Witaj gościu, Jeśli czytasz tę wiadomość to znaczy że nie jesteś zarejestrowany. Kliknij i zarejestruj się by w pełni korzystać z wszystkich funkcji naszego forum.

Ocena wątku:
  • 0 głosów - średnia: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Philae
#11
Podsystem kotwiczący AS posłuży do zakotwiczenia lądownika na powierzchni jądra, co uniemożliwi odskoczenie od gruntu. W skład systemu wchodzą dwa harpuny umieszczone w centralnej części płyty podstawowej lądownika. Każdy harpun jest obsługiwany przez osobną elektronikę i dzięki temu oba elementy są w pełni redundancyjne. Każdy harpun składa się z 4 zasadniczych elementów: kotwicy (Projectile); cylindra ekspansyjnego (Expansion Cylinder); pojemnika kabli (Cable Magazine); oraz systemu przewijającego (Rewind System). Kotwica wbije się w grunt. Może działać w szerokim zakresie różnych rodzajów materiału powierzchniowego. W jej skład wchodzą sensory instrumentu MUPUS. Cylinder ekspansyjny jest pojemnikiem zawierającym kotwicę. Zaraz po lądowaniu kotwica zostanie wyrzucona z niego za pomocą tłoka. Pojemnik kabli jest umieszczony koło cylindra. Zawiera on przewody łączące kotwicę z resztą systemu, w tym przewody do sensorów MUPUS. System przewijania składa się z silnika poruszającego dwoma bliźniaczymi zwojami kabli z uwalniamy hamulcem.

System ten został zbudowany przez Wydział Fizyki Pozaziemskiej (Intitiut für Extraterrestrische Physik) w Intytucie Maxa Plancka (Max Planck Institut) w Garching w Niemczech.

Rys 15. Schemat systemów związanych z harpunem.

Rys 16. Ogólny wygląd systemu AS.

Rys 17. Harpun AS.


Załączone pliki Miniatury
           
Odpowiedz
#12
WYPOSAŻENIE

Zestaw instrumentów naukowych służących do badań na powierzchni ma łączną masę 21 kg. W jego skład wchodzą: spektrometr cząstek alfa i promieni X (Alpha Proton X-ray-Spectrometer - APXS); instrument do analizy składu próbek kometarnych (Cometary Sampling and Composition - COSAC) instrument do badań składu, obfitości poszczególnych izotopów, oraz złożonych cząsteczek organicznych w materiale kometarnym (Methods of Determining and Understanding Light Elements From Unequivocal Stable Isotope Compositions "Ptolemy" - MODULUS Ptolemy); system monitorujący zjawiska elektryczne, sejsmiczne i akustyczne na powierzchni (Surface Electrical, Seismic and Acoustic Monitoring Experiment - SESAME); system wielozadaniowych sensorów służących do badań powierzchniowych i podpowierzchniowych (Multi-Purpose Sensor for Surface and Subsurface Science - MUPUS); magnetometr i monitor plazmy lądownika Rosetty (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor - ROMAP); analizator jądra kometarnego pracujący w zakresie widzialnym i podczerwonym (Comet Nucleus Infrared and Visible Analyzer - CIVA); system obrazujący lądownika Rosetty (Rosetta Lander Imaging System - ROLIS); system służący do wywiercania i przenoszenia próbek (Sample Drilling and Disribution - SD2); oraz eksperyment sondowania jądra kometarnego poprzez transmisje radowe (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission - CONSERT).

Rys 18. Komponenty instrumentów na zewnątrz lądownika.

Rys 19. Komponenty instrumentów we wnętrzu lądownika.


Załączone pliki Miniatury
       
Odpowiedz
#13
APXS

Spektrometr cząstek alfa i promieni X APXS posłuży do zmierzenia zawartości wszystkich głównych pierwiastków tworzących powierzchnię jądra komety z wyjątkiem wodoru i helu. Pomiary będą polegać na naświetlaniu próbki cząstkami alfa, oraz rejestrowaniu cząstek alfa rozproszonych na próbce, oraz  cząstek alfa i promieniowania rentgenowskiego wydzielonego przez próbkę. Do naukowych celów tych pomiarów należy scharakteryzowanie składu chemicznego powierzchni w miejscu lądowania  Philae, oraz jego potencjalnych zmian związanych ze zbliżaniem się komety o Słońca. Zebrane dane będą analizowane w celu scharakteryzowania powierzchni i bliskiej niej warstwy podpowierzchniowej, określenia stosunku lodu do pyłu, oraz określenia składu chemicznego pyłu na powierzchni i porównanie go ze składem pewnych meteorytów, prawdopodobnie pochodzących z komet. Informacje, te wraz z danymi z innych instrumentów lądownika i orbitera Rosetta, umożliwią opracowanie kompletniejszego obrazu obecnego stanu komety, i wyciągniecie wniosków na temat jego początków i dalszej ewolucji. Dane ponadto umożliwią scharakteryzowanie procesów odgazowywania podczas drogi w kierunku peryhelium.

