Миниатюрный фурье-спектрометр «АОСТ» для космических исследований
ÓÄÊ 629.198.3 è 543.422
ÌÈÍÈÀÒÞÐÍÛÉ ÔÓÐÜÅ-ÑÏÅÊÒÐÎÌÅÒÐ “ÀÎÑÒ” ÄËß ÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ
2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã.
Î. È. Êîðàáëåâ*,**, äîêòîð ôèç.-ìàò.íàóê; À. Â. Ãðèãîðüåâ*; Ô. Ìîíìåñàí**; Á. Å. Ìîøêèí*, êàíä. òåõí. íàóê; Ä. Â. Ïàöàåâ*; Â. Ñ. Ìàêàðîâ*; Ñ. Â. Ìàêñèìåíêî*; Ê. Â. Ãðå÷íåâ*; Â. È. Êîòëîâ*, Ë. Â. Çàñîâà*, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; À. Â. Øàêóí*; À.À. Ôåäîðîâà*, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; À. È. Òåðåíòüåâ*; À. Ï. Ýêîíîìîâ*, êàíä. òåõí. íàóê; È. Â. Õàòóíöåâ*; Á. Ñ. Ìàéîðîâ*; Þ. Â. Íèêîëüñêèé*; È. À. Ìàñëîâ*; À. Á. Ãâîçäåâ*; Ð. Î. Êóçüìèí*,***, êàíä. ãåîãð. íàóê.
*** Èíñòèòóò êîñìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÐÀÍ, Ìîñêâà
*** Ñëóæáà àýðîíîìèè, Ïàðèæ, Ôðàíöèÿ
*** Èíñòèòóò ãåîõèìèè è àíàëèòè÷åñêîé õèìèè èì. Âåðíàäñêîãî Â.È. ÐÀÍ, Ìîñêâà
*** E-mail:
Ôóðüå-ñïåêòðîìåòð “ÀÎÑÒ”, ðàçðàáàòûâàåìûé äëÿ ïðîåêòà “Ôîáîñ-ãðóíò”, ïðåäíàçíà÷åí äëÿ äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ â îáëàñòè äëèí âîëí 2,5–25 ìêì. Ýòîò ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí âêëþ÷àåò â ñåáÿ êàê îòðàæåííîå è ïðîïóùåííîå ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå, òàê è ñîáñòâåííîå òåïëîâîå èçëó÷åíèå èññëåäóåìîãî íåáåñíîãî òåëà.
Ìàêñèìàëüíîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñ ó÷åòîì àïîäèçàöèè ñîñòàâëÿåò 0,9 ñì–1, óãîë ïîëÿ çðåíèÿ – 2,5°. Ïðèáîð èìååò ñîáñòâåííûå ñèñòåìû òåðìîñòàáèëèçàöèè è äâóõîñåâîãî íàâåäåíèÿ, à òàêæå èìèòàòîð àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà äëÿ êàëèáðîâêè. Âðåìÿ ðåãèñòðàöèè îäíîé èíòåðôåðîãðàììû ñîñòàâëÿåò îò 5 äî 50 ñ. Ìàññà ïðèáîðà 4 êã, ýíåðãîïîòðåáëåíèå äî 10 Âò.
Êîäû OCIS: 300.6190, 300.6300, 300.6340, 300.6390.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 25.07.2008.
Ââåäåíèå
Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðèÿ øèðîêî èñïîëüçîâàëàñü è ïðîäîëæàåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû [1]. Ñ ïîìîùüþ äâóõ ìîäèôèêàöèé ïðèáîðà IRIS áûëè ïîëó÷åíû èíôðàêðàñíûå (ÈÊ) ñïåêòðû Ìàðñà (êîñìè÷åñêèé àïïàðàò (ÊÀ) Mariner-9), ïëàíåò-ãèãàíòîâ è èõ êðóïíûõ ñïóòíèêîâ (ÊÀ Voyager-1, -2). Âåíåðà áûëà èññëåäîâàíà ñ ïîìîùüþ ôóðüå-ñïåêòðîìåòðà FS1/4 íà ÊÀ Âåíåðà-15 [2]. Ïðè ðåãóëÿðíûõ íàáëþäåíèÿõ òàêèå èçìåðåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå èññëåäîâàòü êàê õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, òàê è òåðìè÷åñêóþ ñòðóêòóðó àòìîñôåðû, îòêðûâàþò âîçìîæíîñòü êëèìàòè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà. Áîëåå øåñòè ëåò âåë òàêîé ìîíèòîðèíã ñ îðáèòû âîêðóã Ìàðñà ôóðüå-ñïåêòðîìåòð TES [3]. Ýòè íàáëþäåíèÿ áûëè ïðîäîëæåíû ñ 2004 ã. íà ÊÀ Mars Express, íà áîðòó êîòîðîãî óñïåøíî ðàáîòàåò ôóðüåñïåêòðîìåòð PFS, ñîçäàííûé ïî èíèöèàòèâå çàìå÷àòåëüíîãî ðîññèéñêîãî ó÷åíîãî Â.È. Ìîðîçà. ×èòàòåëè “Îïòè÷åñêîãî æóðíàëà” ìîãëè îçíàêîìèòüñÿ ñ ýòèì ïðèáîðîì â 2000 ã. [4].
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â Ðîññèè èäåò ïîäãîòîâêà êîñìè÷åñêîé ìèññèè “Ôîáîñ-ãðóíò” – ïîëåò ê ñïóòíèêó Ìàðñà, îñíîâíàÿ öåëü êîòîðîãî – äîñòàâêà íà Çåìëþ îáðàçöà ãðóíòà [5]. Ïî ïëàíó ìèññèè ÊÀ äëèòåëüíîå âðåìÿ áóäåò âðàùàòüñÿ âîêðóã Ìàðñà íà îðáèòå, áëèçêîé ê îðáèòå Ôîáîñà (âûñîòà îêîëî
6000 êì). Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè äèñòàíöèîííûå èññëåäîâàíèÿ Ìàðñà, ñ ó÷åòîì, îäíàêî, ñòðîãîãî îãðàíè÷åíèÿ ðåñóðñîâ ÊÀ, â îñíîâíîì îòâîäèìûõ ïîä êîíòàêòíûå èññëåäîâàíèÿ Ôîáîñà.
Âñå ôóðüå-ñïåêòðîìåòðû, ðàáîòàâøèå äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè â êîñìîñå, èìåëè ìàññó, êàê ïðàâèëî, íå ìåíåå 30 êã [6]. Ñàìûé ëåãêèé ïðèáîð, Mini-TES, óñòàíîâëåííûé íà ìàðñîõîäàõ Spirit è Opportunity, èìååò ìàññó 2,4 êã, åãî ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñîñòàâëÿåò 10 ñì–1, à íàâåäåíèå íà îáúåêò îñóùåñòâëÿåòñÿ ñðåäñòâàìè ìàðñîõîäà [7].  ðàìêàõ ïðîåêòà “Ôîáîñ-ãðóíò” â Èíñòèòóòå êîñìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÐÀÍ áûëà ïîñòàâëåíà çàäà÷à ïîëó÷èòü íîâîå êà÷åñòâî íàáëþäåíèé Ìàðñà ïðè ìàëîé ìàññå àïïàðàòóðû. Äëÿ ðåàëèçàöèè ýêñïåðèìåíòà ñîçäàí ÈÊ ôóðüå-ñïåêòðîìåòð “ÀÎÑÒ”, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñïåêòðà ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî ÷åðåç àòìîñôåðó íà ëèìáå Ìàðñà, ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì, ñïåêòðîâ èçëó÷åíèÿ àòìîñôåðû è ïîâåðõíîñòè Ìàðñà, à òàêæå ñïåêòðà ïîâåðõíîñòè Ôîáîñà. Ìàññà ïðèáîðà 4,1 êã, ÷òî ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê ìåíüøå ìàññû ïðèáîðà PFS íà ÊÀ Mars Express (30,9 êã).
Ïðîáëåìà ìíîãîêðàòíîãî ñíèæåíèÿ ìàññû ïðèáîðà ðåøàëàñü êîìïëåêñíî. Ïðåæäå âñåãî ïðèøëîñü ïîéòè íà óìåíüøåíèå ïî÷òè â 2 ðàçà ðàçìåðîâ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ÷òî ñêîìïåíñèðîâàíî âûáîðîì ìåòîäèêè íàáëþäåíèé, íàïðàâëåííîé íà ðåøåíèå
28 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
çàäà÷, íå ñâÿçàííûõ ñ âûñîêèì ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì ïðèáîðà. Êðîìå òîãî, ïðèìåíåíà ìàêñèìàëüíî ïëîòíàÿ êîìïîíîâêà ïðèáîðà, ïðè êîíñòðóèðîâàíèè ìèíèìèçèðîâàëàñü ìàññà êàæäîé äåòàëè áåç ñíèæåíèÿ æåñòêîñòè, èñïîëüçîâàíû ñàìûå ñîâðåìåííûå ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû.
