SuperCam - LESIA - Паризька обсерваторія
Вівторок, 23 червня 2020 р., Жан-Мішель Рісс
Місія в березні 2020 року
У липні 2020 року відбудеться виліт наступної марсіанської місії NASA - Mars2020. На борту марсохода Perseverance проводить пошук слідів викопного життя та виявлення зразків, які можуть повернутися на Землю в майбутніх місіях. Щодо наполегливості, прилад SuperCam - це швейцарський армійський ніж космосу, який дозволяє аналізувати марсіанський грунт.
Інструмент SuperCam
Серед 7 наукових приладів місії Mars2020 є прилад SuperCam, спільно розроблений набором лабораторій (IRAP, LESIA, LATMOS, LAB, IAS, ISAE), французьких та американських університетів та промисловців (LANL). Він зможе виміряти хімічний склад гірських порід, знімаючи їх лазером (техніка LIBS), і цього разу зробить кольорове зображення. SuperCam зможе виявляти мінерали та органічні речовини за допомогою раманівської та інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії. Різні методи працюють на відстані: до 7 м для LIBS, 12 м для Рамана та до горизонту для ІЧ-спектроскопії та візуалізації. Раман покладається на імпульсний промінь при 532 нм та нееластичне розсіяння фотона більшої довжини хвилі (емісія Стокса). ІЧ-спектроскопія охоплює спектральну смугу 1,3 мкм - 2,6 мкм.
Прилад SuperCam складається з трьох модулів (щогловий блок, корпусний блок та калібрувальні мішені). Щогловий вузол (MU), що постачається Францією, інтегрований на щоглу марсохода, що дозволяє цілепокласти цілі на 360 ° за азимутом та ± 90 ° у висоту. Він складається з телескопа, одиничного імпульсного лазера на 1064 нм або 532 нм, кольорової візуалізації, інфрачервоного спектрометра та електронної коробки, яка управляє цими різними підсистемами. Корпусний блок (BU) постачається в США. Він розміщений в корпусі ровера і містить три спектрометри, що охоплюють спектральні смуги 245 - 340 нм, 340 - 465 нм і 536 - 800 нм. ПЗЗ-детектор цієї останньої спектральної смуги посилюється для отримання раманівського сигналу. Калібрувальні мішені надані Університетом Вальядоліда в Іспанії. MU і BU пов'язані багатомодовим оптичним волокном. Характеристики ІЧ-спектрометра та кольорової камери отримує лише МО, аналізи LIBS та Раманова аналізу розподіляються між МУ та БУ.
Інфрачервоний спектрометр
Концепція інфрачервоного спектрометра, розроблена в LESIA та LATMOS, отримує переваги завдяки значній спадщині приладів SPICAM та SPICAV на європейських місіях Mars Express та Venus Express. Спектральний відбір виконується акустооптичним фільтром (AOTF). Принцип AOTF полягає у дифракції падаючого пучка на акустичній хвилі, створеній у двозаломлюючому кристалі (тут у TeO2, режим Брегга). Акустична хвиля генерується шляхом прикладання радіочастоти (ВЧ) до перетворювача, прилиплого до кристала. Це виробляє модуляцію показника заломлення кристала. Коли РЧ-частота змінюється, дифракційна довжина хвилі змінюється. Тому спектр отримують тимчасово, скануючи радіочастотну смугу.
Ця технологія дає можливість розробити компактний, легкий спектрометр без рухомих частин. Для SuperCam збіжний пучок, що подається через сплітер, колімується на вході AOTF. Порядок 0 і два дифракційні порядки фокусуються лінзою. У цій фокальній площині розміщують світлову пастку, щоб уникнути розсіяного світла в інструменті. Інші два порядки переглядаються на виділених HdCdTe фотодіодах за допомогою релейної оптики.
Позиціонування податкової служби в SuperCam
Залучення LESIA
LESIA бере активну участь як у розробці інфрачервоного спектрометра (IRS), за який він відповідає, так і на рівні щоглового блоку завдяки науковим внескам, участі в управлінні, відповідальності за системну інженерію, термічному, механічному аналізі та певних випробуваннях приладів.
Блок-схема інструментів SuperCam IRS
Календар
Модель EQM інфрачервоний спектрометр був поставлений влітку 2017 року для інтеграції та тестування в EQM Mast Unit. У лютому 2018 року EQM Mast Unit повернувся до LESIA для калібрування всього інфрачервоного тракту, а потім був доставлений до Національної лабораторії Лос-Аламоса для зчеплення з блоком тіла. Перші спектри на зразках гірських порід були отримані з дуже обнадійливими загальними показниками. Потім відбулася інтеграція польових моделей, і прилад був доставлений до IRAP в березні 2019 року. Що стосується EQM, то модель польоту Mast Unit повернулася до Медона в травні 2019 року для калібрування інфрачервоного каналу в нових об'єктах CTS. Весь прилад SuperCam був доставлений в JPL для інтеграції на ровер Perseverance і буде запущений на Марс у липні 2020 року.
Висновок
Кожна космічна місія на Марс вчить нас трохи більше про історію цієї планети, а також про фізико-хімічні процеси, що зробили її придатною для життя, і загалом за прикладом Землі, у ці перші моменти, які визначать екзобіологічний потенціал планети . Наступні місії, зокрема проект "Марс 2020", обіцяють бути багатими науковими відгуками і дозволять нам готувати пілотовані місії на Марс.