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Vědecké cíle a popis jednotky stožáru“. Recenze vesmírných věd. 170 (1–4): 95–166. doi:10.1007 / s11214-012-9912-2. ISSN  0038-6308.
  16. ^ „Předletová kalibrace a počáteční zpracování dat pro laserový analyzátor rozpadu spektrometrie ChemCam na roveru Mars Science Laboratory“. Spectrochimica Acta Část B: Atomová spektroskopie. 82: 1–27. 2013-04-01. doi:10.1016 / j.sab.2013.02.003. ISSN  0584-8547.
  17. ^ Maurice, S .; Clegg, S. M .; Wiens, R. C .; Gasnault, O .; Rapin, W .; Forni, O .; Cousin, A .; Sautter, V .; Mangold, N .; Deit, L. Le; Nachon, M. (2016-03-30). „Činnosti a objevy ChemCam během nominální mise Mars Science Laboratory v kráteru Gale na Marsu“. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 31 (4): 863–889. doi:10.1039 / C5JA00417A. ISSN  1364-5544.
  18. ^ Maurice, S .; Wiens, R. C .; Saccoccio, M .; Barraclough, B .; Gasnault, O .; Forni, O .; Mangold, N .; Baratoux, D .; Bender, S .; Berger, G .; Bernardin, J. (2012). „Sada nástrojů ChemCam v laboratoři Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Vědecké cíle a popis stožárové jednotky“. Recenze vesmírných věd. 170 (1–4): 95–166. doi:10.1007 / s11214-012-9912-2. ISSN  0038-6308.
  19. ^ Frydenvang, J .; Mangold, N .; Wiens, R. C .; Fraeman, A. A .; Edgar, L. A .; Fedo, C. M .; L'Haridon, J .; Bedford, C. C .; Gupta, S .; Grotzinger, J. P .; Bridges, J. C. (2020). „Chemostratigrafie formování Murray a role diageneze ve Vera Rubin Ridge v kráteru Gale na Marsu, jak bylo pozorováno nástrojem ChemCam“. Journal of Geophysical Research: Planets. 125 (9): e2019JE006320. doi:10.1029 / 2019JE006320. ISSN  2169-9100.
  20. ^ Meslin, P.- Y .; Gasnault, O .; Forni, O .; Schroder, S .; Cousin, A .; Berger, G .; Clegg, S. M .; Lasue, J .; Maurice, S .; Sautter, V .; Le Mouelic, S. (2013-09-27). „Diverzita půdy a hydratace, jak ji pozoroval ChemCam v kráteru Gale na Marsu“. Věda. 341 (6153): 1238670–1238670. doi:10.1126 / science.1238670. ISSN  0036-8075.
  21. ^ A b Lanza, Nina L .; Wiens, Roger C .; Arvidson, Raymond E .; Clark, Benton C .; Fischer, Woodward W .; Gellert, Ralf; Grotzinger, John P .; Hurowitz, Joel A .; McLennan, Scott M .; Morris, Richard V .; Rice, Melissa S. (2016). "Oxidace manganu ve starověkém kolektoru, formace Kimberley, kráter Gale, Mars". Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 43 (14): 7398–7407. doi:10.1002 / 2016 GL069109. ISSN  1944-8007.
  22. ^ Payré, V .; Fabre, C .; Cousin, A .; Sautter, V .; Wiens, R. C .; Forni, O .; Gasnault, O .; Mangold, N .; Meslin, P.-Y .; Lasue, J .; Ollila, A. (2017). „Alkalické stopové prvky v kráteru Gale na Marsu s ChemCam: Aktualizace kalibrace a geologické důsledky“. Journal of Geophysical Research: Planets. 122 (3): 650–679. doi:10.1002 / 2016JE005201. ISSN  2169-9100.

externí odkazy