APXS składa się z głowicy sensora, urządzenia rozwijającego, oraz z elektroniki. Elektronika instrumentu jest zainstalowana w głównej strukturze lądownika. Głowica oraz urządzenie rozwijające są zainstalowane na platformie instrumentów lądownika Philae. Całkowita masa urządzenia wynosi 0.64 kg, a podczas pomiarów będzie ono zużywało 1.5 W energii. Głowica ma kształt walcowatej filiżanki o wysokości 8.4 cm i średnicy 5.2 cm. Zawiera dwa źródła cząstek alfa o radioaktywności 30 mCi (1.1 GBq), złożone z  kiuru-244. Zawiera także kolimatory, 6 bardzo cienkich (30 µm) detektorów cząstek alfa, 1 detektor promieni X, oraz przedwzmacniacze. Sensor promieniowania rentgenowskiego znajduje się w centrum wnętrza głowicy.  6 okienek odsłaniających źródła cząstek alfa jest rozmieszczonych koncentrycznie dookoła detektora X. 6 detektorów cząstek alfa zostało zainstalowanych koncentrycznie na brzegu zewnętrznej powierzchni głowicy. Umieszczono je w małych wnękach. Sensory te charakteryzują się rozdzielczością energii 260 eV przy 6.4 keV. Sensor promieniowania  X jest wysokorozdzielczym krzemowym detektorem przepływu prądu o rozdzielczości ok. 160 eV przy 6.4 keV. Koniec głowicy jest otoczony koncentrycznym pierścieniem , który po zetknięciu z gruntem komety przesunie się do wnętrza instrumentu, powodując otwarcie dwóch ochronnych pokryw, osłaniających wnętrze instrumentu. Wewnętrzne powierzchnie pokryw stanowią cele kalibracyjne, w czasie gdy instrument jest zamknięty. Detektory są oddalone do dna głowicy o 4.0 cm, co jest także nominalną odległością detektorów do próbki. Średnica otworu w dnie głowicy, a zarazem badanej próbki wynosi 3.8 cm.

System rozwijający może podnosić i opuszczać głowicę, dołączoną do zwijanego przewodu, przesuwając ją nad badanym fragmentem gruntu. Źródła cząstek alfa naświetlą badaną próbkę, co spowoduje ich  rozproszenie (rozpraszanie Rutherforda), oraz wyemitowane nowych cząstek alfa i promieniowania rentgenowskiego. Instrument wykona następnie badania spektrometryczne cząstek alfa oraz promieniowania rentgenowskiego. Detektory umożliwią uzyskanie spektrogramów energii tych rodzajów promieniowania. Energia cząstek alfa i promieniowania X emitowanego przez pobudzone atomy jest charakterystyczna dla pierwiastka, który je wyemitował, co umożliwi jego identyfikację. Urządzenie może jednak zbadać skład tylko najwyższych warstw atomów tworzących górną powierzchnię próbki, o grubości zaledwie kilku mikrometrów. Pojedynczy pomiar potrwa około 10 godzin. Instrument zbada zawartość wszystkich głównych pierwiastków budujących próbkę, a także wielu występujących w mniejszych ilościach, od węgla do niklu. Spektroskopia rentgenowska umożliwi zidentyfikowanie pierwiastków od sodu do niklu, charakteryzujących się  zawartością 0.1 - 1 procenta wagowego. Spektroskopia cząstek alfa umożliwi zidentyfikowanie zawartości pierwiastków o niskich liczbach atomowych, od węgla do tlenu, z koncentracją ponad 0.1 procenta wagowego. Wodór i hel nie mogą zostać zarejestrowane. W większości przypadków, pozycja głowicy na powierzchni, oraz morfologia powierzchni nie wpłynie na pomiary. Jednak przy niepewności zawartości wody w gruncie, ukośne położenie instrumentu, sprawi, że niepewne stanie się pośrednie oszacowane dużej lub małej zawartości wodoru (chyba, że jedna z kamer lądownika umożliwi zobrazowanie głowicy instrumentu). Po wykonaniu pomiarów, głowica zostanie ponownie podniesiona przez urządzenie rozwijające, co spowoduje zamkniecie pokryw.

Pomiary mogą być wykonywane w dzień, gdy instrument powinien w większości analizować nielotne składniki powierzchni, oraz w nocy, gdy będzie mógł analizować skład komponentów lotnych. Pomiary wykonywane w miejscach wiercenia instrumentem SD2 umożliwią określenie składu pierwiastkowego warstwy podpowierzchniowej. Pomiary wykonywane przez długi czas w jednym miejscu umożliwią badania zmian w składzie chemicznym powierzchni podczas zbliżania się jądra kometarnego do Słońca.

