Clementine (rumfartøj)

Charged Particle Telescope (CPT)Edit

The Charged Particle Telescope (CPT) på Clementine blev designet til at måle strømmen og spektret af energirige protoner (3-80 MeV) og elektroner (25-500 keV). De primære mål med undersøgelsen var at: (1) at studere vekselvirkningen mellem Jordens magnetotail og interplanetariske stød med Månen; (2) at overvåge solvinden i områder langt væk fra andre rumfartøjer som led i en koordineret multimissionsundersøgelse; og (3) at måle virkningerne af indfaldende partikler på rumfartøjets solceller og andre sensorers funktionsevne.

For at overholde den strenge grænse for instrumentets masse (<1 kg) blev det implementeret som et enkelt elementteleskop. Teleskopet havde et synsfelt med en halvvinkel på 10 grader. Detektoren, en silicium-overfladebarrieretype med et areal på 100 mm2 og en tykkelse på 3 mm, var afskærmet for at forhindre, at protoner under 30 MeV kunne nå den fra andre retninger end via aperturen. Aperturen var dækket af en meget tynd folie for at forhindre, at lys faldt ind på detektoren og skabte støj. Signalet fra detektoren blev opdelt i ni kanaler, hvoraf de seks nederste var beregnet til elektrondetektion og de tre øverste til protoner og tungere ioner.

Ultraviolet/Visible kameraRediger

Reiner Gamma Månens hvirvler ved 750 nm, som optaget af Clementine-missionen

Ultraviolet/Visible kameraet (UV/Vis) blev designet til at studere overfladerne af Månen og asteroiden Geographos ved fem forskellige bølgelængder i det ultraviolette og synlige spektrum. Rendezvouset med Geographos blev aflyst på grund af fejl i udstyret. Dette eksperiment gav oplysninger om de petrologiske egenskaber af overfladematerialet på Månen og gav billeder, der var nyttige til morfologiske undersøgelser og kraterstatistikker. De fleste billeder blev taget ved lave solvinkler, hvilket er nyttigt til petrologiske undersøgelser, men ikke til observation af morfologi.

Sensoren bestod af et katadioptrisk teleskop med en åbning på 46 mm og linser af smeltet silica, der var fokuseret på et coated Thompson CCD-kamera med et båndpas på 250-1000 nm og et filterhjul med seks positioner. Bølgelængderesponsen var begrænset i den korte bølgelængde af objektivets transmission og optiske sløring og i den lange ende af CCD-responsen. CCD’en var en frame transfer-enhed, som tillod tre forstærkningstilstande (150, 350 og 1000 elektroner/bit). Integrationstiden varierede fra 1-40 ms afhængigt af forstærkningstilstand, solbelysningsvinkel og filter. Filterets midterbølgelængder (og båndpasbredder (FWHM)) var 415 nm (40 nm), 750 nm (10 nm), 900 nm (30 nm), 950 nm (30 nm), 1000 nm (30 nm) og et bredbåndsfilter, der dækker 400-950 nm. Synsfeltet var 4,2 × 5,6 grader, hvilket svarer til en bredde på ca. 40 km på tværs af sporet ved en nominel højde på 400 km over månen. Billedmønstret var på 288 × 384 pixels. Pixelopløsningen varierede fra 100-325 m i løbet af en kortlægning i en enkelt bane på Månen. På Geographos ville pixelopløsningen have været 25 m ved 100 km nærmest indflyvning, hvilket gav en billedstørrelse på ca. 7 × 10 km. Kameraet tog 12 billeder i hver 1,3 s billedudbrud, hvilket skete 125 gange i løbet af de 80 minutters kortlægning i hver fem timers månebane. månens overflade blev dækket fuldstændigt i løbet af missionens to måneders kortlægningsfase på månen. Det dynamiske område var 15.000. Signal/støjforholdet varierede fra 25-87 afhængigt af overfladens albedo og fasevinkel, med en relativ kalibrering på 1 % og en absolut kalibrering på 15 %.

Nærinfrarødt CCD-kamera (NIR)Edit

Det nærinfrarøde kamera (NIR) fra Clementine blev designet til at studere overfladerne af Månen og den jordnære asteroide 1620 Geographos ved seks forskellige bølgelængder i det nærinfrarøde spektrum. Dette eksperiment gav oplysninger om petrologien af overfladematerialet på Månen. Rendezvouset med Geographos blev aflyst på grund af fejl i udstyret.

Kameraet bestod af en katadioptrisk linse, der fokuserede på et mekanisk afkølet (til en temperatur på 70 K) Amber InSb CCD-fokalplansarray med et båndpas på 1100-2800 nm og et filterhjul med seks positioner. De centrale filterbølgelængder (og båndpasbredder (FWHM)) var: 1100 nm (60 nm), 1250 nm (60 nm), 1500 nm (60 nm), 2000 nm (60 nm), 2600 nm (60 nm) og 2780 nm (120 nm). Aperturen var 29 mm med en brændvidde på 96 mm. Synsfeltet var 5,6 × 5,6 grader, hvilket giver en bredde på tværs af sporet på ca. 40 km ved en nominel højde på 400 km over månen. Månen var fuldstændig dækket af kortlægning i missionens to måneders månefase. Billedmønstret er på 256 × 256 pixels, og pixelopløsningen varierede fra 150-500 m i løbet af en enkelt kortlægning af Månen i et enkelt kredsløb. (Ved Geographos ville pixelopløsningen have været 40 m ved den nærmeste indflyvning, hvilket giver en billedstørrelse på ca. 10 × 10 km). Kameraet tog 12 billeder i hver 1,3 s billedudbrud, hvilket skete 75 gange i løbet af de 80 minutters kortlægning i hver fem timers månebane. Det dynamiske område var 15.000. Signal/støjforholdet varierede fra 11-97 afhængigt af overfladens albedo og fasevinkel, med en relativ kalibrering på 1% og en absolut kalibrering på 30%. Forstærkningen varierede fra 0,5X til 36X.

