Отдел физики планет и малых тел
Солнечной системы


Лунный инфракрасный спектрометр (ЛИС)
и телевизионная камера рабочего поля манипулятора (ТВ РПМ)

 

Научный руководитель: Кораблев О.И.
Ведущий по прибору: Иванов А.Ю.

 

Вначале 2000 годов в ИКИ РАН для космического аппарата «Марс-Экспресс» был предложен компактный акусто-оптический спектрометр СПИКАМ ИК для исследования атмосферы Марса (Bertaux et al., 2003; Korablev et al., 2002, 2006). Позднее его усовершенствованная версия СПИКАВ ИК была поставлена на аппарат «Венера-Экспресс» (Korablev et al., 2012). На базе этих спектрометров в настоящий момент разрабатывается спектрометр для исследования поверхности Луны для спускаемых аппаратов «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс».

ИК-спектры поверхности будут впервые исследованы на посадочном аппарате (на макромасштабе). Спектральный диапазон лунного инфракрасного акустооптического спектрометра (ЛИС) оптимизирован для обнаружения различных форм воды. Эти измерения будут сопоставлены с глобальными картами Чандраян-1 (и с орбитальными наблюдениями планируемой миссии «Луна-Глоб»).

Спектральный диапазон ЛИС оптимален для детектирования H2O/OH минералов и наиболее приемлемой в этом плане будет полоса ~3 мкм.

 

Основные научные задачи спектрометра ЛИС будут включать:
• Определение степени гидратации реголита в окрестности посадочного аппарата,
• Определения формы гидратации (OH, связанная вода, лед),
• Определение изменений гидратации поверхности в зависимости от цикла освещенности Солнцем,
• Исследование минералогического состава грунта,
• Поддержка выбора образцов для анализа другими приборами посадочного аппарата.

 

Общий вид прибора ЛИС:

ЛИС-ТВ-РПМ в сборке (слева), оптический блок ЛИС (в центре), блок электроники ЛИС (справа)

 

Прибор ЛИС будет установлен на манипулятор в поле зрения (45°) телевизионных камер рабочего поля манипулятора (ТВ-РПМ).


Общий вид установки прибора ЛИС-ТВ-РПМ на манипулятор посадочного модуля

 

Технические характеристики прибора ЛИС:

Спектральный диапазон

1,15 - 3,3 мкм

Спектральное разрешение

лучше, чем 25 см-1

Поле зрения

Тип фотоприёмного устройства

InAs (Hamamatsu P10090-21), охладитель Пельтье, 2-каскада.
Размер Ø1 мм

Диапазон рабочих температур

-40°С до + 20ºС

Диапазон допустимых температур

-60°С до +60°С

Выходной интерфейс

RS-485

Габариты прибора

170х65х76 (оптический блок)
170х65х76 мм 84х84х55 мм (блок электроники)

Масса
оптического блока с межблочным кабелем:
блока электроники:


0,9 кг
0,4 кг

 

Прибор будет наводиться на различные участки грунта, анализируя их спектр (будет построен так называемый "куб изображений"). Спектрометр работает на принципе последовательного сканирования спектра.


Куб изображений. Каждой точке изображения будет сопоставлен ряд спектров

 

На данный момент (2013 год) производится испытания лабораторного макета, технологического образца, термовакуумные испытания с целью расширения диапазона температур хранения акустооптического перестраиваемого фильтра, наблюдения калиброванных источников и аналогов лунного грунта, измерение и оценка требуемых характеристик акустооптического фильтра.

Эксперимент будет выполняться на посадочных модулях миссий «Луна-Глоб» (запуск в 2017 году) и «Луна-Ресурс» (запуск в 2019 году).

 

 

Дополнительные материалы:
1. Oбщий постер по ЛИС (pdf)
2. Презентация ЛИС ТВ-РПМ (pdf, английский язык)
3. Презентация ЛИС на COSPAR 2014 (pdf, анлийский язык)

 


 

Список публикаций:

1. О.И. Кораблев, Ж.-Л. Берто, Ю.К. Калинников, А.А. Федорова, В.И. Мороз, А.В. Киселев, А.В. Степанов, А.В. Григорьев, В.С. Жегулев, А.В. Родин, Э. Димареллис, Ж.П. Дюбуа, А. Реберак, Э. Ван Рансбеек, Б. Гонде, Исследования Марса в эксперименте СПИКАМ-ИК на борту КА Марс-Экспресс. 1. Акустооптический спектрометр СПИКАМ-ИК, Космические исследования, т.44, №4, 292-307, 2006.

2. Basilevsky, A. T.; Abdrakhimov, A. M.; Dorofeeva, V. A., Water and other volatiles on the moon: A review , Solar System Research, Volume 46, Issue 2, pp. 89-107, 2012.

3. Clark, Roger N., Detection of Adsorbed Water and Hydroxyl on the Moon, Science, Volume 326, Issue 5952, p. 562 (2009).

4. Korablev, O., J. L. Bertaux, A. Fedorova , D. Fonteyn, A. Stepanov, Yu. Kalinnikov, A. Kiselev, A. Grigoriev, V. Jegoulev, S. Perrier, E. Dimarellis, J.P. Dubois, A. Reberac, E. Van Ransbeeck, B. Gondet, F. Montmessin, A. Rodin. SPICAM IR acousto-optic spectrometer experiment on Mars Express, J. Geophys. Res., 111, E09S03, doi:10.1029/2006JE002696, 2006.

5. Korablev, Oleg; Fedorova, Anna; Bertaux, Jean-Loup; Stepanov, A. V.; Kiselev, A.; Kalinnikov, Yu. K.; Titov, A. Yu.; Montmessin, et al., SPICAV IR acousto-optic spectrometer experiment on Venus Express, Planetary and Space Science, Volume 65, Issue 1, pp. 38-57.

6. Korablev, O. I.; Bondarenko, A. V.; Dokuchaev, I. V.; Ivanov, A. Yu.; Kozlov, O. E.; Kottsov, V. A.; Kiselev, A. B.; Bibring, J.-P.; Fourmond, J.-J., Microscope spectrometer for the Phobos-Grunt mission, Solar System Research, Volume 44, Issue 5, pp. 403-408, 2010.

7. Kuzmin, R. O.; Mironenko, M. V.; Evdokimova, N. A., Spectral and thermodynamic constraints on the existence of gypsum at the Juventae Chasma on Mars, Planetary and Space Science, Volume 57, Issue 8-9, pp. 975-981, 2009.

8. Pieters, C.M. et al "Character and Spatial Distribution of OH/H2O on the Surface of the Moon Seen by M3 on Chandrayaan-1”. Science, 2009.

9. Sunshine, Jessica M.; Farnham, Tony L.; Feaga, Lori M.; Groussin, Olivier; Merlin, Frédéric; Milliken, Ralph E.; A'Hearn, Michael F., Temporal and Spatial Variability of Lunar Hydration As Observed by the Deep Impact Spacecraft, Science, Volume 326, Issue 5952, p. 565 (2009).

10. Tompkins, S., Pieters, C. Spectral characteristics of lunar impact melts and inferred mineralogy, Meteoritics & Planetary Science 45, Nr 7, pp. 1152-1169, 2010.

 

 

© Отдел физики планет и малых тел Солнечной системы.
При цитировании материалов ссылка на сайт обязательна.