Podobne instrumenty zastosowano wcześniej na lądownikach niemoblinych radzieckich sond Phobos 1 i 2, 2 lądownikach i 2 penetratorach rosyjskiej sondy Mars 96, łaziku Sojourner amerykańskiej sondy Mars Pathfinder, oraz amerykańskich łazikach marsjańskich Spirit i Opportunity. W przyszłości zostanie także zastosowany na amerykańskim łaziku marsjańskim Mars Science Laboratory (MSL). Instrument Philae posiada tryby pomiarów cząstek alfa i promieniowania X, ale jego stare wersje zawierały także tryb pomiarów protonów, co zachowało się w akronimie APXS. Instrument przygotowany dla misji Rosetta jest oczywiście nowocześniejszy od analogicznego instrumentu zastosowanego w misji Pathfinder.

Rys 20. Schemat APXS Philae.

Rys 21. Głowica APXS na lądowniku.


Załączone pliki Miniatury
       
Odpowiedz
#14
COSAC

Instrument do analizy składu próbek kometarnych COSAC jest jednym z dwóch (obok MODULUS Ptolemy, nastawionego na badania składu izotopowego) analizatorów gazu umieszczonych na lądowniku Philae. Został zaprojektowany w celu wykonania analiz lotnych składników materii kometarnej ze szczególnym naciskiem na związki organiczne. Najważniejszym naukowym celem COSAC jest zmierzenie pierwiastkowego, izotopowego, chemicznego, oraz mineralogicznego składu powierzchni i warstwy podpowierzchniowej w celu lepszego poznania procesów formowania się Układu Słonecznego. Innym bardzo ważnym celem tego instrumentu jest wykonanie badań zawartości w powierzchni jądra kometarnego związków organicznych o dużych masach cząsteczkowych (które mogą myć analogiczne z pierwotnymi prebiotycznymi składnikami z których powstało życie na Ziemi) w tym badania chiralności tych cząsteczek. System posłuży także do badań składu atmosfery nad samą powierzchnią jądra. Połączenie danych z COSAC z wynikami badań mikroskopu CIVA, oraz urządzeń ROLIS i APXS pozwoli na dość szczegółowe zbadanie składu chemicznego, izotopowego i pierwiastkowego materii organicznej. Instrument wykona pomiary o dokładności porównywalnej do badań próbek w laboratorium na Ziemi. Eksperyment COSAC był dużym wyzwaniem, ponieważ instrument musiał charakteryzować się bardzo małą masą i poborem energii, a jednocześnie wysoką wydajnością, rozdzielczością i dokładnością, a ponadto zostanie użyty po ponad 10 latach od startu sondy.

COSAC składa się z sekcji rozkładu cieplnego (sekcji pirolitycznej, Pirolitic Section), chromatografu gazowego (Gas Chromatograph - GC), spektrometru masowego czasu lotu (Time of Flight Mass Spectrometer - TOF-MS), kolektora i systemu transportu gazu (Manifold and Gas System), oraz jednostki przetwarzania danych i kontroli (Control and Data Handling Unit). W instrumencie zastosowano dwa rodzaje detektorów, ponieważ żaden z nich nie może wykonać wszystkich wymienionych zadań oddzielnie, np. GC nie może odróżnić izotopów tego samego pierwiastka, a MS może zbadać skład chemiczny atmosfery komety tylko gdy jej ciśnienie jest bardzo niskie (od 10 - 9 do10 - 5 mbar), ale zawodzi, gdy ciśnienie wzrośnie w okolicach Słońca do 10 - 4 mbar. GC może być użyty do badań składu atmosfery nawet blisko peryhelium. Czujniki GC i MS mogą być używane oddzielnie, lub razem. Instrument ma całkowitą masę 4.85 kg, jego normalny pobór mocy wynosi 8 W, a szczytowy 16 W.

Sekcja pirolityczna, służąca do przetwarzania stałych próbek na gaz składa się z dwóch rodzajów piekarników zainstalowanych na obrotowym kole systemu SD2 służącego do pobierania próbek. Każdy z nich jest platynowym, cylindrycznym pojemnikiem o średnicy 3 mm i wysokości 5 mm. Piekarniki średnich temperatur posłużą do podgrzania zebranych próbek to temperatury 180 st C. Posiadają małe okienka, które umożliwią badania próbek w podczerwieni przez mikroskop wchodzący w skład instrumentu CIVA. Piekarniki wysokich temperatur nie mają okienek, i umożliwiają podgrzanie próbek do temperatury 600 st C. Na piekarnikach są nawinięte termoogniwa w postaci włókien wykonanych z chromlu i alumelu, służące do pomiarów temperatur. Piekarniki mogą nagrzewać próbki stopniowo, do temperatury wybranej na Ziemi. Można wybrać 64 poziomy temperatury, od -100 stopni Celsjusza do +600 stopni Celsjusza, i analizować wydzielane przez badane materiały gazy. Nominalnym zakresem pracy instrumentu jest -100 - +180 stopni Celsjusza. Próbki do analizy będą pobierane przez system SD2. Lądownik może się obracać, co umożliwi pobranie próbek z różnych miejsc strefy lądowania. Świder dostarczy materiału z głębokości do 20 cm. Następnie próbki zostaną przeniesione do piekarników sekcji pirolitycznej za pomocą próbnika SD2, który zmierzy także ich wielkość. Napełniony piekarnik zostanie następnie przeniesiony do urządzenia, tzw. "stacji pukającej" ("Tapping Station", wymiary 30x40x100 mm), które wciśnie umieszczoną na obręczy piekarnika ceramiczną kulę zapewniającą gazoszczelne uszczelnienie. Urządzenie to może jednocześnie obsługiwać dwa piekarniki. Zawiera dwa styki elektryczne, potrzebne do ogrzewania i wykonywania pomiarów. Dwie małe rurki wykonane ze stali nierdzewnej przechodzą przez ceramiczną kulę, i dostarczą gaz do chromatografu gazowego i spektrometru masowego.

