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The ChemCam Instrument Suite on the Mars Science Laboratory (MSL) Rover: Science Objectives and Mast Unit Description

机译:火星科学实验室(MSL)流动站上的ChemCam仪器套件:科学目标和桅杆单元说明

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摘要

ChemCam is a remote sensing instrument suite on board the “Curiosity” rover (NASA) that uses Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) to provide the elemental composition of soils and rocks at the surface of Mars from a distance of 1.3 to 7 m, and a telescopic imager to return high resolution context and micro-images at distances greater than 1.16 m. We describe five analytical capabilities: rock classification, quantitative composition, depth profiling, context imaging, and passive spectroscopy. They serve as a toolbox to address most of the science questions at Gale crater. ChemCam consists of a Mast-Unit (laser, telescope, camera, and electronics) and a Body-Unit (spectrometers, digital processing unit, and optical demultiplexer), which are connected by an optical fiber and an electrical interface. We then report on the development, integration, and testing of the Mast-Unit, and summarize some key characteristics of ChemCam. This confirmed that nominal or better than nominal performances were achieved for critical parameters, in particular power density (>1 GW/cm2). The analysis spot diameter varies from 350 μm at 2 m to 550 μm at 7 m distance. For remote imaging, the camera field of view is 20 mrad for 1024×1024 pixels. Field tests demonstrated that the resolution (∼90 μrad) made it possible to identify laser shots on a wide variety of images. This is sufficient for visualizing laser shot pits and textures of rocks and soils. An auto-exposure capability optimizes the dynamical range of the images. Dedicated hardware and software focus the telescope, with precision that is appropriate for the LIBS and imaging depths-of-field. The light emitted by the plasma is collected and sent to the Body-Unit via a 6 m optical fiber. The companion to this paper (Wiens et al. this issue) reports on the development of the Body-Unit, on the analysis of the emitted light, and on the good match between instrument performance and science specifications.
机译:ChemCam是“好奇号”漫游车(NASA)上的遥感仪器套件,它使用激光诱导击穿光谱(LIBS)提供火星表面1.3至7 m距离内土壤和岩石的元素组成,望远镜成像仪可返回高分辨率上下文和微图像,且距离大于1.16 m。我们描述了五种分析功能:岩石分类,定量成分,深度剖析,上下文成像和被动光谱。它们充当工具箱,解决了盖尔火山口的大多数科学问题。 ChemCam由桅杆单元(激光,望远镜,照相机和电子设备)和机身单元(光谱仪,数字处理单元和光学多路分解器)组成,它们通过光纤和电接口连接。然后,我们报告桅杆单元的开发,集成和测试,并总结ChemCam的一些关键特性。这证实了关键参数,特别是功率密度(> 1 GW / cm2 )达到了标称或优于标称的性能。分析点直径从2 m处的350μm到7 m处的550μm不等。对于远程成像,相机的视场为20 mrad(1024×1024像素)。现场测试表明,分辨率(〜90μrad)使得可以在各种图像上识别激光枪。这足以可视化激光发射坑以及岩石和土壤的纹理。自动曝光功能可优化图像的动态范围。专用的硬件和软件将望远镜聚焦,其精度适用于LIBS和成像景深。收集由等离子体发出的光,并通过6 m光纤将其发送到人体单元。本文的同伴(Wiens等人,本期)报告了人体单元的发展,发射光的分析以及仪器性能与科学规格之间的良好匹配。

著录项

  • 来源
    《Space Science Reviews》 |2012年第4期|95-166|共72页
  • 作者单位

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Laboratoire de Planétologie et Géodynamique Université Nantes-CNRS Nantes France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Institut d’Astrophysique Spatiale Université Paris Sud ampamp CNRS Orsay France;

    Applied Physics Laboratory Johns Hopkins University Laurel MD USA;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    Groupe d’Instrumentation Scientifique Observatoire Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux Univ. Bordeaux CNRS Floirac France;

    Space Science Institute Boulder CO USA;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Applied Research Associates Albuquerque NM USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    Thalès Optronique Sa Elancourt France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Laboratoire de Géologie de Lyon Université de Lyon-ENS de Lyon Lyon France;

    Groupe d’Instrumentation Scientifique Observatoire Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Thalès Optronique Sa Elancourt France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Géologie et Gestion des Ressources Minérales et énergétiques Univ. Lorraine-CNRS Vandœuvre France;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    U.S. Geological Survey Astrogeology Science Center Flagstaff AZ USA;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    Lunar and Planetary Institute Houston TX USA;

    Groupe d’Instrumentation Scientifique Observatoire Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Department of Physical Chemistry CEA DEN Gif-sur-Yvette France;

    Institut d’Astrophysique Spatiale Université Paris Sud ampamp CNRS Orsay France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Laboratoire de Planétologie et Géodynamique Université Nantes-CNRS Nantes France;

    Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes CNRS Toulouse France;

    Institut des Sciences de la Terre Université Grenoble 1-CNRS Grenoble France;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    Institut de Physique du Globe Paris France;

    Department of Physical Chemistry CEA DEN Gif-sur-Yvette France;

    NASA Ames Research Center Mountain View CA USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    University of New Mexico Albuquerque NM USA;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Centre National d’Etudes Spatiales Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Géosciences Environnement Toulouse CNRS Toulouse France;

    Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux Univ. Bordeaux CNRS Floirac France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Laboratoire de Planétologie et Géodynamique Université Nantes-CNRS Nantes France;

    Lab. de Minéralogie et Cosmochimie CNRS Museum National d’Histoire Naturelle Paris France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Jet Propulsion Laboratory California Institute of Technology Pasadena CA USA;

    Department of Physical Chemistry CEA DEN Gif-sur-Yvette France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

    Groupe d’Instrumentation Scientifique Observatoire Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie Univ. Paul Sabatier-CNRS-Obs. Midi-Pyrénées Toulouse France;

    Los Alamos National Laboratory Los Alamos NM USA;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Mars; Spectroscopy; LIBS; Instruments; Planetary surfaces; Chemical composition;

    机译:火星;光谱学;LIBS;仪器;行星表面;化学成分;

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