Clementine (rymdfarkost)

Charged Particle Telescope (CPT)Edit

Teleskopet för laddade partiklar (CPT) på Clementine har utformats för att mäta flödet och spektrat av energirika protoner (3-80 MeV) och elektroner (25-500 keV). De primära målen för undersökningen var att: (1) studera växelverkan mellan jordens magnetotail och interplanetära stötar och månen, (2) övervaka solvinden i områden som ligger långt ifrån andra rymdfarkoster som en del av en samordnad multimissionsstudie och (3) mäta effekterna av infallande partiklar på driftförmågan hos rymdfarkostens solceller och andra sensorer.

För att uppfylla den strikta gränsen för instrumentets massa (<1 kg) genomfördes det som ett teleskop med ett enda element. Teleskopet hade ett synfält med en halvvinkel på 10 grader. Detektorn, en kisel av ytbarriärtyp med en yta på 100 mm2 och en tjocklek på 3 mm, var avskärmad för att förhindra att protoner under 30 MeV nådde den från andra håll än via öppningen. Öppningen var täckt av en mycket tunn folie för att förhindra att ljus skulle träffa detektorn och generera brus. Signalen från detektorn delades upp i nio kanaler, varav de sex lägsta var avsedda för elektrondetektion och de tre högsta för protoner och tyngre joner.

Ultraviolett/Visibel-kameraRedigera

Reiner Gamma Lunar Swirls vid 750 nm, som registrerades av Clementine-uppdraget

Ultraviolett/Visibel-kameran (UV/Vis) utformades för att studera månens och asteroiden Geographos ytor vid fem olika våglängder i det ultravioletta och synliga spektrumet. Rendezvouset med Geographos ställdes in på grund av fel på utrustningen. Experimentet gav information om de petrologiska egenskaperna hos ytmaterialet på månen och gav bilder som var användbara för morfologiska studier och kraterstatistik. De flesta bilderna togs vid låga solvinklar, vilket är användbart för petrologiska studier men inte för att observera morfologi.

Sensorn bestod av ett katadioptriskt teleskop med en öppning på 46 mm och linser av smält kiseldioxid som fokuserades på en belagd Thompson CCD-kamera med ett bandpass på 250-1000 nm och ett filterhjul med sex lägen. Våglängdsresponsen begränsades i den korta våglängdsänden av linsens transmission och optiska oskärpa och i den långa våglängdsänden av CCD-responsen. CCD:n var en bildöverföringsanordning som medgav tre förstärkningstillstånd (150, 350 och 1000 elektroner/bit). Integrationstiderna varierade från 1-40 ms beroende på förstärkningstillstånd, solbelysningsvinkel och filter. Filterets centrala våglängder (och bandpassbredder (FWHM)) var 415 nm (40 nm), 750 nm (10 nm), 900 nm (30 nm), 950 nm (30 nm), 1000 nm (30 nm) och ett bredbandsfilter som täcker 400-950 nm. Synfältet var 4,2 × 5,6 grader, vilket motsvarar en tvärspårbredd på cirka 40 km vid en nominell månhöjd på 400 km. Bildmatrisen var 288 × 384 pixlar. Pixelupplösningen varierade från 100-325 m under en kartläggning i en enda omloppsbana till månen. Vid Geographos skulle pixelupplösningen ha varit 25 m vid 100 km närmsta närmande, vilket ger en bildstorlek på cirka 7 × 10 km. Kameran tog tolv bilder i varje 1,3 s bildutbrott, vilket inträffade 125 gånger under den 80 minuter långa kartläggningen under varje fem timmars månbana. månens yta täcktes helt under uppdragets två månader långa kartläggningsfas av månen. Det dynamiska omfånget var 15 000. Signal-brusförhållandet varierade från 25-87 beroende på ytans albedo och fasvinkel, med en relativ kalibrering på 1 % och en absolut kalibrering på 15 %.

Nära infraröd CCD-kamera (NIR)Edit

Clementines nära infraröda kamera (NIR) utformades för att studera månens och den jordnära asteroiden 1620 Geographos ytor vid sex olika våglängder i det nära infraröda spektrumet. Experimentet gav information om petrologin hos ytmaterialet på månen. Rendezvous med Geographos ställdes in på grund av fel på utrustningen.

Kameran bestod av en katadioptrisk lins som fokuserade på ett mekaniskt kylt (till en temperatur på 70 K) Amber InSb CCD-fokalplansfält med ett bandpass på 1100-2800 nm och ett filterhjul med sex positioner. Filterets centrala våglängder (och bandpassets bredd (FWHM)) var: 1100 nm (60 nm), 1250 nm (60 nm), 1500 nm (60 nm), 2000 nm (60 nm), 2600 nm (60 nm) och 2780 nm (120 nm). Aperturen var 29 mm med en brännvidd på 96 mm. Synfältet var 5,6 × 5,6 grader, vilket ger en tvärspårbredd på cirka 40 km vid en nominell månhöjd på 400 km. Månen hade fullständig kartläggningstäckning under uppdragets två månader långa månfas. Bildmatrisen är 256 × 256 pixlar, och pixelupplösningen varierade från 150-500 m under en kartläggning av månen i en enda omloppsbana. (Vid Geographos skulle pixelupplösningen ha varit 40 m vid närmsta närmande, vilket ger en bildstorlek på cirka 10 × 10 km). Kameran tog tolv bilder i varje 1,3 s bildutbrott, vilket inträffade 75 gånger under den 80 minuter långa kartläggningen under varje fem timmars månomlopp. Det dynamiska omfånget var 15 000. Signal-brusförhållandet varierade från 11-97 beroende på ytans albedo och fasvinkel, med en relativ kalibrering på 1 % och en absolut kalibrering på 30 %. Förstärkningen varierade från 0,5X till 36X.

