Clementine (űrszonda)

Charged Particle Telescope (CPT)Edit

A Clementine töltött részecskés távcsövet (CPT) az energikus protonok (3-80 MeV) és elektronok (25-500 keV) fluxusának és spektrumának mérésére tervezték. A vizsgálat elsődleges céljai a következők voltak: (1) a Föld mágneses farkának és a bolygóközi lökéseknek a Holddal való kölcsönhatásának tanulmányozása; (2) a napszél megfigyelése a többi űrszondától távol eső régiókban, egy több küldetéssel összehangolt vizsgálat részeként; és (3) a beeső részecskék hatásának mérése az űrszonda napelemeinek és más érzékelőinek működési képességére.

A műszer tömegére vonatkozó szigorú korlátozás (<1 kg) betartása érdekében egyelemes teleszkópként valósult meg. A távcső 10 fokos félszögű látómezővel rendelkezett. A detektort, egy 100 mm2 felületű és 3 mm vastagságú szilícium felület-határ típusú detektort úgy árnyékolták, hogy a 30 MeV alatti protonok ne juthassanak el hozzá más irányból, mint az apertúrán keresztül. Az apertúrát egy nagyon vékony fóliával fedték le, hogy a detektorra ne jusson fény és ne keletkezzen zaj. A detektor jelét kilenc csatornára bontották, a legalsó hatot az elektronok, a legfelső hármat pedig a protonok és a nehezebb ionok detektálására használták.

Ultraibolya/látható kameraSzerkesztés

A Reiner Gamma holdi örvények 750 nm-en, ahogy a Clementine misszió rögzítette

Az ultraibolya/látható kamera (UV/Vis) a Hold és a Geographos aszteroida felszínének vizsgálatára készült az ultraibolya és a látható spektrum öt különböző hullámhosszán. A Geographos randevút a berendezés meghibásodása miatt törölték. Ez a kísérlet információt szolgáltatott a Hold felszíni anyagának petrológiai tulajdonságairól, valamint morfológiai vizsgálatokhoz és kráteresedési statisztikákhoz hasznos képeket adott. A legtöbb képet alacsony Nap-szögben készítették, ami petrológiai tanulmányokhoz hasznos, de a morfológia megfigyeléséhez nem.

A szenzor egy 46 mm-es apertúrájú katadioptrikus távcsőből és olvasztott szilícium-dioxid lencsékből állt, amelyek egy 250-1000 nm sávszélességű, bevonatos Thompson CCD kamerára fókuszáltak, hatállású szűrőkerékkel. A hullámhossz-választ a rövid hullámhosszú végén a lencse transzmissziója és optikai homályossága, a hosszú végén pedig a CCD válasza korlátozta. A CCD egy képátviteli eszköz volt, amely három erősítési állapotot tett lehetővé (150, 350 és 1000 elektron/bit). Az integrációs idő 1-40 ms között változott az erősítési állapottól, a nap megvilágítási szögétől és a szűrőtől függően. A szűrő középső hullámhossza (és sávszélessége (FWHM)) 415 nm (40 nm), 750 nm (10 nm), 900 nm (30 nm), 950 nm (30 nm), 1000 nm (30 nm), valamint egy 400-950 nm közötti széles sávú szűrő volt. A látómező 4,2 × 5,6 fokos volt, ami 400 km-es névleges holdi magasság mellett kb. 40 km-es keresztirányú szélességet jelent. A képmező 288 × 384 pixeles volt. A pixelfelbontás 100-325 m között változott egy Hold körüli pályán történő térképezés során. A Geographosnál a pixelfelbontás 25 m lett volna a 100 km-es legközelebbi megközelítésnél, ami körülbelül 7 × 10 km-es képméretet eredményezett volna. A kamera tizenkét képet készített minden egyes 1,3 másodperces képsorozatban, ami 125 alkalommal fordult elő a 80 perces térképezési időtartam alatt minden egyes ötórás holdkörüli pályán. a Hold felszínét a küldetés két hónapos holdtérképezési szakasza alatt teljesen lefedte. A dinamikatartomány 15 000 volt. A jel-zaj arány a felszíni albedótól és a fázisszögtől függően 25-87 között változott, a relatív kalibráció 1%, az abszolút kalibráció 15% volt.