Rys 22. Konstrukcja COSAC.

Rys 23. COSAC zainstalowany w lądowniku.


Załączone pliki Miniatury
       
Odpowiedz
#15
Chromatograf gazowy GC może badać gaz wydostający się z próbek podgrzewanych w piekarnikach, oraz atmosferę kometarną. Jest umieszczony w pojemniku o wymiarach 110x170x130 mm. Sam instrument ma wymiary 470x100x100 mm. Składa się z ośmiu w zasadzie identycznych części. Każda z nich zawiera urządzenie do wstrzykiwania gazu; kapilaryczną kolumnę o długości 10 - 15 m i średnicy wewnętrznej 0.15 - 0.25 mm; oraz detektor przewodnictwa cieplnego o wymiarach 0.15 – 0.25 mm. Kapilary są nawinięte na szpule o wewnętrznej średnicy 100 mm wraz z drutami służącymi do ogrzewania. Każda szpula jest wzmocniona za pomocą odpornego na temperatury kleju, co czyni z niej samowystarczalna strukturę. Temperatura w kolumnach może być wybrana na Ziemi. Fazy stacjonarne pokrywające wnętrza różnych kolumn zostały tak dobrane, aby dać durzą możliwości wykonywania różnorodnych zadań analitycznych jak oddzielanie związków organicznych i nieorganicznych, mieszanin polarnych i niepolarnych, cząsteczek o różnej chiralności itp. Zostały także wybrane i ze względu na odporność na błędy, na przykład na nieczułości na składniki przechowywane długoterminowo, oraz obecność reaktywnych mieszanin z wodą. W czasie pomiarów, próbka badanego gazu zostanie wstrzyknięta do kapilary, wypełnionej gazem rozwijającym. Podczas przepływu przez kapilarę, gaz zostanie pozwoli rozłożony na poszczególne składniki, z powodu różnicy w sile oddziaływań z fazą stacjonarną. Poszczególne składniki będą identyfikowane poprzez pomiary zmian przewodnictwa cielnego gazu rozwijającego, za pomocą detektorów przewodnictwa cieplnego. Dzięki temu cząsteczki w trakcie identyfikacji nie zostaną zniszczone i będą mogły być dalej badane w spektrometrze masowym.

Rys 24. Kapilara i detektor GC.


Załączone pliki Miniatury
   
Odpowiedz
#16
Spektrometr masowy MS jest wysokorozdzielczym, wielopasmowym detektorem czasu lotu. Może badać gaz uwolniony z próbek w piekarniku, atmosferę kometarną na zewnątrz instrumentu, oraz gaz przekierowany do niego po analizie w GC. Jest urządzeniem typu reflekcyjnego liniowego ze źródłem jonizacji używającym uderzeń elektronów na jednym z końców, oraz detektorem w postaci płyty kulistych powielaczy wtórnych elektronów w drugim końcu. Do mierzenia czasu przelotu cząstek przez instrument jest wykorzystywany konwerter cyfrowy. Spektrogram masa/ładunek cząstek jest określany przez stosunek przyspieszenia jonów w źródle do długości toru lotu. Cząstki będą przyspieszane z taką samą energią, dlatego ciężkie jony będą lecieć wolniej niż lekkie. W trybie niskiej rozdzielczości, będzie mierzony czas przelotu cząstek przez tor o długości 370 mm (ze źródła do detektora). W trybie wyższej rozdzielczości, podczas pomiarów używane zostaną dwa reflektory ustawione na przeciwnych końcach instrumentów, które będą odbijały cząstki, celem wydłużenia trasy ich ruchu. Źródło jonów magazynujące uderzenia elektronów będzie używane wraz z równolegle wykonywanymi pomiarami gęstości elektronów. Podczas pomiarów będzie można użyć czterech termicznych emiterów elektronów, alternatywnie bądź jednocześnie. Czas trwania pulsu wypuszczenia wyniesie 1 ms. Jony będą przyspieszane do energii 1500 eV w źródle, co zapewni oczekiwany zasięg masowy pomiarów 12 - 1500 u. Jony będą dodatkowo przyspieszane do energii 4000 eV z przodu detektora, celem zwiększenia prawdopodobieństwa ich zarejestrowania przez powielacze elektronów. Czas lotu będzie mierzony z rozdzielczością 2 ns przy użyciu zegara 33 MHz. Czas zarejestrowania sygnału będzie transmitowany do szybkiej pamięci FITO. Czas zarejestrowania sygnału zostanie następnie przekazany do innej pamięci, służącej także do zintegrowania spektrogramu. Zwykle, pomiary będą powtarzane 216 razy. Dzięki temu, w ciągu minuty będzie możliwe uzyskanie 65536 spektrogramów masowych. W czasie lotu międzyplanetarnego MS zostanie raz użyty, w celu określenia, czy wykryje sygnał bez obecności materii kometarnej, w celu wykonania kalibracji.