Íàó÷íûå çàäà÷è è ïëàí ýêñïåðèìåíòà
Ñîîáùåíèÿ îá îòêðûòèè ìåòàíà íà Ìàðñå, ïîñòóïèâøèå â 2004 ã. îò òðåõ íåçàâèñèìûõ ãðóïï èññëåäîâàòåëåé, âûçâàëè áîëüøîé ðåçîíàíñ. Ïîãëîùåíèå â ïîëîñå 3,3 ìêì áûëî îáíàðóæåíî â ñïåêòðàõ PFS [8] è ïî íàçåìíûì íàáëþäåíèÿì [9]. Ïî ñîâîêóïíîñòè äàííûõ ñîäåðæàíèå ìåòàíà â àòìîñôåðå Ìàðñà ñîñòàâëÿåò 10 ppb, à âðåìÿ åãî ðàñïàäà â àòìîñôåðå Ìàðñà íå áîëåå 300 ëåò, ò. å. íåîáõîäèì ïîñòîÿííî äåéñòâóþùèé èñòî÷íèê ýòîãî ãàçà. Âîïðîñ îá èñòî÷íèêàõ ìåòàíà íà Ìàðñå ïîäðîáíî ðàññìîòðåí â ðàáîòå [10], ïðè ýòîì íå èñêëþ÷àåòñÿ åãî áèîãåííîå ïðîèñõîæäåíèå, ò. å. íàëè÷èå âûäåëÿþùèõ ìåòàí æèâûõ ìèêðîîðãàíèçìîâ! Îäíàêî èìåþùèåñÿ èçìåðåíèÿ ïîêà âûçûâàþò ìíîãî ñïîðîâ: îáíàðóæåíèå PFS áëèçêî ê ïðåäåëó åãî ÷óâñòâèòåëüíîñòè, à íàçåìíûå íàáëþäåíèÿ, íåñìîòðÿ íà âûñîêîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, îñëîæíåíû áîëüøèì ïîãëîùåíèåì ìåòàíà â çåìíîé àòìîñôåðå.
Îñíîâíîé íàó÷íîé çàäà÷åé ýêñïåðèìåíòà “ÀÎÑÒ” ÿâëÿåòñÿ èçìåðåíèå ñîäåðæàíèÿ ìåòàíà â àòìîñôåðå Ìàðñà ñ õîðîøèì îòíîøåíèåì ñèãíàë/øóì ìåòîäîì íàáëþäåíèÿ Ñîëíöà, ïðîñâå÷èâàþùåãî àòìîñôåðó Ìàðñà (ðåæèì “ñîëíå÷íîãî çàòìåíèÿ”). Çàäà÷à îñëîæíÿåòñÿ òåì, ÷òî íà ïîëîñó ìåòàíà 3,3 ìêì íàêëàäûâàåòñÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ âîäû. Îäíàêî íàèáîëåå ñèëüíàÿ ãðóïïà ëèíèé ìåòàíà (Q-âåòâü ôóíäàìåíòàëüíîé ïîëîñû), ëåæàùàÿ â îáëàñòè (3017–3019) ñì–1, ñâîáîäíà îò ïîãëîùåíèÿ ïàðàìè âîäû (ðèñ. 1). Êàê âèäíî, ñîäåðæàíèå ìåòàíà íà óðîâíå 10 ppb äàåò ãëóáèíó ïîëîñû îêîëî 4%. Ðàñ÷åòíîå îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì ïðè ðàçðåøåíèè 0,9 ñì–1 ïî îäíîé èíòåðôåðîãðàììå äëèòåëüíîñòüþ 5 ñ äëÿ ýòîé ïîëîñû ñîñòàâëÿåò îêîëî 500. Òàêèì îáðàçîì, íàêîïëåíèå ñèãíàëà â òå÷åíèå îäíîãî ñåàíñà “ñîëíå÷íîå çàòìåíèå” (îêîëî 20 ñïåêòðîâ) ïîçâîëÿåò äîñòèãíóòü ïîðîãà îáíàðóæåíèÿ ïîðÿäêà 1 ppb. Âûáðàííîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå 0,9 ñì–1 ÿâëÿåòñÿ îïòèìàëüíûì, äàëüíåéøåå åãî óëó÷øåíèå íå ÿâëÿåòñÿ áëàãîïðèÿòíûì ôàêòîðîì èç-çà óâåëè÷åíèÿ øóìà.
Ìåòîäèêà ñîëíå÷íûõ çàòìåíèé ÿâëÿåòñÿ ñàìîêàëèáðîâàííîé. Ïåðâûé êàëèáðîâî÷íûé ñïåêòð Ñîëíöà áóäåò ïîëó÷åí ïðè ðàññòîÿíèè îò ëèíèè âèçèðîâàíèÿ äî ëèìáà ïîðÿäêà 200 êì, ïðè ýòîì âêëàä àòìîñôåðû îòñóòñòâóåò. Ãëóáèíà ïîëîñ ñàìîãî ñîë-
1
0,98
0,96 2
0,94
1 *
3000
3010
3020
3030
ν, ñì–1
Ðèñ. 1. Ñèíòåòè÷åñêèå ñïåêòðû ñîëíå÷íîãî èçëó-
÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî ÷åðåç àòìîñôåðó Ìàðñà, ïðè ðàññòîÿíèè îò ëèíèè âèçèðîâàíèÿ öåíòðà Ñîëíöà äî ëèìáà 10 êì; ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñ àïîäèçàöèåé 0,9 ñì–1. 1 – ïàðû âîäû (300 ppm), 2 – ìåòàí (10 ppb). * Ïîëîñà v3 ìåòàíà íå íàëàãàåòñÿ íà ïîëîñû Í2Î, çäåñü íåò ïîëîñ ÑÎ2 è ÑÎ.
íå÷íîãî ñïåêòðà íå áóäåò èçìåíÿòüñÿ ïî ìåðå ïîãðóæåíèÿ ëèíèè âèçèðîâàíèÿ â àòìîñôåðó, èçìåíÿþò ñâîþ ãëóáèíó òîëüêî ïîëîñû àòìîñôåðíûõ ãàçîâ. Ñåàíñ íàáëþäåíèé “çàòìåíèå” äëèòñÿ îêîëî 100 ñ. Äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû â ýòîì ðåæèìå ñîñòàâëÿåò 5 ñ, è 20 ïîëó÷åííûõ ñïåêòðîâ áóäóò ñîäåðæàòü èñêîìóþ èíôîðìàöèþ, â òîì ÷èñëå è î âåðòèêàëüíîé ñòðóêòóðå àòìîñôåðû.  òî æå âðåìÿ âåðòèêàëüíîå ðàçðåøåíèå íà ëèìáå îãðàíè÷åíî: îíî îïðåäåëÿåòñÿ óãëîâûì ðàçìåðîì ñîëíå÷íîãî äèñêà (21′ ñ Ìàðñà) è ñ îðáèòû Ôîáîñà ñîñòàâëÿåò îêîëî 50 êì.