Közel-infravörös CCD kamera (NIR)Edit

A Clementine közel-infravörös kamera (NIR) a Hold és az 1620 Geographos földközeli aszteroida felszínének vizsgálatára készült a közeli infravörös spektrum hat különböző hullámhosszán. Ez a kísérlet információt szolgáltatott a Hold felszíni anyagának petrológiájáról. A Geographosszal való randevút a berendezés meghibásodása miatt törölték.

A kamera egy katadioptrikus lencséből állt, amely egy mechanikusan hűtött (70 K hőmérsékletűre) Amber InSb CCD fókuszsíkú, 1100-2800 nm sávszélességű, hatállású szűrőkerékkel ellátott Amber InSb CCD tömbre fókuszált. A szűrő középső hullámhosszai (és sávszélessége (FWHM)) a következők voltak: 1100 nm (60 nm), 1250 nm (60 nm), 1500 nm (60 nm), 2000 nm (60 nm), 2600 nm (60 nm) és 2780 nm (120 nm). Az apertúra 29 mm volt, a fókusztávolság 96 mm. A látómező 5,6 × 5,6 fokos volt, ami 400 km-es névleges holdi magasságban kb. 40 km-es keresztirányú szélességet eredményezett. A küldetés kéthónapos holdfázisa alatt a Hold teljes térképezési lefedettséggel rendelkezett. A képrendszer 256 × 256 pixeles, és a pixelfelbontás 150-500 m között változott egy Hold körüli pályán történő térképezés során. (A Geographosnál a pixelfelbontás 40 m lett volna a legközelebbi megközelítésnél, ami körülbelül 10 × 10 km-es képméretet eredményezett volna). A kamera tizenkét képet készített minden egyes 1,3 másodperces képsorozatban, ami 75 alkalommal fordult elő a 80 perces térképezési időtartam alatt minden egyes ötórás holdkörüli pályán. A dinamikatartomány 15 000 volt. A jel-zaj arány a felszíni albedótól és a fázisszögtől függően 11-97 között változott, a relatív kalibráció 1%, az abszolút kalibráció 30% volt. Az erősítés 0,5X és 36X között változott.

Lézeres képérzékelő és távolságmérő (LIDAR) rendszerSzerkesztés

LIDAR

A Clementine lézeres képérzékelő és távolságmérő (LIDAR) kísérlet célja a Hold felszínének egy pontjától való távolság mérése volt. Ez lehetővé teszi egy magassági térkép elkészítését, amely felhasználható a nagy medencék és más holdi jellegzetességek morfológiájának korlátozására, a litoszféra feszültségének és alakváltozásának, valamint hajlítási tulajdonságainak tanulmányozására, és a gravitációval kombinálva tanulmányozható a kéreg sűrűségeloszlása. A kísérletet a Geographos felszínétől való távolságmérésre is tervezték, de a küldetésnek ezt a fázisát egy meghibásodás miatt törölték.