Kolektor i system transportu gazu kontroluje strumień rozwiniętego gazu, gaz rozwijający (hel) i gazy kalibracyjne (He, Ne, Ar i Kr). Zawiera zawory, detektory ciśnienia i regulatory ciśnienia, przeznaczone główne dla chromatografu, oraz do kontroli jego stanu. Posłuży także do zoptymalizowania działania spektrometru masowego przez precyzyjne dobieranie napięć i kalibrację. Zawiera także szczelinę, służącą do transportu gazu z detektorów GC do do źródła jonów w MS, przy odpowiednim ciśnieniu. Gaz rozwijający, używany w GC jest zgromadzony w dwóch pojemnikach o pojemności 330 centymetrów sześciennych (średnica 100 mm) o ciśnieniu 30 barów. Gaz kalibracyjny jest zgromadzony w zbiorniku o objętości 25 centymetrów sześciennych i ciśnieniu 1 bara. Ciśnienie tych gazów będzie kontrolowane za pomocą zaworów.

Instrument komunikuje się z systemem przetwarzania i gromadzenia danych lądownika Philae (Control and Data Management System - CDMS) za pomocą tablicy DPU zawierającej procesor Harris RTX 2010, PROM, i EEPROM, SRAM, oraz dodatkowe kontrolery. Znajduje się ona wewnątrz głównego pomieszczenia elektroniki Philae. Dane przepływające pomiędzy instrumentem a procesorem będą rozdzielane za pomocą dodatkowej tablicy sprzęgającej, zawierającą pamięć masową 3Mx16 bitów.

Rys 25. Spektrometr MS.

Rys 26. Piekarnik wysokiej temperatury.

Rys 27. Stacja pukająca.


Załączone pliki Miniatury
           
Odpowiedz
#17
MODULUS Ptolemy

Instrument MODULUS Ptolemy jest drugim obok COSAC analizatorem gazu. Został zaprojektowany w celu wykonania badań składu chemicznego zewnętrznych warstw jądra kometarnego i atmosfery kometarnej, ze szczególnym naciskiem na oznaczenie także składu izotopowego. Podstawowym naukowym celem instrumentu jest dostarczenie danych niezbędnych do zrozumienia geochemii lekkich związków chemicznych, poprzez określenie ich rodzaju, zawartości i składu izotopowego. Do pozostałych celów naukowych należą: określenie pokrewieństwa pomiędzy lodem wodnym w jądrze komety a wodą na Ziemi; zebranie informacji na temat chemii materii kometarnej; określenie natury związków organicznych na powierzchni jadra, i ich relacji z innymi miejscami występowania związków organicznych w Układzie Słonecznym; określenie natury minerałów istniejących na komecie w niskich temperaturach i odtworzenie ich pochodzenia i historii; oraz zebranie informacji potrzebnych do rozwijania modeli związków komet z formowaniem się planet i powstaniem życia na Ziemi. Cały instrument ma masę mniejszą niż 5 kilogramów. Podobny instrument (MODULUS Berenice) znajduje się też na orbiterze.

Instrument MODULUS Ptolemy składa się z systemu podgrzewającego próbki i zarządzającego gazem (Heating and Das Management System), systemu analitycznego (Analytical System), oraz spektrometru masowego z pułapką jonową (Ion Trap Mass Spectrometer). Badane przez instrument próbki będą zbierane z powierzchni i warstwy podpowierzchniowej jądra za pomocą świdra SD2. Pojedyncza próbka zostanie umieszczona w jednym z czterech piekarników zainstalowanych na obrotowej, okrągłej płycie (razem z piekarnikami COSAC). Trzy z piekarników posłużą do badań stałych próbek pochodzących z powierzchni, a czwarty do badań składu atmosfery kometarnej zebranej z nad powierzchni. Napełniony piekarnik zostanie następnie przeniesiony do "stacji pukającej" ("Tapping Station"), które podobnie jak w COSAC wciśnie umieszczona na obręczy piekarnika ceramiczną kulę, która zapewni uszczelnienie. Urządzenie to zawiera dwa styki elektryczne, potrzebne do ogrzewania i wykonywania pomiarów. Dwie małe rurki wykonane ze stali nierdzewnej przechodzą przez ceramiczną kulę, i dostarczą gaz do systemu zarządzania gazem. Wspomniany gaz powstanie podczas podgrzewania próbki w piekarniku. Przejdzie do systemu zarządzania gazem, a stamtąd od systemu analitycznego. Tam zostanie określona ilość wydzielonego gazu, zostanie on także oczyszczony i poddany reakcjom chemicznym, które umożliwią wytworzenie mieszaniny stosunkowo prostych cząsteczek. Mieszanina może przejść przez trzy kanały analityce, zawierające kolumny chromatograficzne, oraz reaktory chemiczne dodatkowo przetwarzające próbki, lub może być skierowana bezpośrednio do spektrometru masowego. Gaz przechodzący przez kanały analityczne będzie kierowany do spektrometru masowego za pomocą gazu przenoszącego w postaci helu.