Äðóãîé àêòóàëüíîé íàó÷íîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå ñóòî÷íûõ çàêîíîìåðíîñòåé â àòìîñôåðå Ìàðñà. Äèñòàíöèîííûé ìîíèòîðèíã êëèìàòà, ïðîâîäèâøèéñÿ äî ñèõ ïîð, äàåò î íèõ ëèøü î÷åíü îãðàíè÷åííóþ èíôîðìàöèþ. Èçìåðåíèÿ, ïðîâîäèìûå ñ àìåðèêàíñêèõ ÊÀ íà “êàðòèðóþùèõ” ïîëÿðíûõ îðáèòàõ, òàêèõ êàê Mars Global Surveyor [3] è Mars Reconnaissance Orbiter, æåñòêî ïðèâÿçàíû ê 2 ÷àñàì äíÿ è íî÷è. Ìåñòíîå âðåìÿ èçìåðåíèé ñî ñïóòíèêà Mars Express äðåéôóåò â çàâèñèìîñòè îò ñåçîíà íà Ìàðñå, ÷òî ñèëüíî îñëîæíÿåò èíòåðïðåòàöèþ èçìåðåíèé. Îðáèòà Ôîáîñà, òðè ðàçà â ñóòêè îáðàùàþùåãîñÿ âîêðóã Ìàðñà, ïðåäîñòàâëÿåò óíèêàëüíóþ âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ ñóòî÷íûõ è äðóãèõ êðàòêîâðåìåííûõ àòìîñôåðíûõ öèêëîâ â íèçêèõ, à ïðè èñïîëüçîâàíèè âîçìîæíîñòåé ñêàíåðà “ÀÎÑÒ” è â ñðåäíèõ øèðîòàõ Ìàðñà. Èçìåðåíèÿ äèñêà Ìàðñà áóäóò ïðîâîäèòüñÿ ïðè êàæäîé âîçìîæíîñòè; ïðè ýòîì áóäåò ïîëó÷åíà èíôîðìàöèÿ î òåðìè÷åñêîé ñòðóêòóðå (ïî ïîëîñå ÑÎ2 λ = 15 ìêì) è ñîñòàâå àòìîñôåðû, ñîäåðæàíèè ïûëè è îáëàêàõ èç âîäÿíîãî ëüäà, èõ ñóòî÷íûõ âàðèàöèÿõ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
29
Òàáëèöà 1. Ðåæèìû ðàáîòû è îñíîâíûå ïàðàìåòðû ïðèáîðà
Ïàðàìåòð
Ðåæèì ðàáîòû Çàòìåíèå Àòìîñôåðà Ïîâåðõíîñòü
Ðàáî÷àÿ îáëàñòü ñïåêòðà, ìêì
Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, ñì–1
Óãîë ïîëÿ çðåíèÿ, óãë. ãðàä
Äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, ñ
Ñèãíàë/øóì
2,5–25 0,9
5 100–500
5–25 2 2,5 50
10–500
2,5–6 7
50 10–500
Òàêæå â òåïëîâîì äèàïàçîíå, ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ÊÀ ê Ôîáîñó, áóäåò èçìåðÿòüñÿ ñïåêòð èçëó÷àòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïîâåðõíîñòè ñïóòíèêà ñ öåëüþ èññëåäîâàíèÿ åãî ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà. Ïîñëå ïîñàäêè ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå òàêèõ èçìåðåíèé ñîñòàâèò íåñêîëüêî ñàíòèìåòðîâ.
Áîëåå ïîëíûé ñïèñîê íàó÷íûõ çàäà÷ âêëþ÷àåò: 1. Èçìåðåíèå ñîäåðæàíèÿ ìåòàíà è äðóãèõ ìàëûõ ñîñòàâëÿþùèõ, âûñîòíîå ðàñïðåäåëåíèå ýòèõ ãàçîâ è àýðîçîëÿ (â ðåæèìå “ñîëíå÷íîãî çàòìåíèÿ”). 2. Èçìåðåíèå ñóòî÷íûõ è ñåçîííûõ âàðèàöèé â àòìîñôåðå âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ òåìïåðàòóðû, ñîäåðæàíèÿ âîäÿíîãî ïàðà è äðóãèõ ìàëûõ ñîñòàâëÿþùèõ, àýðîçîëåé (ïûëü è êîíäåíñàöèîííûå îáëàêà). Èññëåäîâàíèå íåðàâíîâåñíûõ àòìîñôåðíûõ ýìèññèé. 3. Ãëîáàëüíîå êàðòèðîâàíèå ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà ïîâåðõíîñòè Ôîáîñà, îïðåäåëåíèå òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðåãîëèòà. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðà ïîâåðõíîñòè â ìåñòå ïîñàäêè ñ ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì äî íåñêîëüêèõ ñàíòèìåòðîâ (ïî íàáëþäåíèÿì Ôîáîñà).  çàâèñèìîñòè îò ðåøàåìîé çàäà÷è ðàáîòà ïðèáîðà ïðîèñõîäèò â îäíîì èç òðåõ ðåæèìîâ, óêàçàííûõ â òàáë. 1. Òàì æå ïðèâåäåíû îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ïàðàìåòðàì ïðèáîðà. Èçìåíåíèå ðàáî÷èõ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì èçìåíåíèÿ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ÷àñòîò ýëåêòðîííîãî òðàêòà.
ñîðíàÿ ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ è îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, à òàêæå ìåõàíèçìû íàâåäåíèÿ.
Áàçà ÿâëÿåòñÿ ìåõàíè÷åñêèì, ýëåêòðè÷åñêèì è èíôîðìàöèîííûì èíòåðôåéñîì ñ ÊÀ. Îíà çàêðåïëÿåòñÿ íà êðîíøòåéíå ÊÀ ÷åòûðüìÿ òåïëî- è âèáðîèçîëèðóþùèìè ñòîéêàìè.  áàçå óñòàíîâëåí ìèêðîïðîöåññîð, êîòîðûé îáåñïå÷èâàåò ïðèåì òåëåêîìàíä îò ÊÀ è ïåðåäà÷ó äàííûõ â ÊÀ. Áàçà è áàøíÿ ýëåêòðè÷åñêè ñâÿçàíû 24-æèëüíûì ãèáêèì êàáåëåì.
Íà áàçå óñòàíîâëåí ÈÊ èçëó÷àòåëü (ìîäåëü àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà), êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïåðèîäè÷åñêîé êàëèáðîâêè ïðèáîðà. Ýòî ïîëûé öèëèíäð äèàìåòðîì 40 è ãëóáèíîé 60 ìì, ïîêðûòûé èçíóòðè êðàñêîé ÊÎ 818 è èìåþùèé ñòåïåíü ÷åðíîòû â ðàáî÷åé îáëàñòè ïðèáîðà íå íèæå 0,98. Äíî è öèëèíäðè÷åñêàÿ ñòåíêà ñíàáæåíû äàò÷èêàìè òåìïåðàòóðû HEL 705 è HEL 776. Èçëó÷àòåëü íàõîäèòñÿ â òåïëîâîì êîíòàêòå ñ ìàññèâíîé ïëèòîé áàçû, èìååò òåïëîèçîëèðîâàííóþ êðûøêó è îêðóæåí ýêðàííî-âàêóóìíîé òåïëîèçîëÿöèåé ñíàðóæè.
Áàøíÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèëèíäð äèàìåòðîì 200 è âûñîòîé 117 ìì. Îíà ñîåäèíåíà ñ áàçîé ÷åðåç óçåë âðàùåíèÿ è ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ñâîåé “âåðòèêàëüíîé” îñè íà 184°. Óñòàíîâëåííàÿ íà áàøíå ãîëîâêà íàâåäåíèÿ ñ çåðêàëîì, ðàñïîëîæåííûì ïîä óãëîì 45° ê îïòè÷åñêîé îñè ñïåêòðîìåòðà, ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ýòîé “ãîðèçîíòàëüíîé” îñè. Òàêèì îáðàçîì, ïîëå çðåíèÿ ïðèáîðà ìîæåò áûòü íàâåäåíî â ëþáóþ òî÷êó ñôåðû, â òîì ÷èñëå íà êàëèáðîâî÷íûé èçëó÷àòåëü.
Íàâåäåíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ øàãîâûõ ìîòîðîâ Phytron-19 è øåñòåðåí÷àòûõ ðåäóêòîðîâ ñ ïåðåäàòî÷íûìè ÷èñëàìè 86 è 43 äëÿ âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé îñåé ñîîòâåòñòâåííî. Ýòà ñèñòåìà îáåñïå÷èâàåò ïîâîðîò áàøíè íà ïîëíûé äîïóñòèìûé óãîë, êàê è ïîâîðîò ãîëîâêè íà îäèí îáîðîò, çà 30 ñ äàæå ïðè âîçíèêíîâåíèè òîðìîçÿùåãî ìîìåíòà íà âàëó áàøíè äî 0,2 Íì.  êà÷åñòâå èíäèêà-
3
Êîìïîíîâêà ïðèáîðà è ñèñòåìà íàâåäåíèÿ
Êîíñòðóêòèâíî ïðèáîð ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ ÷àñòåé: áàçû è áàøíè. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà ôîòîãðàôèÿ ìàêåòà ïðèáîðà.
 áàøíå ðàçìåùåíû ñîáñòâåííî ôóðüå-ñïåêòðîìåòð, âòîðè÷íûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ, ìèêðîïðîöåñ-
30
2 1
Ðèñ. 2. Ìàêåò îáðàçöà ïðèáîðà “ÀÎÑÒ”. 1 – áàçà, 2 – áàøíÿ, 3 – ãîëîâêà íàâåäåíèÿ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
5 2
1 3
4
4
Ðèñ. 3. Îñíîâàíèå áàøíè ñ óñòàíîâëåííûìè ñïåêòðîìåòðîì è ãîëîâêîé íàâåäåíèÿ. 1 – èíòåðôåðîìåòð, 2 – ëàçåðíûé äèîä, 3 – ìåõàíèçì âðàùåíèÿ ãîëîâêè, 4 – ìåõàíèçì âðàùåíèÿ áàøíè, 5 – ðàäèîìåòð.
