PFS – Mars Express

PFS – Mars Express

Bloki zbudowane w CBK PAN

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 02.03.2005 / strona 1



Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express

Interferometr Michelsona




Dwa typy pomiarów za pomocą spektrometrów

fourierowskich









Zalety spektrometrów fourierowskich:

•Wysoka czułość optyczna,

•Wysoka czułość energetyczna,

•Pomiar całego spektrum w tym samym momencie,

•Rozdzielczość ograniczona przede wszystkim przesuwem zwierciadła,

•Duży zakres spektralny ograniczony przede wszystkim możliwościami zastosowanego detektora,

•Możliwośc bezpośredniej obróbki matematycznej na sygnale z uwzględnieniem charakterystyki przyrządu.

Wady spektrometrów fourierowskich:

•Złożoność konstrukcji



Przykład spektrometru fourierowskiego -

egzemplarz prototypowy (laboratoryjny) wykonany dla

misji CESAR



Założenia dla PFS:

•Dwa kanały pomiarowe: SW 1.2 -5.0m, LW 5-50 m, lub SW 2000-8000 cm-1, LW 230-2000 cm-1

•Rozdzielczość spektralna 2cm -1,

•Pole widzenia 2 deg,

•Detektory: SW PbSe, 0,7x0,7mm, NEP 1*10-12 W/Hz^.5, LW LiTaO3,1.4 mm, 4* 10-10 W/Hz^.5

•Interferometr typu „double pendulum”, zwierciadła „cubic corner reflectors”,

•Ruch zwierciadeł +/- 15mm, zmiana drogi optycznej 5mm

•Czas pomiaru 4.5sek,

•Interferogram dwustronny, SW 16384 próbki / 608nm, LW 4096 próbek / 2432nm,

•Laser referencyjny : dioda laserowa stabilizowana termicznie 1216 nm, zero-cross detection

•Spektrogram: SW 8192 punkty, LW 2048 punktów, dynamika 6000 poziomów,

•Obróbka FFT na pokładzie SW 3.35sek, LW 0.83sek, pamięć 32Mbits,

•Masa około 30kg, z czego 20kg to blok interferometru,

•Pobór mocy około 40W




Artystyczna wizja satelity Mars Express







Aparatura naukowa umieszczona na satelicie Mars

Express




Start 2 czerwca 2003 z Bajkonuru

Wejście na orbitę marsjańską 24 grudnia 2003

Oddzielenie się lądownika Beagle 19

grudnia 2003




Planetary Fourier Spectrometer (PFS) Mars Express Mission

Motion control

Main Controller of Fourier Spectrometer

Temp.

Deep Space

BlackBody

Calibration Lamp

Scanner InterferometerOptics

Moving

Mirror

Block/Unblock Systems

Power SupplyUnit

HPCPrimary Power

Satellite’s Main Computer (OBDH)Satellite’s HK

Temp.

SampleTrigger

ZeroCross

Detector

Low PassFilters High

accuracyA/D

Converters

GainControls

Digital SignalProcessor

Mass MemoryOn-BoardTelemetry

On-BoardCommands

HouseKeepingSystem






Interferometr spektrometru fourierowskiego PFS




Bloki elektroniki (interferometru z lewej, procesora centralnego powyżej) spektrometru fourierowskiego PFS




System blokowania interferometru spektrometru fourierowskiego PFS




Interferometr

Centralny procesor

Zasilacz

Skaner




Basic technical parameters of the scanner

dimensions 259x180x175.5 mm,mass 3,5 kg,diameter of the entrance window 88 mm,diameter of the exit window 78 mm,number of pre-defined positions 8,

measurement positions nadir,±12.50,±250,calibration positions SWC, LWC, cold space,

power consumption:normal or sleeping mode 0.5 W,calibration mode 4 W,mirror positioning mode 5.5 W




SCANER FIELD OF VIEW

25░

88

148

+Z

+X

COLD SPACE

Pt100Pt100

43░

25░12.5░12.5░




Testy skanera spektrometru fourierowskiego PFS


• We have found methane and formaldehyde in the atmosphere of Mars. Methane can be a biomarker

• The map of water vapour close to the surface largely matches the methane map.

• Methane is correlated with formaldehyde, which should be simply considered as oxidised methane (iron oxides are efficient catalysers)

• The correlation between water vapour, methane and possible underground acquifers (Mars Odyssey) points to a common underground source for water and methane.



Ostatnie wyniki ogłoszone przez PI eksperymentu PFS, prof. Vittorio Formisano na konferencji w ESA/ESTEC 25 lutego 2005

Documents

PFS – Mars Express