Spektrometr masowy z pułapką jonową służy do określania składu mieszaniny gazów (a tym samym badanej próbki), oraz stosunków izotopowych poszczególnych występujących w niej pierwiastków. Gazy będą jonizowane po przejściu do odpowiedniej komory. Nie zjonizowane gazy i hel rozwijający będą usuwane na zewnątrz przez odpowiednią rurkę. Gazy zjonizowane zostaną wychwycone przez pułapkę jonową w postaci elektrody, która następnie będzie je wyrzucać sekwencyjne, zgodnie z ich masą, poprzez przykładanie do elektrody szybko zmieniających się napięć. Wyrzucone jony będą wykrywane przez powielacz elektronów. Pomiary strumienia jonów wykonywane przez powielacz będą powtarzane przez kilka zakresów masowych i rejestrowane. Typowy cykl pomiarów potrwa 10 ms.

Spektrometr masowy może działać w dwóch trybach. W trybie jakościowym analitycznym może wykonywać pomiary przez szeroki zakres masowy (pomiędzy m/z=12 a m/z=150). W drugim trybie, określania stosunku izotopowego, zakres masowy jest ograniczony (na przykład od  m/z=43 do 47 dla pomiarów stosunku 12C/13C w dwutlenku węgla). Instrument zostanie skalibrowany po wylądowaniu za pomocą gazu odniesienia.

Rys 28. Ogólny wygląd MODULUS Ptolemy.


Załączone pliki Miniatury
   
Odpowiedz
#18
SESAME

System monitorujący zjawiska elektryczne, sejsmiczne i akustyczne na powierzchni SESAME jest zestawem 3 sensorów kontrolowanych przez wspólną elektronikę. Dane dostarczone przez ten instrument powolną na nałożenie ograniczeń na modele formowania się jąder kometarnych, oraz całego Układu Słonecznego.

W skład systemu SESAME wchodzą: instrument do sondowania akustycznego powierzchni jądra kometarnego (Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment - CASSE), próbnik przewodnictwa elektrycznego (Permittivity Probe - PP), oraz monitor uderzeń cząstek pyłu (Dust Impact Monitor - DIM).

Urządzenie CASSE zostało zaprojektowane do użycia metody sondowania akustycznego celem określenia właściwości fizycznych górnych warstw jądra kometarnego w miejscu lądowania. Składa się z piezoelektrycznych przetworników (nadajników) oraz przyspieszeniomierzy (odbiorników) zainstalowanych  na talerzowatych zakończeniach wsporników lądownika. Nadajniki przepuszczają prąd zmienny przez materiał piezoelektryczny (w tym wypadku ceramiczny), który zostaje przez to wprawiony w drgania. Wibracje będą przenoszone na powierzchnię przez dna podpór lądownika. Odbiorniki są piezoelektrycznymi przyspieszeniomierzami, które działają jak mikrofony (zamieniają drgania w impulsy elektryczne), w celu odebrania drgań powierzchni. Każdy odbiornik składa się z małej masy sejsmicznej zainstalowanej na szczycie fragmentu ceramicznego materiału piezoelektrycznego. Drgania powierzchni wywołają małe przyspieszenie masy sejsmicznej (z powodu jej bezwładności). Spowoduje to wytworzenie w materiale piezoelektrycznym ładunku elektrycznego proporcjonalnego do przyspieszenia. Celem wyeliminowania zakłóceń pomiarów wynikających z nagrzewania się sensorów, zestaw termistorów w każdym odbiorniku będzie mierzyło jego temperaturę. Częstotliwość sondowania wynosi 0.1 - 6 kHz. Odbiorniki mogą rejestrować częstotliwości ok. 100 kHz w 12 kanałach jednocześnie. CASSE może działać w dwóch trybach. W pierwszym - trybie aktywnym zastosowane zostaną nadajniki, wprowadzające grunt pod lądownikiem w drgania, które następnie będą rejestrowane przez odbiorniki. Umożliwi to określenie szybkości fal P i S w gruncie; określenie właściwości rozciągliwych powierzchni i warstwy podpowierzchniowej; określenie warstwowania w pobliżu powierzchni; określenie wielkości ziaren tworzących grunt kometarny; oraz prawdopodobnie wykrycie granicy pomiędzy zerodowanym materiałem powierzchniowym, a pierwotnym wnętrzem jądra (odległej od powierzchni prawdopodobnie o kilka metrów). W drugim trybie - biernym będą stosowane tylko odbiorniki, celem zarejestrowania naturalnej działalności sejsmicznej jądra komety. Masa CASSE wynosi 0.55 kg, i pobiera on maksymalnie 1.25 W mocy.