òîðîâ ïîëîæåíèé ïðè âðàùåíèè áàøíè è ãîëîâêè èñïîëüçóþòñÿ ïî 3 äàò÷èêà Õîëëà TLE4905G. Ïðîìåæóòî÷íûå ïîëîæåíèÿ çàäàþòñÿ ÷èñëîì èìïóëüñîâ, ïîäàííûõ íà øàãîâûå äâèãàòåëè. Âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â áàøíå ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.
Ñïåêòðîìåòð
Êëþ÷åâûì óçëîì ïðèáîðà ÿâëÿåòñÿ óçåë ñïåêòðîìåòðà (ðèñ. 4), ñîñòîÿùèé èç èíòåðôåðîìåòðà 1 òèïà “äâîéíîé ìàÿòíèê”, ðåôåðåíòíîãî êàíàëà [ëàçåð (2 íà ðèñ. 3), êîëëèìàòîð (2 íà ðèñ. 4), ïðèåìíûé óçåë (4 íà ðèñ. 4)] è ðàäèîìåòðà (5 íà ðèñ. 3). Ñïåêòðîìåòð óñòàíîâëåí íà îñíîâàíèè áàøíè ñ ïîìîùüþ òðåõ òåïëî- è âèáðîèçîëèðóþùèõ ñòîåê.
Ñõåìà ñïåêòðîìåòðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 5. Èçëó÷åíèå, ïðîøåäøåå â ïðèáîð ÷åðåç ãîëîâêó íàâåäåíèÿ, ðàçäåëÿåòñÿ ñâåòîäåëèòåëåì 1 íà äâà êîãåðåíòíûõ ïó÷êà, èäóùèõ ê ïîëûì çåðêàëüíûì ðåòðîðåôëåêòîðàì 2 è 3, óñòàíîâëåííûì íà âèëêå 4 ìàÿòíèêà, êà÷àþùåãîñÿ âîêðóã îñè 5. Ïîñëå âòîðè÷íîãî îòðàæåíèÿ îò ñâåòîäåëèòåëÿ èíòåðôåðèðóþùèå ïó÷êè îòðàæàþòñÿ çåðêàëîì 6 â ðàäèîìåòð. Èíòåðôåðîìåòð èñïîëüçóåò ðåòðîðåôëåêòîðû ôèðìû PLX Inc ñî ñâåòîâûì äèàìåòðîì 25 ìì, ðàçìåð êàæäîãî ïëå÷à âèëêè 55 ìì, ìàêñèìàëüíûé óãîë ïîâîðîòà â êàæäóþ ñòîðîíó îò ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ 2,9°. Ñâåòîäåëèòåëü è êîìïåíñàòîð äèàìåòðîì 50 è òîëùèíîé 6,5 ìì èçãîòîâëåíû èç áðîìèäà êàëèÿ.
Èçëó÷åíèå îáúåêòà, ìîäóëèðîâàííîå èíòåðôåðîìåòðîì, ïîïàäàåò â äâóõçåðêàëüíûé òåëåñêîï ñ ôî-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
2 53
1
Ðèñ. 4. Óçåë ñïåêòðîìåòðà. 1 – èíòåðôåðîìåòð, 2 – êîëëèìàòîð ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 3 – ïåðèñêîï êîëëèìàòîðà, 4 – ïðèåìíèê ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 5 – “÷åòâåðòüâîëíîâàÿ” ïëàñòèíà.
À
78
À 6 12 2:1
11 10
3 1 4
25 25
9
Âõîä èçëó÷åíèÿ 20 23
22 17
Á 2
5
19
Á 23 21
15
13
14 17 24
15
Ðèñ. 5. Ñõåìà ñïåêòðîìåòðà. 1 – ñâåòîäåëèòåëü, 2 è 3 – ðåòðîðåôëåêòîðû, 4 – âèëêà, 5 – îñü âðàùåíèÿ, 6 – ïëîñêîå çåðêàëî, 7 è 8 – ïåðâè÷íîå è âòîðè÷íîå çåðêàëà, 9 – äèàôðàãìà, 10 – ëèíçà Ôàáðè, 11 – îïòè÷åñêèé ôèëüòð, 12 – ïèðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíèê, 13 – ñâåòîâîä, 14 – êîëëèìàòîð, 15 – ïåðèñêîï êîëëèìàòîðà, 16 – ëèíçà êîëëèìàòîðà, 17 – “÷åòâåðòüâîëíîâàÿ” ïëàñòèíà, 18 – ïåðèñêîï óçëà ïðèåìíèêîâ, 19 – óçåë ïðèåìíèêîâ, 20 – çåðêàëüíûé êëèí, 21 – ëèíçà óçëà ïðèåìíèêîâ, 22 è 23 – ïðèåìíèêè, 24 – çîíû ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 25 – êàòóøêà, 26 – ìàãíèòû. Ñòðåëêàìè ïîêàçàí õîä ëó÷åé.
31
êóñíûì ðàññòîÿíèåì 52 ìì. Çåðêàëà òåëåñêîïà 7 è
8 – ñôåðè÷åñêèå.  ôîêóñå òåëåñêîïà íàõîäèòñÿ äè-
àôðàãìà ïîëÿ 9 ñ äèàìåòðîì îòâåðñòèÿ 2,3 ìì, îï-
ðåäåëÿþùàÿ ïîëå çðåíèÿ; çà íåé ðàñïîëîæåíû ëèí-
çà Ôàáðè 10, èçãîòîâëåííàÿ èç ÊÐÑ-5, è îïòè÷åñ-
êèé ôèëüòð 11 – ïëàñòèíà èç CdSb òîëùèíîé 1,5 ìì.
Ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå ñ äëèíàìè âîëí êîðî÷å
2,5 ìêì íå ïðîõîäèò ÷åðåç ýòîò ñâåòîôèëüòð (îñëàá-
ëÿåòñÿ â ñîòíè òûñÿ÷ ðàç) è íå ïîïàäàåò íà ïðèåì-
íèê èçëó÷åíèÿ 12.  êà÷åñòâå ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ
ïðèìåíåí ñïåöèàëüíûé ïèðîýëåêòðè÷åñêèé äåòåê-
òîð íà îñíîâå òàíòàëàòà ëèòèÿ ñ äèàìåòðîì ÷óâñòâè-
òåëüíîãî ýëåìåíòà 1,4 ìì. Ïðèåìíèêè ýòîãî òèïà óñ-
ïåøíî èñïîëüçîâàëèñü â óïîìÿíóòîì ïðèáîðå PFS.
Ëèíçà Ôàáðè ñòðîèò íà äåòåêòîðå èçîáðàæåíèå ïåð-
âè÷íîãî çåðêàëà îáúåêòèâà, à íå ñîëíå÷íîãî äèñêà,
âñëåäñòâèå ÷åãî ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ ðàñïðåäåëÿ-
åòñÿ ïî âñåìó ÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó. Ýòî èñ-
êëþ÷àåò ïîâðåæäåíèå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà è
îáåñïå÷èâàåò ëèíåéíîñòü åãî õàðàêòåðèñòèêè.
 ðåôåðåíòíîì êàíàëå â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà èç-
ëó÷åíèÿ ïðèìåíåí ëàçåðíûé äèîä ñ ðàñïðåäåëåííîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ òèïà LFO-14/1350-i, èçëó÷àþùèé
íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì. Ïîòðåáëÿåìûé òîê 9,5 ìÀ.
