Clementina (nave espacial)

Telescópio de Partículas Carregadas (CPT)Editar

O Telescópio de Partículas Carregadas (CPT) em Clementina foi projetado para medir o fluxo e os espectros dos prótons energéticos (3-80 MeV) e elétrons (25-500 keV). Os principais objectivos da investigação foram os seguintes: (1) estudar a interacção do magnetotail terrestre e choques interplanetários com a Lua; (2) monitorizar o vento solar em regiões distantes de outras naves espaciais como parte de um estudo coordenado multi-missão; e, (3) medir os efeitos das partículas incidentes na capacidade operacional das células solares da nave espacial e de outros sensores.

Para cumprir o limite rigoroso da massa do instrumento (<1 kg), foi implementado como um telescópio de elemento único. O telescópio tinha um campo de visão de meio-ângulo de 10 graus. O detector, tipo barreira de superfície de silicone com uma área de 100 mm2 e uma espessura de 3 mm, foi blindado de forma a evitar que protões abaixo de 30 MeV chegassem a ele de outras direções que não através da abertura. A abertura foi coberta por uma película muito fina para evitar que a luz penetrasse no detector e gerasse ruído. O sinal do detector foi dividido em nove canais, os seis mais baixos dedicados à detecção de elétrons e os três mais altos aos prótons e íons mais pesados.

Câmara Ultravioleta/VisívelEditar

> Os Swirls Lunares Gama Reiner a 750 nm, como registado pela missão Clementine

A câmara Ultravioleta/Visível (UV/Vis) foi concebida para estudar as superfícies da Lua e os Geógrafos de asteroides a cinco comprimentos de onda diferentes no espectro ultravioleta e visível. O encontro dos Geographos foi cancelado devido ao mau funcionamento do equipamento. Esta experiência produziu informações sobre as propriedades petrológicas do material de superfície na Lua, além de dar imagens úteis para estudos morfológicos e estatísticas de crateras. A maioria das imagens foram obtidas em ângulos baixos do Sol, o que é útil para estudos petrológicos mas não para observar a morfologia.

O sensor consistiu de um telescópio catadióptrico com uma abertura de 46 mm e lentes de sílica fundida focalizadas em uma câmera CCD Thompson revestida com uma passagem de banda de 250-1000 nm e uma roda filtrante de seis posições. A resposta do comprimento de onda foi limitada na extremidade do comprimento de onda curto pela transmissão e borrão óptico da lente, e na extremidade longa pela resposta do CCD. O CCD era um dispositivo de transferência de quadro que permitia três estados de ganho (150, 350 e 1000 elétrons/bit). Os tempos de integração variaram de 1-40 ms dependendo do estado de ganho, ângulo de iluminação solar, e filtro. Os comprimentos de onda centrais do filtro (e largura de banda (FWHM)) foram 415 nm (40 nm), 750 nm (10 nm), 900 nm (30 nm), 950 nm (30 nm), 1000 nm (30 nm), e um filtro de banda larga cobrindo 400-950 nm. O campo de visão foi de 4,2 × 5,6 graus, o que significa uma largura de faixa transversal de cerca de 40 km a uma altitude lunar nominal de 400 km. A matriz de imagens era de 288 × 384 pixels. A resolução dos pixels variou de 100-325 m durante um único mapeamento orbital na Lua. Em Geographos a resolução de pixels teria sido de 25 m na aproximação de 100 km mais próxima, dando um tamanho de imagem de cerca de 7 × 10 km. A câmera tirou doze imagens em cada explosão de imagem de 1,3 s, o que ocorreu 125 vezes ao longo dos 80 minutos de mapeamento durante cada órbita lunar de cinco horas. a superfície da Lua foi completamente coberta durante a fase de mapeamento lunar de dois meses da missão. O intervalo dinâmico foi de 15.000. A relação sinal-ruído variou de 25-87 dependendo do albedo de superfície e do ângulo de fase, com uma calibração relativa de 1% e uma calibração absoluta de 15%.

Câmera CCD Quase Infravermelha (NIR)Editar

A câmera Clementina Quase Infravermelha (NIR) foi projetada para estudar as superfícies da Lua e do asteróide quase Terra 1620 Geographos em seis comprimentos de onda diferentes no espectro quase infravermelho. Esta experiência produziu informação sobre a petrologia do material da superfície da Lua. O encontro com Geographos foi cancelado devido ao mau funcionamento do equipamento.

A câmera consistiu de uma lente catadióptrica que focalizava uma lente de resfriamento mecânico (a uma temperatura de 70 K) Amber InSb CCD com uma passagem de banda de 1100-2800 nm e uma roda filtrante de seis posições. Os comprimentos de onda centrais do filtro (e as larguras de passagem de banda (FWHM)) foram: 1100 nm (60 nm), 1250 nm (60 nm), 1500 nm (60 nm), 2000 nm (60 nm), 2600 nm (60 nm), e 2780 nm (120 nm). A abertura foi de 29mm com distância focal de 96mm. O campo de visão foi de 5,6 × 5,6 graus, dando uma largura de faixa transversal de cerca de 40 km a uma altitude lunar nominal de 400 km. A Lua teve cobertura cartográfica completa durante a fase lunar de dois meses da missão. A matriz de imagens é de 256 × 256 pixels, e a resolução de pixels variou de 150-500 m durante um único mapeamento orbital executado na Lua. (Em Geographos a resolução de pixels teria sido de 40 m na aproximação mais próxima, dando um tamanho de imagem de cerca de 10 × 10 km). A câmera tirou doze imagens em cada explosão de imagem de 1,3 s, o que ocorreu 75 vezes ao longo dos 80 minutos de mapeamento durante cada órbita lunar de cinco horas. O alcance dinâmico foi de 15.000. A relação sinal-ruído variou de 11-97, dependendo do albedo de superfície e do ângulo de fase, com uma calibração relativa de 1% e uma calibração absoluta de 30%. O ganho variou de 0,5X a 36X.