CASSE oraz elektronika dla systemu SESAME zostały zaprojektowane i zbudowane w Instytucie Symulacji Przestrzeni Kosmicznej (Institute of Space Simulation) w Kolonii w Niemczech, należącym do Niemieckiego Centrum Aeronautycznego (German Aerospace Center, DLR).

Rys 29. Sensor CASSE.


Załączone pliki Miniatury
   
Odpowiedz
#19
Sensor PP służy do mierzenia właściwości elektrycznych warstwy powierzchniowej jądra, w szczególności złożonej przenikalności elektrycznej (przewodności elektrycznej i polaryzacji dielektrycznej). W tym celu zastosowane zostały elektrody. Podstawowym naukowych celem tego sensora jest zmierzenie zawartości wody blisko powierzchni jądra, i jej zmian związanych z dniem i nocą, oraz odległością komety od Słońca. Pomoże to w zbadaniu tempa sublimacji lodu wodnego z powierzchni komety,  temperatury w której zachodzi odgazowywanie i jego przebiegu, oraz ogólnego składu jądra komety  Urządzenie składa się z pięciu elektrod. Trzy z nich służą do emitowania pulsów elektrycznych. Jedna z nich jest zainstalowana na talerzowanym zakończeniu wspornika lądownika, druga blisko instrumentu APXS, a trzecia w składniku systemu MUPUS - MUPUS-PEN. Dwa pozostałe elektrody służą do odbioru sygnałów elektrycznych, i są zainstalowane na zakończeniach wsporników Philae. Urządzenie wykorzystuje kwadrupolową technikę pomiarów, w której prąd zmienny generowany przez generator AC jest dostarczany do dwóch elektrod i wprowadzony do gruntu. Następnie elektroda odbiorcza mierzy napięcie i fazę prądu przechodzącego przez grunt z jednej z elektrod nadawczych od elektrody odbiorczej. Użycie różnych nadajników i odbiorników umożliwi zmierzenie przewodnictwa elektrycznego oraz względnej przenikalności elektrycznej powierzchni do głębokości 2 metrów. PP może także działać w trybie biernym, w którym użyte zostaną tylko odbiorniki. Umożliwi to zarejestrowanie fal plazmowych powstających podczas oddziaływań wiatru słonecznego z materią kometarną powoli uwalnianą z powierzchni. Częstotliwość sondowania wynosi 0.01 - 10 kHz. Całkowita masa PP wynosi 0.27 kg, i pobiera on maksymalnie 0.32 W mocy.

Sensor DIM został zaprojektowany do wykrywania uderzeń cząstek pyłu (wyrzucanych z powierzchni przez sublimujące lody ale opadających z powrotem z powodu zbyt małej szybkości) i zmierzenia ich pędu. Jego główny celem naukowym jest określenie profilu emisji pyłu w stosunku do wielkości jego cząstek. Pozwoli to na lepsze zrozumienie składu zewnętrznych warstw jądra, oraz jego warstw wewnętrznych (poprzez wyprowadzenie tempa odgazowywania). Dostarczy także informacji na temat emisji materii z jądra komety. DIM ma kształt sześcianu i został zainstalowany na krawędzi głównej struktury lądownika Philae, ponad platformą eksperymentów zawierającą większość instrumentów naukowych. Składa się z zestawu piezoelektrycznych płytek (podobnych do elementów piezoelektrycznych wykorzystanych w CASSE) wraz z elektroniką. Może zarejestrować impulsy elektryczne wywołane uderzeniami cząstek pyłu nadlatujących z trzech kierunków. Sygnały będą analizowane pod kątem kształtu fali (amplitudy i czasu jej trwania). Dzięki temu będzie można ocenić masy, szybkości, kierunki lotu, oraz gęstość pyłu w funkcji czasu. DIM może zarejestrować cząstki o promieniach w zakresie od 5 x 10^-5 do 6 x 10^-3 m, oraz o masach w zakresie od 5 x 10^-10 do 9 x 10^-4 kg. Masa sensora wynosi 0.405 kg i pobiera on maksymalnie 0.17 W mocy.

Instrument SESAME został zbudowany przez Instytut Symulacji Kosmicznych (Institute of Space Simulation) przy DLR w Kolonii.

Rys 30. Sensor PP we wsporniku lądownika.

Rys 31. Sensor DIM.