Ìîíîõðîìàòè÷åñêîå êîãåðåíòíîå èçëó÷åíèå ïî âî-
ëîêîííîìó ñâåòîâîäó 13 ïåðåäàåòñÿ â êîëëèìàòîð 14, íà âûõîäå êîòîðîãî íà ïåðèñêîïå 15 óñòàíîâëå-
íà ëèíçà 16 ñ ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì 80 ìì. Îíà
ôîðìèðóåò ïàðàëëåëüíûé ïó÷îê äèàìåòðîì 7 ìì,
èäóùèé íà ñâåòîäåëèòåëü.  ïó÷îê, îòðàæåííûé îò
ñâåòîäåëèòåëÿ, ââåäåíà íîðìàëüíî ê îñè ïó÷êà ñòåê-
ëÿííàÿ ïëîñêîïàðàëëåëüíàÿ ïëàñòèíêà 17 òîëùèíîé
h = 3 ìì, ïåðåêðûâàþùàÿ ïî äèàìåòðó ïîëîâèíó ïó÷êà. Ýòî ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ðàçíîñòè ôàç
â îáåèõ ïîëîâèíàõ ýòîãî ïó÷êà. Ïëàñòèíêó ìîæíî
ïîâîðà÷èâàòü íà íåáîëüøîé óãîë α, èçìåíÿÿ òàêèì îáðàçîì îïòè÷åñêóþ òîëùó äëÿ ïðîõîäÿùèõ ëó÷åé
íà âåëè÷èíó
δ = hα2
(1 − n) 2n
,
ãäå n – ïîêàçàòåëü ïðå-
ëîìëåíèÿ. Êàæäàÿ ïîëîâèíà îòðàæåííîãî ïó÷êà
èíòåðôåðèðóåò ñ èçëó÷åíèåì, ïðîøåäøèì ÷åðåç
ñâåòîäåëèòåëü, è íàïðàâëÿåòñÿ ÷åðåç ïåðèñêîï 18 â
ïðèåìíûé óçåë 19, ãäå ðàçâîäèòñÿ ïî äâóì íàïðàâ-
ëåíèÿì ñ ïîìîùüþ çåðêàëüíîãî êëèíà 20 è ôîêóñè-
ðóåòñÿ ëèíçîé 21 íà äâà InGaAs-ôîòîäèîäà 22 è 23
òèïà PD-1180.
Ðåôåðåíòíûå ñèíóñîèäàëüíûå ñèãíàëû, èäóùèå
îò îáîèõ ïðèåìíèêîâ, ñäâèíóòû ïî ôàçå íà ± 90°,
ïðè÷åì çíàê ñäâèãà çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ âðàùå-
íèÿ ìàÿòíèêà. Ïîäîáíàÿ ñõåìà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà
óäâàèâàåò ÷àñòîòó íóëåâûõ ðåôåðåíòíûõ çíà÷åíèé è
ïîçâîëÿåò ïîñòîÿííî êîíòðîëèðîâàòü íàïðàâëåíèå
äâèæåíèÿ, ÷òî ïîâûøàåò êà÷åñòâî ñòàáèëèçàöèè ñêî-
ðîñòè ìàÿòíèêà.
Äëÿ êà÷àíèÿ ìàÿòíèêà ðàçðàáîòàí äâèãàòåëü, êîòîðûé ñîñòîèò èç êàòóøêè 25 ñ íàðóæíûì äèàìåòðîì 22 è òîëùèíîé 2 ìì, íåïîäâèæíî çàêðåïëåííîé íà êîðïóñå èíòåðôåðîìåòðà, è ÷åòûðåõ SmCo-ìàãíèòîâ 26 òîëùèíîé ïî 2 ìì, îõâàòûâàþùèõ ñ äâóõ ñòîðîí îáå ïîëîâèíû êàòóøêè. Ìàãíèòû çàêðåïëåíû íà ìàÿòíèêå, îäíîâðåìåííî âûïîëíÿÿ ôóíêöèþ ïðîòèâîâåñà.
Äâèãàòåëü âêëþ÷åí â ñèñòåìó îáðàòíîé ñâÿçè, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿííóþ ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà, êîíòðîëèðóÿ äëèòåëüíîñòü ïåðèîäà ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà. Ñèñòåìà ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè ïîñòðîåíà íà îñíîâå ñòàíäàðòíîãî ïðèíöèïà ÏÈÄ1ðåãóëÿòîðà, êîýôôèöèåíòû êîòîðîãî ïîäáèðàþòñÿ âî âðåìÿ ðàáîòû ïðèáîðà [11].  êà÷åñòâå ïàðàìåòðà ðàññîãëàñîâàíèÿ áåðåòñÿ ðàçíèöà ìåæäó èçìåðåííîé ôîðìîé ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà è çàäàííîé ôîðìîé. Êîððåêöèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ÷àñòîòîé 15 êÃö.
Ìàëàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ çåðêàë èíòåðôåðîìåòðà è áëèçîñòü äëèíû âîëíû ðåôåðåíòíîãî êàíàëà ê êîðîòêîâîëíîâîé ãðàíèöå ïðèáîðà ïîòðåáîâàëè ðàçðàáîòêè îðèãèíàëüíîãî ñïîñîáà ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè ïî ôîðìå ñèãíàëà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà. Àëãîðèòì ñòàáèëèçàöèè ÷àñòè÷íî ðåàëèçîâàí íà ïðîãðàììèðóåìîé ëîãè÷åñêîé ìàòðèöå (ÏËÌ), îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü àëãîðèòìà ðåàëèçóåòñÿ ïðîãðàììíî. Ñóòü ìåòîäà ñâîäèòñÿ ê îöèôðîâêå äâóõ êâàäðàòóðíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñèãíàëà, ïðèõîäÿùåãî ñ ïðèåìíèêîâ ðåôåðåíòíîãî êàíàëà ñ ÷àñòîòîé, ìíîãî áîëüøåé ïåðèîäà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ. Äàëåå îòñ÷åòû ïîñòóïàþò â ÏËÌ, ãäå îíè ôèëüòðóþòñÿ è ïðîðåæèâàþòñÿ CIC-ôèëüòðîì. Âèä îòôèëüòðîâàííîãî ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà íåïðåðûâíî ñðàâíèâàåòñÿ ñ âû÷èñëåííîé “èäåàëüíîé” ñèíóñîèäîé.  öåëÿõ ýêîíîìèè ðåñóðñîâ ÏËÌ è îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òî÷íîñòè äëÿ îïèñàíèÿ îáðàçöîâîé ñèíóñîèäû ïðèìåíåíà êóñî÷íî-ëèíåéíàÿ èíòåðïîëÿöèÿ ÷åòâåðòè ïåðèîäà ïîëèíîìîì âòîðîãî ïîðÿäêà. Ñèãíàë ðàññîãëàñîâàíèÿ ïîäàåòñÿ íà ÏÈÄ-ðåãóëÿòîð äâèãàòåëÿ. Íàëè÷èå äâóõ êàíàëîâ, ñäâèíóòûõ äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà íà 90°, ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ðàáîòû àëãîðèòìà â ìåðòâûõ çîíàõ, ãäå äèíàìèêà èçìåíåíèÿ âõîäíîãî ñèãíàëà ìàëà. Ïåðåä èçìåðåíèåì ôàçà îáðàçöîâîé ñèíóñîèäû êîððåêòèðóåòñÿ ïðè òåñòîâîì ïðîãîíå äâèãàòåëÿ èç îäíîãî êðàéíåãî ïîëîæåíèÿ â äðóãîå è îáðàòíî.
Èíòåðôåðîãðàììà
Äàííûå èçìåðåíèé áóäóò ïåðåäàâàòüñÿ íà Çåìëþ â âèäå óïàêîâàííûõ (äëÿ óìåíüøåíèÿ îáúåìà ïåðåäàâàåìûõ ïî ðàäèîëèíèè äàííûõ) èíòåðôåðî-
1 ÏÈÄ – ïðîïîðöèîíàëüíûé èíòåãðàëüíî-äèôôåðåíöèàëüíûé.
32 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ãðàìì. Ïðåîáðàçîâàíèå èíòåðôåðîãðàììû â ñïåêòð áóäåò äåëàòüñÿ ïðè îáðàáîòêå äàííûõ íà Çåìëå.
Âûõîäíîé ñèãíàë ñ ïèðîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà îöèôðîâûâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ 18-ðàçðÿäíîãî ÀÖÏ îäèí ðàç çà ïåðèîä ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà ïðè ïåðåñå÷åíèè íóëåâîãî óðîâíÿ ïåðåäíèìè ôðîíòàìè. Äëÿ ýòîé öåëè ïðîãðàììíî âûáèðàåòñÿ îäèí èç äâóõ îïèñàííûõ âûøå êàíàëîâ. Òàê ñîçäàåòñÿ äèñêðåòíàÿ èíòåðôåðîãðàììà, â êîòîðîé ðàññòîÿíèå ìåæäó òî÷êàìè îïðîñà ñîîòâåòñòâóåò èçìåíåíèþ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà íà äëèíó âîëíû ëàçåðà λ = 1,35 ìêì. Êàê èçâåñòíî [12], ïðè ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèè èíòåðôåðîãðàììû â ñïåêòð ïðîèñõîäèò çåðêàëüíîå îòðàæåíèå ñïåêòðà ïåðâîãî ïîðÿäêà ïðè âîëíîâîì ÷èñëå ν = 1/2λ. Êîíêðåòíîå çíà÷åíèå äëèíû âîëíû ðåôåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ âûáðàíî òàê, ÷òîáû íèêàêèå ãàçû â àòìîñôåðå Ìàðñà íå äàâàëè íàëîæåíèÿ íà èçìåðÿåìóþ íàìè ïîëîñó ìåòàíà (3018 ñì–1). Íî ñïåêòð â èíòåðâàëå îò 2,7 ìêì äî 2,5 ìêì áóäåò íàëîæåí íà ñïåêòð â îáëàñòè îò 2,7 ìêì äî 2,94 ìêì. Ýòî ïîòðåáóåò îñîáîãî âíèìàíèÿ ïðè èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðà â ýòîì èíòåðâàëå.