Sistema de Detecção de Imagem Laser e Ranging (LIDAR)Editar

Medidas de Relevo feitas pelo LIDAR

O experimento Clementine Laser Image Detection And Ranging (LIDAR) foi projetado para medir a distância da espaçonave até um ponto na superfície da Lua. Isto permitirá fazer um mapa altimétrico, que pode ser usado para restringir a morfologia de grandes bacias e outras características lunares, estudar a tensão e deformação e as propriedades de flexão da litosfera, e pode ser combinado com a gravidade para estudar a distribuição da densidade na crosta. A experiência também foi projetada para medir distâncias à superfície de Geographos, mas esta fase da missão foi cancelada devido a um mau funcionamento.

O sistema LIDAR consistiu de um transmissor laser Nd-YAG (Yttrium-Aluminum-Garnet) de 180 mJ, 1064 nm de comprimento de onda, que transmitia pulsos para a superfície lunar. O laser produziu um pulso com uma largura inferior a 10 ns. No comprimento de onda de 1064 nm, o pulso tinha uma energia de 171 mJ com uma divergência inferior a 500 microrad. A 532 nm, tinha um pulso de 9 mJ com uma divergência de 4 milirad. O pulso refletido viajava através do telescópio da câmera de alta resolução, onde era dividido por um filtro dicróico em um detector de fotodiodo de avalanche de silício. O detector era um único receptor SiAPD de célula de 0,5 × 0,5 mm com um campo de visão de 0,057 graus quadrados. O laser tinha uma massa de 1250 g, o receptor estava alojado na câmara de 1120 g HIRES. O tempo de percurso de um pulso deu o alcance à superfície. A memória LIDAR podia salvar até seis detecções de retorno por disparo de laser, com um limiar definido para o melhor compromisso entre detecções perdidas e falsos alarmes. Os retornos eram armazenados em caixas de 39,972 m de alcance, igual à resolução do contador de relógio de 14 bits. O LIDAR tem um alcance nominal de 500 km, mas foram recolhidos dados altimétricos para altitudes de até 640 km, o que permitiu uma cobertura de 60 graus sul a 60 graus norte no final da fase lunar da missão. A resolução vertical é de 40 m, e a resolução do ponto horizontal é de cerca de 100 m. O espaçamento transversal das medidas no equador era de cerca de 40 km. Foi efectuada uma medição por segundo durante um período de 45 minutos durante cada órbita, dando um espaçamento ao longo da via de 1-2 km.

Câmera de alta resolução (HIRES)Edit

A câmara de alta resolução Clementine consiste num telescópio com intensificador de imagem e um gerador de imagens CCD de transferência de imagem. O sistema de imagem foi concebido para estudar partes seleccionadas das superfícies da Lua e do asteróide próximo da Terra 1620 Geographos, embora o encontro do asteróide tenha sido cancelado devido a um mau funcionamento. Esta experiência permitiu o estudo detalhado dos processos superficiais na Lua e, combinado com dados espectrais, permitiu estudos geológicos e de composição de alta resolução.

O gerador de imagens foi uma câmera CCD Thompson intensificada com uma roda filtrante de seis posições. O conjunto de filtros consistia de um filtro de banda larga com uma passagem de banda de 400 a 800 nm, quatro filtros de banda estreita com comprimentos de onda centrais (e largura de passagem de banda (FWHM) de 415 nm (40 nm), 560 nm (10 nm), 650 nm (10 nm), e 750 nm (20 nm), e 1 tampa opaca para proteger o intensificador de imagem. O campo de visão foi de 0,3 x 0,4 graus, o que corresponde a uma largura de cerca de 2 km a uma altitude lunar nominal de 400 km. A matriz da imagem é de 288 × 384 pixels, (tamanho de pixel de 23 × 23 micrômetros) de modo que a resolução de pixels na Lua era de 7-20 m, dependendo da altitude da espaçonave. (Em Geographos a resolução teria sido <5 m na aproximação mais próxima.) A abertura clara foi de 131 mm e a distância focal foi de 1250 mm. A taxa nominal de imagem foi de cerca de 10 frames por segundo em rajadas de imagem individuais cobrindo todos os filtros na Lua. A alta resolução e o pequeno campo de visão apenas permitiram a cobertura de áreas selecionadas da Lua, na forma de tiras longas e estreitas de uma única cor ou de tiras mais curtas de até quatro cores. O instrumento tem uma relação sinal/ruído de 13 a 41 dependendo do albedo e do ângulo de fase, com uma calibração relativa de 1% e uma calibração absoluta de 20%, e um alcance dinâmico de 2000.

O telescópio da Câmara de Alta Resolução foi partilhado pelo instrumento LIDAR. O retorno do laser de 1064 nm foi dividido para o receptor LIDAR (um detector de fotodiodo de avalanche) usando um filtro dicróico.

Imagery from the HIRES pode ser visto no software NASA World Wind.