Laser Image Detection and Ranging (LIDAR) SystemEdit

Reliefmålinger foretaget af LIDAR

Clementine Laser Image Detection And Ranging (LIDAR) eksperimentet blev designet til at måle afstanden fra rumfartøjet til et punkt på Månens overflade. Dette vil gøre det muligt at lave et altimeterkort, som kan bruges til at begrænse morfologien af store bassiner og andre måneskikkelser, til at studere lithosfærens spændinger, belastninger og bøjningsegenskaber og kan kombineres med tyngdekraften til at studere tæthedsfordelingen i skorpen. Eksperimentet var også beregnet til at måle afstanden til Geographos’ overflade, men denne fase af missionen blev aflyst på grund af en funktionsfejl.

LIDAR-systemet bestod af en Nd-YAG-lasersender (Yttrium-Aluminium-Garnet) med en bølgelængde på 1064 nm og 180 mJ, som sendte impulser til månens overflade. Laseren producerede en puls med en bredde på mindre end 10 ns. Ved 1064 nm bølgelængde havde pulsen en energi på 171 mJ med en divergens på mindre end 500 mikrorad. Ved 532 nm havde den en puls på 9 mJ med en divergens på 4 millirad. Den reflekterede puls gik gennem højopløsningskameraets teleskop, hvor den blev splittet af et dichroisk filter til en silicium avalanchefotodiode-detektor. Detektoren var en SiAPD-modtager med en enkelt 0,5 × 0,5 mm celle med et synsfelt på 0,057 kvadratgrader. Laseren havde en masse på 1250 g, og modtageren var anbragt i HIRES-kameraet på 1120 g. En puls’ rejsetid gav afstanden til overfladen. LIDAR-hukommelsen kunne gemme op til seks returdetektioner pr. laserafskydning med en tærskelværdi, der var indstillet til det bedste kompromis mellem manglende detektioner og falske alarmer. Returerne blev gemt i 39,972 m afstandsbins, svarende til opløsningen af 14-bit urtælleren. LIDAR’en har en nominel rækkevidde på 500 km, men der blev indsamlet højdemæssige data for højder på op til 640 km, hvilket muliggjorde en dækning fra 60 grader syd til 60 grader nord ved afslutningen af missionens månefase. Den vertikale opløsning er 40 m, og den horisontale punktopløsning er ca. 100 m. Målingernes afstand på tværs af sporet ved ækvator var ca. 40 km. Der blev foretaget en måling hvert sekund i en periode på 45 minutter i hvert kredsløb, hvilket giver en afstand langs sporet på 1-2 km.

Højopløsningskamera (HIRES)Edit

Det højopløselige Clementine-kamera bestod af et teleskop med en billedforstærker og et CCD-billedoverførselskamera med billedoverførsel. Billeddannelsessystemet var designet til at studere udvalgte dele af overfladen af Månen og den jordnære asteroide 1620 Geographos, selv om asteroiden rendezvous blev aflyst på grund af en funktionsfejl. Dette eksperiment gjorde det muligt at foretage en detaljeret undersøgelse af overfladeprocesser på Månen, og kombineret med spektraldata muliggjorde det sammensætningsmæssige og geologiske undersøgelser med høj opløsning.

Billeddanneren var et forstærket Thompson CCD-kamera med et filterhjul med seks positioner. Filtersættet bestod af et bredbåndsfilter med et båndpas på 400 til 800 nm, fire smalbåndsfiltre med midterbølgelængder (og båndpasbredde (FWHM)) på 415 nm (40 nm), 560 nm (10 nm), 650 nm (10 nm) og 750 nm (20 nm) samt 1 uigennemsigtigt dæksel til beskyttelse af billedforstærkeren. Synsfeltet var 0,3 x 0,4 grader, hvilket svarer til en bredde på ca. 2 km i en nominel højde på 400 km over månen. Billedmatrixen er på 288 × 384 pixels (pixelstørrelse på 23 × 23 mikrometer), så pixelopløsningen på Månen var 7-20 m afhængigt af rumfartøjets højde. (Ved Geographos ville opløsningen have været <5 m ved nærmeste nærmesthed.) Den klare åbning var 131 mm og brændvidden 1250 mm. Den nominelle billedhastighed var ca. 10 billeder pr. sekund i individuelle billedbølger, der dækkede alle filtre på Månen. Den høje opløsning og det lille synsfelt tillod kun dækning af udvalgte områder af Månen, enten i form af lange, smalle striber med en enkelt farve eller kortere striber med op til fire farver. Instrumentet har et signal/støjforhold på 13 til 41 afhængigt af albedo og fasevinkel, med en relativ kalibrering på 1% og en absolut kalibrering på 20% og et dynamisk område på 2000.

Teleskopet til det højopløselige kamera blev delt af LIDAR-instrumentet. Lasersignalet på 1064 nm blev delt op til LIDAR-modtageren (en avalanchefotodiode-detektor) ved hjælp af et dichroisk filter.

Billeder fra HIRES kan ses i NASA World Wind-software.