Ïðè èçìåðåíèè âñåãäà ðåãèñòðèðóåòñÿ äâóõñòîðîííÿÿ èíòåðôåðîãðàììà. ×èñëî òî÷åê â èíòåðôåðîãðàììå âûáèðàåòñÿ ðàçíûì ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû. Äëèíà èíòåðôåðîãðàììû â ðåæèìå “çàòìåíèå” îïðåäåëÿåòñÿ êîíöåâûìè èíäèêàòîðàìè ìàÿòíèêà.  ýòîì ðåæèìå (à òàêæå ïðè íàáëþäåíèè
êîñìîñà) èíòåðôåðîãðàììà èìååò ÿðêî âûðàæåííûé ïèê è ñèñòåìà çàïîìèíàåò åãî ïîëîæåíèå îòíîñèòåëüíî êîíöåâûõ èíäèêàòîðîâ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó â ðåæèìàõ “àòìîñôåðà” è “ïîâåðõíîñòü” ñèñòåìà ïðîâîäèò îïðîñ â ñîîòâåòñòâóþùèõ îáëàñòÿõ çíà÷åíèé ðàçíîñòè õîäà (ñ íåêîòîðûì çàïàñîì).
 òàáë. 2 ïðèâåäåíû íåêîòîðûå òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà.
Îáåñïå÷åíèå òåïëîâîãî ðåæèìà ïðèáîðà
Ïðåäïîëàãàåìàÿ äëèòåëüíîñòü öèêëà èçìåðåíèé áóäåò ñîñòàâëÿòü 1–2 ìèí â ðåæèìå “çàòìåíèå” è äî 30– 40 ìèí ïðè íàáëþäåíèè Ìàðñà èëè Ôîáîñà.  ýòî âðåìÿ òåìïåðàòóðà îñíîâíûõ óçëîâ ïðèáîðà (èíòåðôåðîìåòðà è ðàäèîìåòðà) äîëæíà áûòü ïîñòîÿííà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,1 Ê, ïî êðàéíåé ìåðå ìåæäó êàëèáðîâêàìè ïî âñòðîåííîìó “÷åðíîìó òåëó”. Èçâåñòíî, ÷òî äåòàëè êîíñòðóêöèè èíòåðôåðîìåòðà è ðàäèîìåòðà, è ïðåæäå âñåãî ïðèåìíèê, ñàìè èçëó|÷àþò â ðàáî÷åé îáëàñòè ñïåêòðà, è ýòî èçëó÷åíèå ÷àñòè÷íî ìîäóëèðóåòñÿ è ïîïàäàåò íà ïðèåìíèê. Èñêëþ÷èòü ýòó ïîìåõó íåëüçÿ áåç ãëóáîêîãî îõëàæäåíèÿ âñåãî ïðèáîðà, ÷òî â ðàìêàõ äàííîãî ïðîåêòà íåâîçìîæíî. Óìåíüøèòü åå âëèÿíèå ìîæíî ñòàáèëèçàöèåé òåìïåðàòóðû ñ ïîìîùüþ ïàññèâíîé òåïëîçàùèòû è àêòèâíîé ñèñòåìû òåðìîñòàòèðîâàíèÿ.
Òàáëèöà 2. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà Õàðàêòåðèñòèêà
Ðåæèì ðàáîòû
Çàòìåíèå
Àòìîñôåðà
Ïîâåðõíîñòü
Ðàáî÷àÿ îáëàñòü ñïåêòðà, ìêì Ðàçìåð íàáëþäàåìîé îáëàñòè
Ìàêñ. îïòè÷. ðàçíîñòü õîäà îò ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ, ñì Ãåîìåòðè÷åñêèé ôàêòîð, ì2ñð ×èñëî òî÷åê â èíòåðôåðîãðàììå ×àñòîòà ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà, Ãö ×àñòîòû èçìåðèòåëüíîãî êàíàëà, Ãö Èíôîðìàòèâíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, êáàéò Ïîðîã îáíàðóæåíèÿ (NESR)*, Âò cð–1 ñì–1 Ìàññà, êã Ýíåðãîïîòðåáëåíèå, Âò, íå áîëåå
äåæóðíûé ðåæèì ðåæèì èçìåðåíèÿ
2,5–25 Ñîëíöå 0,35°
1,1
16384 3280 180–1800
18 (4–1,4)×10–7
5–25 Íà Ìàðñå(â íàäèð)
290 êì 0,55
4,4×10–7 8192 164 9–44 9
(1–0,5)×10–8 4,1
2,5–6 Íà Ôîáîñå(â íàäèð)
2,2 êì 0,14
2048 41
9–22 2,2 (1,8–1,2)×10–9
3 10
( )*Ïîðîã îáíàðóæåíèÿ ðàññ÷èòûâàëñÿ ïî ôîðìóëå NESR = τ mD*L−1dΩ t −1, ãäå τ – êîýôôèöèåíò ïðîïóñêàíèÿ îïòè÷åñêîãî
òðàêòà, m – ãëóáèíà ìîäóëÿöèè, ò. å. êîíòðàñòíîñòü èíòåðôåðîìåòðà; D* – îáíàðóæèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü, ñì Ãö1/2Âò–1; L –
ìàêñèìàëüíàÿ îïòè÷åñêàÿ ðàçíîñòü õîäà, ñì; d – äèàìåòð äèàôðàãìû ïîëÿ, ñì; Ω – òåëåñíûé óãîë îáúåêòèâà ñ ó÷åòîì åãî çàòåíåíèÿ, Ω = 0,1 ñð; t – äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, ñ. Ìû ïðèíèìàëè τm = 0,1.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
33
Äëÿ òåïëîçàùèòû ïðèáîðà ïðèìåíåíà èìïîðòíàÿ 15-ñëîéíàÿ ýêðàííî-âàêóóìíàÿ òåïëîèçîëÿöèÿ, áëèçêàÿ ïî êîíñòðóêöèè ê ðîññèéñêîé ÝÂÒÈ-À. Åþ îáøèòû öèëèíäðè÷åñêàÿ ïîâåðõíîñòü (÷àñòè÷íî) è âåðõíÿÿ êðûøêà áàøíè, à òàêæå áàçà ñ óñòàíîâëåííûì íà íåé êîëüöåâûì ýêðàíîì, êîòîðûé çàùèùàåò ñíèçó îñíîâàíèå áàøíè îò îõëàæäåíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå òåïëîèçîëÿöèîííûõ ìàòîâ äëÿ ìàëîãàáàðèòíûõ ïðèáîðîâ, ê êîòîðûì îòíîñèòñÿ “ÀÎÑÒ”, èìååò ñâîè îñîáåííîñòè, ñâÿçàííûå ñî çíà÷èòåëüíûì âëèÿíèåì êðàåâûõ øâîâ íà îòòîê òåïëà îò ïðèáîðà. Ìàòû ïðè óñòàíîâêå íà ïðèáîð ñîåäèíÿëèñü ïîçîëî÷åííîé ëèïêîé ëåíòîé ôèðìû CAPTON, ïðè÷åì îòêðûòûå òîðöû ìàòîâ äîïîëíèòåëüíî çàùèùàëèñü òåïëîçàùèòíûìè ÝÂÒÈ-ëåíòàìè. Ïðèøèâêà ìàòîâ ê êîðïóñó ïðèáîðà áûëà èñêëþ÷åíà. Ïðî÷íîñòü ñâÿçè ìàòîâ ñ ïðèáîðîì îáåñïå÷èâàë âíåøíèé ñëîé ìàòà, âûïîëíåííûé èç ïðî÷íîé ìåòàëëèçèðîâàííîé òêàíè, è ñåòêà, îõâàòûâàþùàÿ òåïëîçàùèòó áàçû è ê áàçå ïðèêðåïëåííàÿ.
Àêòèâíàÿ ñèñòåìà âêëþ÷àåò 6 íàãðåâàòåëåé è 22 òåðìîäàò÷èêà òèïà HEL 705 è HEL 776, à òàêæå ðàäèàòîð, ðàñïîëîæåííûé íà áîêîâîé ïîâåðõíîñòè áàøíè è èñïîëüçóåìûé ïðè íåîáõîäèìîñòè äëÿ ñáðîñà òåïëà.
