PFS – Mars Express

1. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 1 Bloki zbudowane w CBK PAN PFS – Mars Express Rysunki i zdjęcia: ESA, IFSI CNR oraz CBK PAN

2. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 2 Interferometr Michelsona

3. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 3 Dwa typy pomiarów za pomocą spektrometrów fourierowskich

4. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 4

5. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 5 • Zalety spektrometrów fourierowskich: • Wysoka czułość optyczna, • Wysoka czułość energetyczna, • Pomiar całego spektrum w tym samym momencie, • Rozdzielczość ograniczona przede wszystkim przesuwem zwierciadła, • Duży zakres spektralny ograniczony przede wszystkim możliwościami zastosowanego detektora, • Możliwośc bezpośredniej obróbki matematycznej na sygnale z uwzględnieniem charakterystyki przyrządu. • Wady spektrometrów fourierowskich: • Złożoność konstrukcji

6. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 6 Przykład spektrometru fourierowskiego - egzemplarz prototypowy (laboratoryjny) wykonany dla misji CESAR Laser referencyjny Sun pointing system Detektor chłodzony w układzie Sterlinga Silnik liniowy Zwierciadło ruchome Zwierciadło nieruchome

7. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 7 MARS 92 - MARS 94 - MARS 96 Masa satelity 6700 kg, w tympaliwo 3000 kg iaparatura naukowa 550 kg. 24 instrumenty plus dwa landery i dwa penetratory budowane w 24 krajach (w tym ESA) USSPACECOM Space Surveillance Network (SSN) śledziła start rakiety Sojuz aż do momentu oddzielenia się trzeciego stopnia, potem, 16 listopada o godzinie 19:49 czasu EST,zaobserwowała wejście niezidentyfikowanego obiektu w ziemską atmosferę i upadek do Pacyfiku w okolicy wybrzeża Chile Bajkonur MARS-96 został wystrzelony 16 listopada 1996 o godzinie 20:48:53 czasu UTCz Bajkonuru Wybrzeże Chile

8. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 8 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express

9. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 9 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Aparatura naukowa umieszczona na satelicie Mars Express

10. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 10 HRSC, D STEREO CAMERA OMEGA, F, VIS/NIR PFS, I, IR SPICAM, F, UV/IR ASPERA, S, PLAZMA RADIO SCIENCE EXPERIMENT, D MARSIS, I, USA, RADAR

11. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 11 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Start 2 czerwca 2003 z Bajkonuru Oddzielenie się lądownika Beagle 19 grudnia 2003 Wejście na orbitę marsjańską 24 grudnia 2003

12. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 12 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express • Założenia dla PFS: • Dwa kanały pomiarowe: SW 1.2 -5.0m, LW 5-50 m, lub SW 2000-8000 cm-1, LW 230-2000 cm-1 • Rozdzielczość spektralna 2cm -1, • Pole widzenia 2 deg, • Detektory: SW PbSe, 0,7x0,7mm, NEP 1*10-12 W/Hz^.5, LW LiTaO3,1.4 mm, 4* 10-10 W/Hz^.5 • Interferometr typu „double pendulum”, zwierciadła „cubic corner reflectors”, • Ruch zwierciadeł +/- 15mm, zmiana drogi optycznej 5mm • Czas pomiaru 4.5sek, • Interferogram dwustronny, SW 16384 próbki / 608nm, LW 4096 próbek / 2432nm, • Laser referencyjny : dioda laserowa stabilizowana termicznie 1216 nm, zero-cross detection • Spektrogram: SW 8192 punkty, LW 2048 punktów, dynamika 6000 poziomów, • Obróbka FFT na pokładzie SW 3.35sek, LW 0.83sek, pamięć 32Mbits, • Masa około 30kg, z czego 20kg to blok interferometru, • Pobór mocy około 40W

13. Deep Space Block/Unblock Systems Temp. Scanner Interferometer Optics Low Pass Filters Gain Controls High accuracy A/D Converters Black Body Moving Mirror Zero Cross Detector Sample Trigger Temp. Calibration Lamp Power Supply Unit HouseKeeping System On-Board Commands On-Board Telemetry Mass Memory Digital Signal Processor Primary Power HPC Satellite’s HK Satellite’s Main Computer (OBDH) TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 13 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) Mars Express Mission Motion control Main Controller of Fourier Spectrometer

14. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 14 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Interferometr Skaner Centralny procesor Zasilacz

15. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 15 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express

16. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 16 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Interferometr spektrometru fourierowskiego PFS

17. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 17 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Bloki elektroniki (interferometru z lewej, procesora centralnego powyżej) spektrometru fourierowskiego PFS

18. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 18 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express System blokowania interferometru spektrometru fourierowskiego PFS

19. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 19 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express • Basic technical parameters of the scanner • dimensions 259x180x175.5 mm, • mass 3,5 kg, • diameter of the entrance window 88 mm, • diameter of the exit window 78 mm, • number of pre-defined positions 8, • measurement positions nadir,±12.50,±250, • calibration positions SWC, LWC, cold space, • power consumption: • normal or sleeping mode 0.5 W, • calibration mode 4 W, • mirror positioning mode 5.5 W

20. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 20 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express

21. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 21 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Testy skanera spektrometru fourierowskiego PFS

22. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 22 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express

23. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 23 Wyniki ogłoszone przez PI eksperymentu PFS, prof. Vittorio Formisano na konferencji w ESA/ESTEC 25 lutego 2005 • We have found methane andformaldehyde in the atmosphere ofMars. Methane can be a biomarker • The map of water vapour close tothe surface largely matches themethane map. • Methane is correlated withformaldehyde, which should besimply considered as oxidisedmethane (iron oxides are efficientcatalysers) • The correlation between watervapour, methane and possible underground acquifers (MarsOdyssey) points to a commonunderground source for water andmethane.

24. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 24 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Mars Express Artystyczna wizja satelity Mars Express ESA’s Mars Express spacecraft was photographed by NASA's Mars Global Surveyor on 20 April 2005. This is the first successful imaging of any spacecraft orbiting another planet taken by another spacecraft orbiting that planet. The picture is a composite of two views of Mars Express that the NASA spacecraft took with its on-board Mars Orbiter Camera (MOC), from distances of about 250 and 370 kilometres. Mars Express appears in the image as a narrow blur rather than as a well-defined spacecraft shape. This is due to the large distance between the two spacecraft when the two images could be taken and due to a strong effect of apparent motion which could not be corrected for. (ESA www page)

25. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 25 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Venus Express

26. TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 1_PFS / 22.02.2006 / strona 26 Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dla misji ESA - Venus Express Skaner i zasilacz Spektrometru PFS VEX zostały dostarczone do IFSI w Rzymie w 2004 roku. Integracja całego satelity odbyła się w ASTRIUM w Tuluzie. Start satelity VEX z Bajkonuru (rakieta Sojuz-Fregat) miał miejsce 09.11.2005. Satelita ma wejść na orbitę wenusjańską w maju 2006.