• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Allt om lasern (och mikrofonen) på toppen av Mars 2020, NASAs nästa rover

    Mars 2020-mast, eller "huvud, " inkluderar ett laserinstrument som heter SuperCam som kan förånga stenmaterial och studera den resulterande plasman. Kredit:NASA/JPL-Caltech

    NASA skickar en ny laser-toting-robot till Mars. Men till skillnad från science fiction-lasrar, den här används för att studera mineralogi och kemi på upp till cirka 20 fot (7 meter) bort. Det kan hjälpa forskare att hitta tecken på fossiliserat mikrobiellt liv på den röda planeten, för.

    Ett av sju instrument ombord på Mars 2020-rovern som lanseras i sommar, SuperCam byggdes av ett team på hundratals och packar det som vanligtvis skulle kräva flera stora delar av utrustning i något som inte är större än en flinglåda. Den avfyrar en pulserande laserstråle ut ur roverns mast, eller "huvud, "för att förånga små delar av sten på avstånd, tillhandahålla information som kommer att vara avgörande för uppdragets framgång.

    Här är en närmare titt på vad som gör instrumentet så speciellt:

    Ett långt räckvidd

    Att använda en laserstråle kommer att hjälpa forskare att identifiera mineraler som är utom räckhåll för roverns robotarm eller i områden som är för branta för roveren att gå. Det kommer också att göra det möjligt för dem att analysera ett mål innan de bestämmer sig för om de ska guida rovern dit för vidare analys. Av särskilt intresse:mineraler som bildas i närvaro av flytande vatten, som leror, karbonater och sulfater. Flytande vatten är avgörande för existensen av liv som vi känner det, inklusive mikrober, som kunde ha överlevt på Mars för miljarder år sedan.

    Forskare kan också använda informationen från SuperCam för att bestämma om de ska fånga bergkärnor för roverns provcachesystem. Mars 2020 kommer att samla in dessa kärnprover i metallrör, så småningom deponerar dem på en förutbestämd plats för ett framtida uppdrag att hämta och föra tillbaka till jorden.

    Laserfokus

    SuperCam är i grunden en nästa generations version av Curiosity-roverns ChemCam. Liksom sin föregångare, SuperCam kan använda en infraröd laserstråle för att värma upp materialet den träffar till cirka 18, 000 grader Fahrenheit (10, 000 grader Celsius) - en metod som kallas laserinducerad nedbrytningsspektroskopi, eller LIBS - och förångar det. En speciell kamera kan sedan bestämma den kemiska sammansättningen av dessa stenar från plasman som skapas.

    Precis som ChemCam, SuperCam kommer att använda artificiell intelligens för att leta efter stenmål som är värda att zappa under och efter körningar, när människor är utanför kretsen. Dessutom, denna uppgraderade A.I. låter SuperCam peka mycket exakt på små rockdetaljer.

    En annan nyhet i SuperCam är en grön laser som kan bestämma ytmaterialens molekylära sammansättning. Denna gröna stråle exciterar de kemiska bindningarna i ett prov och producerar en signal beroende på vilka element som är sammanbundna - en teknik som kallas Ramanspektroskopi. SuperCam använder också den gröna lasern för att få vissa mineraler och kolbaserade kemikalier att avge ljus, eller fluorescera.

    Mineraler och organiska kemikalier fluorescerar i olika hastigheter, så SuperCams ljussensor har en slutare som kan stänga så snabbt som 100 nanosekunder åt gången - så snabbt att väldigt få fotoner av ljus kommer in i den. Ändring av slutarhastigheten (en teknik som kallas tidsupplöst luminescensspektroskopi) kommer att göra det möjligt för forskare att bättre avgöra vilka föreningar som finns.

    Dessutom, SuperCam kan använda synligt och infrarött (VISIR) ljus som reflekteras från solen för att studera mineralinnehållet i stenar och sediment. Denna VISIR-teknik kompletterar Raman-spektroskopin; varje teknik är känslig för olika typer av mineraler.

    Mastenheten för Mars 2020:s SuperCam, visas att testas här, kommer att använda en laser för att förånga och studera stenmaterial på den röda planetens yta. Kredit:LANL

    Laser med mikrofonkontroll

    SuperCam inkluderar en mikrofon så att forskare kan lyssna varje gång lasern träffar ett mål. Det poppande ljudet som skapas av lasern förändras subtilt beroende på en stens materialegenskaper.

    "Mikrofonen tjänar ett praktiskt syfte genom att berätta något om våra stenmål på avstånd. Men vi kan också använda den för att direkt spela in ljudet av Mars-landskapet eller roverns mast som svänger, " sa Sylvestre Maurice från Institutet för forskning i astrofysik och planetarisk vetenskap i Toulouse, Frankrike.

    Mars 2020-rovern markerar tredje gången denna speciella mikrofondesign går till den röda planeten, sa Maurice. I slutet av 1990-talet samma design åkte ombord på Mars Polar Lander, som kraschade på ytan. 2008, Phoenix-uppdraget upplevde elektronikproblem som hindrade mikrofonen från att användas.

    När det gäller Mars 2020, SuperCam har inte den enda mikrofonen ombord på rover:en ingång, nedstignings- och landningsmikrofonen kommer att fånga alla ljud från en bilstor rover som tar sig upp till ytan. Det kommer att lägga till ljud till fullfärgsvideo inspelad av roverns kameror, fånga en Mars-landning som aldrig förr.

    Lagarbete

    SuperCam leds av Los Alamos National Laboratory i New Mexico, där instrumentets Body Unit utvecklades. Den delen av instrumentet innehåller flera spektrometrar, styrelektronik och mjukvara.

    Mastenheten utvecklades och byggdes av flera laboratorier vid CNRS (franskt forskningscenter) och franska universitet under upphandlande myndighet av CNES (fransk rymdorganisation). Kalibreringsmål på roverdäcket tillhandahålls av Spaniens universitet i Valladolid.

    JPL bygger och kommer att hantera driften av Mars 2020-rovern för NASA Science Mission Directorate vid byråns högkvarter i Washington.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com