Äâà íàãðåâàòåëÿ òèïà RTO 20F, ïî îäíîìó â áàçå è áàøíå, ïîäêëþ÷åíû ê âûäåëåííîé ëèíèè ýëåêòðîïèòàíèÿ è ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ ïåðåîõëàæäåíèÿ ïðèáîðà. Ïðè ïàäåíèè òåìïåðàòóðû íèæå 298 Ê ýòè íàãðåâàòåëè âêëþ÷àþòñÿ è âûäåëÿþò ñóììàðíóþ òåïëîâóþ ìîùíîñòü 3 Âò (ïî 1,5 Âò â áàçå è â áàøíå) äëÿ ïîäîãðåâà ïðèáîðà äî òåìïåðàòóðû 303 Ê, ïîñëå ÷åãî îòêëþ÷àþòñÿ.
×åòûðå íàãðåâàòåëÿ òèïà IRLIZ34NPbF (îäèí óñòàíîâëåí íà èíòåðôåðîìåòðå, äâà ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ íàãðåâàòåëÿ íà êîðïóñå áàøíè è îäèí â áàçå) ïîääåðæèâàþò ïðîãðàììíî çàäàííóþ òåìïåðàòóðó è óïðàâëÿþòñÿ íåçàâèñèìî ìèêðîïðîöåññîðàìè.  äåæóðíîì ðåæèìå (â ïåðèîä ìåæäó èçìåðåíèÿìè) ýëåêòðîíèêà ïðèáîðà âûäåëÿåò îêîëî 1 Âò è áåç äîïîëíèòåëüíîãî ïîäîãðåâà ïðèáîð áóäåò îõëàæäàòüñÿ.
 ðåæèìå èçìåðåíèé òåïëîâûäåëåíèå äîñòèãàåò 10 Âò è òîãäà óæå íåîáõîäèìî èçáàâëÿòüñÿ îò ýòîãî òåïëà, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ñòàáèëüíîñòü òåìïåðàòóðû èíòåðôåðîìåòðà. Äëÿ ýòîãî âûïîëíÿåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ ïðîöåäóðà ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàäèàòîðà. Ðàäèàòîð – ýòî ÷àñòü áîêîâîé ïîâåðõíîñòè áàøíè ïëîùàäüþ 3 äì2, ñâîáîäíàÿ îò òåïëîçàùèòû è èìåþùàÿ ÷åðíîå â ÈÊ îáëàñòè ïîêðûòèå. Îðèåíòàöèÿ ÊÀ òàêîâà, ÷òî áîêîâàÿ ïîâåðõíîñòü áàøíè ïî÷òè íèêîãäà íå áóäåò îñâåùàòüñÿ Ñîëíöåì.  äåæóðíîì ðåæèìå, êîãäà áàøíÿ ïîâåðíóòà ñâîåé ãîëîâêîé íàâåäåíèÿ â ñòîðîíó ÷åðíîãî òåëà, ðàäèàòîð ñïðÿòàí çà ùèòêîì,
óñòàíîâëåííûì íà áàçå. Ýòîò ùèòîê çàêðûò ñíàðóæè òåïëîèçîëÿöèåé, à åãî âíóòðåííÿÿ ïîâåðõíîñòü ïîçîëî÷åíà, è îí íàäåæíî ýêðàíèðóåò ðàäèàòîð. Çà íåñêîëüêî ÷àñîâ äî íà÷àëà èçìåðåíèé áàøíÿ ïîâîðà÷èâàåòñÿ òàê, ÷òî ðàäèàòîð âûõîäèò èç-çà ùèòêà è òåìïåðàòóðà áàøíè íà÷èíàåò ïàäàòü. Òåìïåðàòóðà óçëà ñïåêòðîìåòðà íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ ñî çíà÷èòåëüíûì çàïàçäûâàíèåì, òàê êàê êîýôôèöèåíò òåïëîîáìåíà ýòîãî óçëà ñ áàøíåé ìàë (0,03 Âò/Ê). Ïðè åãî òåïëîåìêîñòè 920 Äæ/Ê ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè ðàâíà 8 ÷.  ðåçóëüòàòå ê íà÷àëó èçìåðåíèé òåìïåðàòóðà èíòåðôåðîìåòðà óñòàíàâëèâàåòñÿ íèæå òåìïåðàòóðû ÷åðíîãî òåëà ïðèìåðíî íà 10 Ê (ýòî íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ êàëèáðîâêè), íî íà ñòîëüêî æå âûøå òåìïåðàòóðû îñòàëüíûõ äåòàëåé áàøíè (ýòî íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû èíòåðôåðîìåòðà ïðè èçìåðåíèÿõ).  ýòîì ðåæèìå ðàäèàòîð áóäåò îòêðûò, êðîìå êîðîòêèõ öèêëîâ êàëèáðîâêè. Èñïûòàíèÿ òåïëîâîãî ìàêåòà ïðèáîðà â âàêóóìíîé êàìåðå ïîäòâåðäèëè îñóùåñòâèìîñòü òàêîé ïðîöåäóðû.
Óïðàâëåíèå ïðèáîðîì
 ïðèáîðå èñïîëüçóþòñÿ äâå ïðîãðàììèðóåìûå ëîãè÷åñêèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû ACTEL AX2000 – îäíà â áàçå, âòîðàÿ â áàøíå, â îáåèõ ðåàëèçîâàíû ìèêðîïðîöåññîðû Leon-3. Ìèêðîïðîöåññîðû ñâÿçàíû ïî èíòåðôåéñó 485, äëÿ ÷åãî èñïîëüçóåòñÿ ÷àñòü ïðîâîäíèêîâ ãèáêîãî 24-æèëüíîãî êàáåëÿ, êîòîðûì ñîåäèíåíû áàçà è áàøíÿ. Êðîìå òîãî, ïî ýòîìó êàáåëþ â áàøíþ ïåðåäàåòñÿ ïåðâè÷íîå íàïðÿæåíèå áîðòñåòè (28 Â). Íàïðÿæåíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàáîòû ýëåêòðîíèêè áàøíè, âûðàáàòûâàþòñÿ âòîðè÷íûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ áàøíè.  áàçå èìååòñÿ êîíòðîëëåð èíòåðôåéñà ÃÎÑÒ Ð 520702003 (MILSTD-1553-Â), ðåàëèçîâàííûé íà ìèêðîñõåìå BU61703G3-140 êîðïîðàöèè DDC. Ïî ýòîìó èíòåðôåéñó ïðèáîð ïîëó÷àåò îò ÊÀ òåëåêîìàíäû è äðóãóþ èíôîðìàöèþ, ïåðåäàâàÿ â îòâåò ñëóæåáíûå è íàó÷íûå äàííûå.
Ìèêðîïðîöåññîðû èìåþò àðõèòåêòóðó SPARCv8 è ðåàëèçîâàíû íà îñíîâå ÏËÌ. Ïîìèìî ìèêðîïðîöåññîðà êàæäàÿ ÏËÌ ñîäåðæèò è âñþ íåîáõîäèìóþ ëîãèêó, ïîçâîëÿþùóþ ìèêðîïðîöåññîðó îáìåíèâàòüñÿ èíôîðìàöèåé ñ ïåðèôåðèéíûìè óñòðîéñòâàìè. ÏËÌ ôèðìû Actel ÿâëÿþòñÿ îäíîêðàòíî ïðîãðàììèðóåìûìè, è ïîýòîìó â ïðîöåññå ïîëåòà èõ ëîãèêó ðàáîòû èçìåíèòü íåëüçÿ, íî ýòî îáåñïå÷èâàåò ðàäèàöèîííóþ ñòîéêîñòü. Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå êàæäîãî ìèêðîïðîöåññîðà õðàíèòñÿ â ðàäèàöèîííî ñòîéêîé ÝÑÏÇÓ è â ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè ìîæåò áûòü èçìåíåíî âî âðåìÿ ïîëåòà.
 ïðèáîðå “ÀÎÑÒ” èìåþòñÿ äâà ìèêðîïðîöåññîðà, ðàáîòàþùèå ïîä óïðàâëåíèåì îïåðàöèîííîé
34 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ñèñòåìû RTEMS. Ìèêðîïðîöåññîð, íàõîäÿùèéñÿ â áàøíå, îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿíñòâî ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà è ðåãèñòðàöèþ èíòåðôåðîãðàììû. Çàòåì îí ïðîâîäèò ïðåäâàðèòåëüíóþ îáðàáîòêó äàííûõ, îïðàøèâàåò ñëóæåáíûå äàò÷èêè è ôîðìèðóåò òåëåìåòðè÷åñêèé ïàêåò. Òåëåìåòðè÷åñêèé ïàêåò ïåðåäàåòñÿ â áàçó âî âðåìÿ çàïèñè ñëåäóþùåé èíòåðôåðîãðàììû.
