화성 탐사 로봇을 위한 소형 열 방출 분광계

극소형 열 배출 분광계(Mini➡) TES)는 화성 탐사 로봇을 둘러싼 현장의 광물학 및 열 물리학적 특성에 대한 원격 측정을 제공하고, 다른 탐사선 실험의 자세한 현장 측정을 위해 주요 대상으로 로봇을 안내합니다. 미니의 구체적인 과학적 목적 TES 조사는 (1) 암석과 토양의 광물학, (2) 선택된 토양 부위의 열 물리학적 특성을 결정하며, (3) 온도 프로파일, 먼지 및 물의 불투명도, 그리고 대기 하층 경계층의 수증기 농도를 결정한다. 더 미니➡TES는 9.99 cm-1의 스펙트럼 샘플 간격으로 5–29 μm(339.50 ~ 1997.06 cm-1)의 스펙트럼 범위를 커버하는 푸리에 변환 스펙트럼 측정기이다. 더 미니➡TES 망원경(TES 망원경)은 직경이 6.35㎝인 카세그레인 망원경으로, 음성 코일 모터 어셈블리에 장착된 평면 미켈슨 모션 미러에 전원을 공급한다. 입증된 공간 유산을 가진 단일 도이식 삼원 황산염(DTGS) 미 냉각 화력발전 검출기는 공간 분해능이 20 밀리 라디안을 제공한다. 작동된 필드 스톱은 시야를 8 밀리 라디안으로 줄일 수 있다. Mini➡TES는 로버의 Warm Electronics Box 내에 장착되어 있으며, 내부 망원경을 사용하여 팬캠 마스터 어셈블리(PMA)의 중공 샤프트를 올려다보고 지상 1.5m 높이에 위치한 PMA 헤드의 회전식 표고 스캔 미러를 통해 지형을 볼 수 있습니다. PMA는 공칭 수평선 위 30°에서 아래 50°까지의 전체 360° 방위 이동 및 시야를 제공합니다. 인터페로그램은 2초마다 수집되어 로버 컴퓨터로 전송되며, 여기서 고속 푸리에 변환, 스펙트럼 합금, 무손실 압축 및 데이터 포맷이 지구로 전송되기 전에 수행됩니다. 방사선 측정 보정은 절대 온도 ±0.1°C의 백금 서미스터 온도 센서로 계측된 2개의 보정 V² 그루브 검은색 차체 표적에 의해 제공됩니다. 보정 대상 하나는 PMA 헤드 내부에 위치하며, 두 번째는 로버 데크에 있습니다. 더 미니➡TES 온도는 -10°C에서 +30°C까지 교대로 변화할 것으로 예상되며, 대부분의 표면 구성 데이터는 장면 온도가 270K를 초과할 때 수집됩니다. 이러한 조건에서 두 개의 스펙트럼 합계에 대한 방사선 정밀도는 450 cm-1과 1500 cm-1 사이의 ±1.8 × 10-8 W cm-2 sr-1/cm-1이며, 더 짧은(300 cm-1) 파형 번호에서 ~4.2 × 10-8 W cm-2 sr-1/cm-1로 증가한다. 절대 복사 오차는 장면 온도가 결정될 파동 수 범위(1200–1600 cm-1)에서 ~1 × 10-8 W cm-2 sr-1/cm-1로 감소하여 <5 × 10-8 W cm-2 sr-1/cm-1>이 된다. 이러한 무작위 및 계통 방사 오류의 최악의 경우 합계는 270K의 실제 표면 온도에 대해 약 0.4K의 절대 온도 오차와 180K의 표면에 대해 약 1.5K의 절대 온도 오차에 해당한다. 더 미니➡TES는 20 µmrad 파노라마 모드와 8 µmrad 표적 모드로 운영되어 다양한 크기의 2차원 래스터와 3차원 초분광 이미지 큐브를 생성한다. 전체 미니➡TES 봉투 크기는 23.5 × 16.3 × 15.5 cm이고 질량은 2.40 kg이다. 전력 소비량은 평균 5.6W입니다. 더 미니➡TES는 애리조나 주립 대학교와 레이시온 산타 바바라 원격 센싱에 의해 개발되었다.

소형 열 방출 분광계(Mini)TES) (그림 1)는 화성 탐사 로봇을 둘러싼 장면에서 암석과 토양의 광물 성분, 표면 온도 및 대기 특성에 대한 원격 측정을 제공하기 위한 푸리에 변환 간섭계/분광계이다. 더 미니➡TES는 독특한 진동 스펙트럼 대역이 가장 잘 관찰되는 파장에서 고해상도 적외선 스펙트럼을 수집하여 규산염, 탄산염, 황산염, 인산염, 산화물, 수산화물을 포함한 모든 지질학적 물질의 결정 구조를 직접 확인할 수 있는 방법을 제공한다. 미니가 로버 주위의 장면을 촬영합니다. 두 개의 서로 다른 공간 스케일에서 TES를 실시하여 3차원 초분광 이미지 큐브를 생성합니다(그림 2). 이러한 원격 광물학 측정과 파노라마 카메라(Pancam)의 형태학 및 색상 데이터를 함께 사용하여 전체 탐사 로봇 계기 제품군의 자세한 연구를 위해 특정 관심 대상까지 로봇을 유도합니다 [Squyre et al., 2003]. Mini➡TES는 또한 대기 하층 경계층의 온도를 측정하고 부유 먼지, 수증기 얼음 및 수증기 불투명도에 대한 정보를 제공한다.

 

더 미니➡TES(Termal Emission Spectrometer, TES)는 미국 애리조나 주립 대학교(ASU)와 레이시온 산타 바바라 원격 감지(SBRS)가 화성 관찰자(MO)와 화성 글로벌 측량사(MGS) 임무를 위해 제작한 열 방출 분광계(TES)의 소형화 버전이다. 마스 옵서버는 1992년에 발사되었고 MOTES는 성공적으로 비행 데이터를 반환했다. 불행히도, 1993년에 우주선이 궤도 운행을 시작하려고 할 때 우주선 이상이 발생했다. Mars Global Surveyer는 1996년에 발사되었고, MGS TES는 1997년 9월에 우주선이 화성에 도착한 이후 우수한 데이터를 반환하고 있다 [Christensen et al., 2001a, 2001b; Bandfield et al., 2002; Smith et al., 2001a, 2000; Kieffer etus, 2001].

 ASU와 SBRS는 1995년 NASA 행성계 계측기 정의 및 개발(PIDDP) 및 내부 SBRS 자금후원 하에 TES의 고급 소형화 버전을 개발하기 시작했다 [슈엘러 등, 1997년]. 이러한 노력은 1996년 말에 하드웨어 시연으로 귀결되었고, 1997년 중반에 Mini➡가 출시되었다. TES는 NASA의 2001년 화성 착륙선 임무를 위해 제안된 아테나 전구체 실험(APEX)의 구성요소로 포함되었다. 2001년 랜더의 취소에 따라, 아테나 페이로드(Mini➡)는 미니아를 포함한다. TES는 화성 탐사 로봇(MER) 임무에 선발되었다.

 Mini➡의 구체적인 과학적 목적TES 조사는 (1) 암석과 토양의 광물학, (2) 선택된 토양 부위의 열 물리학적 특성을 결정하며 (3) 대기 하층부의 온도 프로파일, 먼지 불투명도, 수증기 불투명도 및 수증기 농도를 결정한다.