A LIDAR-rendszer egy 180 mJ, 1064 nm hullámhosszú Nd-YAG (ittrium-alumínium-garna) lézeradóból állt, amely impulzusokat bocsátott ki a holdfelszínre. A lézer 10 ns-nál kisebb szélességű impulzust állított elő. Az 1064 nm-es hullámhosszon az impulzus energiája 171 mJ volt, 500 mikrorádnál kisebb divergenciával. Az 532 nm-es hullámhosszon 9 mJ impulzus volt, 4 millirad divergenciával. A visszavert impulzus áthaladt a nagyfelbontású kamera teleszkópján, ahol egy dichroikus szűrővel szétválasztva egy szilícium lavina-fotodióda detektorba jutott. A detektor egy 0,5 × 0,5 mm-es cellájú SiAPD-vevő volt, amelynek látómezeje 0,057 négyzetfok volt. A lézer tömege 1250 g volt, a vevő az 1120 g-os HIRES kamerában volt elhelyezve. Az impulzus futási ideje adta meg a felszínhez mért távolságot. A LIDAR memóriája lézerlövésenként legfeljebb hat visszatérő észlelést tudott elmenteni, a téves észlelések és a téves riasztások közötti legjobb kompromisszumra beállított küszöbértékkel. A visszatéréseket 39,972 m-es távolságtartományokban tárolták, ami megegyezik a 14 bites óraszámláló felbontásával. A LIDAR névleges hatótávolsága 500 km, de a magassági adatokat 640 km magasságig gyűjtötték, ami a küldetés holdi szakaszának végére 60 fokos déli és 60 fokos északi lefedettséget tett lehetővé. A függőleges felbontás 40 m, a vízszintes pontfelbontás pedig kb. 100 m. A mérések keresztirányú sávtávolsága az egyenlítőn kb. 40 km volt. Minden pályán 45 perc alatt másodpercenként egy mérést végeztek, így a pálya mentén 1-2 km volt a távolság.

Nagyfelbontású kamera (HIRES)Edit

A Clementine nagyfelbontású kamera egy képerősítővel ellátott távcsőből és egy képkocka-transzfer CCD képalkotóból állt. A képalkotó rendszert a Hold és az 1620 Geographos földközeli aszteroida felszínének kiválasztott részeinek tanulmányozására tervezték, bár az aszteroida randevút egy meghibásodás miatt törölték. Ez a kísérlet lehetővé tette a Hold felszíni folyamatainak részletes tanulmányozását, és a spektrális adatokkal kombinálva nagy felbontású összetétel- és geológiai vizsgálatokat tett lehetővé.

A képalkotó egy felerősített Thompson CCD kamera volt, hatállású szűrőkerékkel. A szűrőkészlet egy 400-800 nm sávszélességű széles sávú szűrőből, négy keskeny sávú szűrőből állt, amelyek középső hullámhossza (és sávszélessége (FWHM)) 415 nm (40 nm), 560 nm (10 nm), 650 nm (10 nm) és 750 nm (20 nm) volt, valamint 1 átlátszatlan borításból a képerősítő védelmére. A látómező 0,3 x 0,4 fokos volt, ami 400 km-es névleges holdi magasságnál kb. 2 km-es szélességet jelent. A képtömb 288 × 384 pixeles (a pixel mérete 23 × 23 mikrométer), így a pixelfelbontás a Holdon az űreszköz magasságától függően 7-20 m volt. (A Geographosnál a felbontás <5 m lett volna a legközelebbi megközelítésnél.) A tiszta apertúra 131 mm, a fókusztávolság 1250 mm volt. A névleges képfelvételi sebesség kb. 10 képkocka volt másodpercenként a Hold összes szűrőjét lefedő egyedi képsorozatokban. A nagy felbontás és a kis látómező csak a Hold kiválasztott területeinek lefedését tette lehetővé, egyszínű hosszú, keskeny csíkok vagy rövidebb, akár négy színből álló csíkok formájában. A műszer jel-zaj aránya az albedótól és a fázisszögtől függően 13 és 41 között van, 1%-os relatív kalibrációval és 20%-os abszolút kalibrációval, valamint 2000-es dinamikus tartományban.

A nagyfelbontású kamera távcsövét a LIDAR műszerrel közösen használták. Az 1064 nm-es lézer visszatérését egy dichroikus szűrő segítségével osztották fel a LIDAR-vevőhöz (lavina-fotodióda detektor).

A HIRES-ről készült képeket a NASA World Wind szoftverében lehet megtekinteni.