Laser Image Detection and Ranging (LIDAR) SystemEdit

Reliefmätningar med hjälp av LIDAR

Clementine Laser Image Detection And Ranging (LIDAR) experimentet var utformat för att mäta avståndet från rymdsonden till en punkt på månens yta. Detta kommer att göra det möjligt att göra en altimetrisk karta som kan användas för att begränsa morfologin hos stora bassänger och andra månfunktioner, studera spänningar och böjningsegenskaper hos litosfären och kan kombineras med gravitationen för att studera täthetsfördelningen i jordskorpan. Experimentet var också utformat för att mäta avstånden till Geographos yta, men denna fas av uppdraget avbröts på grund av ett fel.

LIDAR-systemet bestod av en lasersändare av Nd-YAG-laser (Yttrium-Aluminium-Garnet) med en våglängd på 1064 nm och en styrka på 180 mJ, som sände pulser till månens yta. Lasern producerade en puls med en bredd på mindre än 10 ns. Vid 1064 nm våglängd hade pulsen en energi på 171 mJ med en divergens på mindre än 500 mikrorad. Vid 532 nm hade den en puls på 9 mJ med en divergens på 4 millirad. Den reflekterade pulsen gick genom teleskopet för den högupplösta kameran, där den delades av ett dikroiskt filter till en kiselavanchefotodioddetektor. Detektorn var en SiAPD-mottagare med en enda cell på 0,5 × 0,5 mm med ett synfält på 0,057 kvadratgrader. Lasern hade en vikt på 1250 g, mottagaren var inrymd i HIRES-kameran på 1120 g. Restiden för en puls gav avståndet till ytan. LIDAR-minnet kunde spara upp till sex returdetektioner per laseravfyrning, med ett tröskelvärde som var inställt för den bästa kompromissen mellan missade detektioner och falska larm. Returerna lagrades i intervall på 39,972 m avstånd, vilket är lika med upplösningen hos 14-bitars klockräknaren. LIDAR har en nominell räckvidd på 500 km, men höjddata samlades in för höjder upp till 640 km, vilket möjliggjorde en täckning från 60 grader syd till 60 grader nord i slutet av uppdragets månfas. Den vertikala upplösningen är 40 m och den horisontella fläckupplösningen är cirka 100 m. Mätningarnas avstånd över spåret vid ekvatorn var cirka 40 km. En mätning gjordes varje sekund under en 45-minutersperiod under varje omloppsbana, vilket ger ett avstånd längs banan på 1-2 km.

Högupplöst kamera (HIRES)Edit

Den högupplösta kameran Clementine bestod av ett teleskop med en bildförstärkare och en CCD-bildmottagare med bildöverföring. Bildsystemet var utformat för att studera utvalda delar av månens och den jordnära asteroiden 1620 Geographos yta, även om asteroidens rendezvous ställdes in på grund av ett funktionsfel. Experimentet gjorde det möjligt att i detalj studera ytprocesser på månen och i kombination med spektraldata möjliggjorde det högupplösta kompositionella och geologiska studier.

Avbildaren var en intensifierad Thompson CCD-kamera med ett filterhjul med sex positioner. Filteruppsättningen bestod av ett bredbandsfilter med ett bandpass från 400 till 800 nm, fyra smalbandsfilter med mittvåglängder (och bandpassbredd (FWHM)) på 415 nm (40 nm), 560 nm (10 nm), 650 nm (10 nm) och 750 nm (20 nm) samt 1 ogenomskinligt lock för att skydda bildförstärkaren. Bildfältet var 0,3 x 0,4 grader, vilket motsvarar en bredd på cirka 2 km vid en nominell månhöjd på 400 km. Bildmatrisen är 288 × 384 pixlar (pixelstorlek 23 × 23 mikrometer), så pixelupplösningen på månen var 7-20 m beroende på rymdfarkostens höjd. (Vid Geographos skulle upplösningen ha varit <5 m vid närmsta närmande.) Den klara öppningen var 131 mm och brännvidden 1250 mm. Den nominella bildfrekvensen var cirka 10 bilder per sekund i enskilda bildutbrott som täckte alla filter på månen. Den höga upplösningen och det lilla synfältet möjliggjorde endast täckning av utvalda områden på månen, i form av antingen långa, smala remsor med en enda färg eller kortare remsor med upp till fyra färger. Instrumentet har ett signal-brusförhållande på 13 till 41 beroende på albedo och fasvinkel, med en relativ kalibrering på 1 % och en absolut kalibrering på 20 % samt ett dynamiskt område på 2000.

Teleskopet för den högupplösta kameran delades med LIDAR-instrumentet. Laserreturen på 1064 nm delades upp till LIDAR-mottagaren (en Avalanche Photodiode-detektor) med hjälp av ett dikroiskt filter.

Bilder från HIRES kan ses i NASA:s programvara World Wind.