Załączone pliki Miniatury
       
Odpowiedz
#20
MUPUS

System wielozadaniowych sensorów służących do badań powierzchniowych i podpowierzchniowych MUPUS jest zestawem komponentów zaprojektowanych do zmierzenia na powierzchni jądra takich jej parametrów fizycznych jak przewodnictwo cielne/dyfuzyjność cieplna, profil temperatury w gruncie, oraz gęstość i właściwości mechaniczne materiału powierzchniowego i podpowierzchniowego w miejscu lądowania Philae. Głównymi celami naukowymi MUPUS są: dostarczenie danych potrzebnych do zrozumienia właściwości i warstwowania materiału podpowierzchniowego jądra kometarnego i jego zmian związanych ze zbliżaniem się komety do Słońca; umożliwienie zrozumienia bilansu energetycznego powierzchni i jej zmian wraz z czasem i głębokością; umożliwienie zrozumienia bilansu masowego powierzchni i jego zmian; dostarczenie bezpośrednich obserwacji cielnych gruntu kometarnego, celem lepszego zinterpretowania obserwacji cieplnych wykonywanych przez orbiter Rosetta; oraz wspomaganie innych instrumentów Philae (główne SESAME - CASSE).

System MUPUS składa się z siedmiu zasadniczych komponentów kontrolowanych przez wspólną elektronikę. Są to: przyspieszeniomierz harpuna lądownika (Anchor Accelerometer - ANC-M), czujnik temperatury harpuna (Anchor Temperature Sensor - ANC-T), urządzenie do mapowania w podczerwieni  (Thermal Mapper - TM), penetrator i system młotkowy (Penetrator and Hammer Device - PEN-M), czujnik gęstości penetartora (Penetrator Density Measurement Sensor - PEN-CBD), sensory temperatury penetratora służące do uzyskania profilu cieplnego (Penetrator Temperature Profile - PEN-TP), oraz urządzenie do badań przewodnictwa cieplnego penetatora (Penetrator Thermal Conductivity - PEN-THC). Komponenty ANC-M, oraz ANC-T zostały umieszczone w harpunie lądownika, który wbije się w powierzchnię komety tuż po lądowaniu. Przyspieszeniomierz ANC-M zmierzy zmniejszanie się szybkości harpuna podczas przebijania powierzchni. Tempo spowalniania, oraz ewentualne jego zmiany dostarczą informacji na temat twardości materiału powierzchniowego, oraz o jego nieregularnościach lub warstwowaniu. Czujnik temperatury ANC-T zmierzy długotrwałe zmiany temperatury na głębokości do której dotrze harpun. Urządzenie do mapowania w podczerwieni TM zostało umieszczone blisko szczytu lądownika, i służy do wykonania pomiarów promieniowania podczerwonego emitowanego z powierzchni komety, co umożliwi wyznaczenie temperatury powierzchni w obszarze lądowania.

Ważnym składnikiem systemu jest penetrator wraz z systemem młotkowym PEN-M. Jest umieszczony na platformie eksperymentów lądownika, wraz z większością innych instrumentów. Zostanie  wyciągnięty ze swojej pozycji wyjściowej za pomocą połączonego z nim ramienia i wbity w grunt komety. Peterator ma postać ostro zakończonej rurki o długości 37 cm. Jest wykonany z włókna szklanego. Od góry z penetartorem łączy się urządzenie młotkowe, które wbije go w grunt, poprzez drobne uderzenia w jego górny koniec. Głębokość penetracji gruntu po każdym uderzeniu umożliwi określenie twardości podłoża i jego warstwowania na danej głębokości. Umieszczony na penetratorze czujnik gęstości PEN-CBD posłuży do wyznaczenia gęstości materiału bliskiego powierzchni. Wzdłuż penetartora są ustawione czujniki temperatury PEN-TP, które umożliwią określenie profilu temperatury gruntu, gdy penetartor zostanie w całości wbity w powierzchnię. Na penetartorze jest także umieszczony czujnik przewodnictwa cieplnego PEN-THC. Jest grzejnikiem, który nagrzeje swoje otoczenie. Przewodnictwo cieplne podłoża zostanie wyprowadzone dzięki monitorowaniu wzrostu temperatury wzdłuż długości penetartora. Sensory MUPUS będą wykonywały pomiary tak długo jak lądownik będzie pracował, co umożliwi prawdopodobnie zaobserwowanie zmian w gęstości materiału powierzchniowego na skutek uwalniania lotnych substancji.

Penetartor PEN-M, powstał w Instytucie Badań Kosmicznych w Warszawie i jest głównym polskim wkładem do misji.

Rys 32. System MUPUS - rozmieszczenie komponentów.

Rys 33. Harpun z ANC-M i ANC-T.

Rys 34. Komponent TM.

Rys 35. Penetrator PEN-M.


Załączone pliki Miniatury
               
Odpowiedz


Skocz do:


Użytkownicy przeglądający ten wątek: 1 gości