Ìèêðîïðîöåññîð, íàõîäÿùèéñÿ â áàçå, ïðèíèìàåò òåëåìåòðè÷åñêèå ïàêåòû, äîáàâëÿåò â íèõ èíôîðìàöèþ îò ñëóæåáíûõ äàò÷èêîâ, ðàñïîëîæåííûõ â áàçå, è ñîõðàíÿåò èõ â ïàìÿòè (4 Ìáàéò) äëÿ ïîñëåäóþùåé ïåðåäà÷è íà Çåìëþ. Ïîìèìî ïåðåäà÷è òåëåìåòðèè, ìèêðîïðîöåññîð â áàçå ïðèíèìàåò òåëåêîìàíäû è îñóùåñòâëÿåò îáùåå óïðàâëåíèå ïðèáîðîì â ñîîòâåòñòâèè ñ öèêëîãðàììîé.
Ïðåäâàðèòåëüíàÿ öèêëîãðàììà, îñíîâàííàÿ íà ïðîãðàììå ïîëåòà, çàïèñûâàåòñÿ â ÝÑÏÇÓ ïðèáîðà äî çàïóñêà è â ñëó÷àå èçìåíåíèÿ ïðîãðàììû ïîëåòà ìîæåò áûòü èçìåíåíà ïîñðåäñòâîì òåëåêîìàíä ñ Çåìëè. Åñëè ïðîãðàììà ïîëåòà íå èçìåíÿåòñÿ, ïðèáîð ìîæåò ñàìîñòîÿòåëüíî ðàáîòàòü áåç âìåøàòåëüñòâà èçâíå. Öèêëîãðàììà ðåàëèçîâàíà â âèäå ñâÿçàííîãî ñïèñêà, è ïðè äîáàâëåíèè íîâîãî äåéñòâèÿ èëè îòìåíå ñóùåñòâóþùåãî äîñòàòî÷íî ìèíèìàëüíûõ èçìåíåíèé.
Çàêëþ÷åíèå
Ñîâîêóïíîñòü ïàðàìåòðîâ ïðèáîðà “ÀÎÑÒ” óíèêàëüíà – äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè íå áûëî êîñìè÷åñêèõ ÈÊ ñïåêòðîìåòðîâ, êîòîðûå ïðè ìàññå 4 êã èìåëè áû îäíîâðåìåííî ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí 2–25 ìêì, ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå äî 0,9 ñì–1 è ñîáñòâåííûå ñèñòåìû äâóõîñåâîãî íàâåäåíèÿ è òåðìîðåãóëèðîâàíèÿ. Ýòî ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ñîâðåìåííûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé.
Ïðèáîð ïðîøåë òùàòåëüíóþ ïðîâåðêó íà ñòàäèè ðàçðàáîòêè è èçãîòîâëåíèÿ ìàêåòîâ è ïðîòîòèïà. Ëàáîðàòîðíûå è ñòåíäîâûå èñïûòàíèÿ ïîçâîëèëè âûÿâèòü âîçìîæíîñòè óëó÷øåíèÿ ïàðàìåòðîâ ïðèáîðà, êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, ïàðàìåòðîâ òåïëîîáìåíà, àïïàðàòíî-ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ. Ïîýòîìó âñå ïîñëåäóþùèå ìîäèôèêàöèè ïðèáîðà èìåþò õîðîøèå øàíñû áûòü âêëþ÷åííûìè âî ìíîãèå áóäóùèå ïëàíåòíûå ìèññèè.
 çàêëþ÷åíèå âûðàæàåì ñâîþ èñêðåííþþ áëàãîäàðíîñòü è ïðèçíàòåëüíîñòü ìåõàíèêó âûñøåé êâàëèôèêàöèè Øàøêèíó Âèêòîðó Íèêîëàåâè÷ó. Îí èçãîòîâèë è ñîáðàë âñå ìåõàíè÷åñêèå óçëû âñåõ
îáðàçöîâ, à åãî ñîâåòû îêàçàëè íåîöåíèìóþ ïîìîùü ïðè ðàçðàáîòêå êîíñòðóêöèè ïðèáîðà.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Hanel R.A., B.J. Conrath, D.E. Jennings, R.E. Samuelson Exploration of the Solar system by infrared remote sensing. 2nd edition // Cambridge Univ. Press., 2003. 458 ð.
12. Ýðòåëü Ä., Ìîðîç Â.È., Íîïèðàêîâñêèé È., Ëèíêèí Â.Ì., ßí Õ., Êðåìíåâ Ð.Ñ., Áåêêåð-Ðîñ Õ., Øòàäòõàóñ Â., Êåðæàíîâè÷ Â. Â., Ìàöûãîðèí È. À., Äüÿ÷êîâ À.Â., Õëþñòîâà Ë.È., Áåðâàëüä Â., Óëèõ Ì., Äðèøåð Õ., Ñêðáåê Â., Øòóäåìóíä Õ., Øóñòåð Ð., Êàéçåð Ã., Èãíàòîâà Ñ.Ï., Çåëåíîâ È.À., Öåðåíèí È. Ä., Øïåíêóõ Ä., Äåëåð Â., Øåôåð Ê., Çàñîâà Ë. Â., Óñòèíîâ Å.À., Ôåëëáåðã Ã., Ëèïàòîâ À.Í., Øóðóïîâ À.À., Õàâåíñîí Í.Ã. Èíôðàêðàñíûé ýêñïåðèìåíò íà ÀÌÑ “Âåíåðà-15” è “Âåíåðà-16”. 1. Ìåòîäèêà è ïåðâûå ðåçóëüòàòû // Êîñìè÷. èññëåä. 1985. Ò. 23. Ñ. 191–205.
13. Smith M.D. Interannual variability in TES atmospheric observations of Mars during 1999–2003 // Icarus. 2004. V. 167. P. 148–165.
14. Ãîðáóíîâ Ã.Ã., Ìîøêèí Á.Å. Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðû äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïëàíåòíûõ àòìîñôåð // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2000. Ò. 67. ¹ 5. Ñ. 69–75.
15. Zakharov A., Zelenyi L., Pichkhadze K. Scientific program of the Phobos-Soil mission. // 6th COSPAR Scientific Assembly, Beijing, China. 2006. Meeting abstract. #23093.
16. Persky M.J. A review of spaceborne infrared Fourier transform spectrometers for remote sensing // Rew. Sci. Instrum. 1995. V. 66. P. 4763–4797.
17. Christensen P.R, Mehall G.L., Silverman S.H., Anwar S., Cannon G., Gorelick N., Kheen R., Tourville T., Bates D., Ferry S., Fortuna T., Jeffryes J., O’Donnell W., Peralta R., Wolverton Th., Blaney D., Denise R., Rademacher J., Morris R.V., Squyres S. Miniature Thermal Emission Spectrometer for the Mars Exploration Rovers // J. of Geophys. Res. 2003. V. 108. E12. P. ROV 5-1.
18. Formisano V., Atreya S.K., Encrenaz T., Ignatiev N., Giuranna M. Detection of methane in the atmosphere of Mars // Science. 2004. V. 306. P. 1758–1761.
19. Krasnopolsky V.A., Maillard J.P., Owen T.C. Detection of methane in the atmosphere of Mars: evidence for life? // Icarus. 2004. V. 172. P. 537–547.
10. Atreya S.K., Mahaffy P.R., Wong A.-S. Methane and related trace species on Mars: Origin, loss, implications for life, and habitability // Planet. Space Sci. 2007. V. 55. P. 358–369.
11. Ìîðîçîâ À.Í., Ñâåòëè÷íûé Ñ. È. Îñíîâû ôóðüå-ñïåêòðîðàäèîìåòðèè // Ì.: Íàóêà, 2006. 275 c.
12. Áåëë Ð.Äæ. Ââåäåíèå â ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèþ // Ì.: Ìèð, 1975. 380 ñ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
35
ÌÈÍÈÀÒÞÐÍÛÉ ÔÓÐÜÅ-ÑÏÅÊÒÐÎÌÅÒÐ “ÀÎÑÒ” ÄËß ÊÎÑÌÈ×ÅÑÊÈÕ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÉ
2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã. 2009 ã.
Î. È. Êîðàáëåâ*,**, äîêòîð ôèç.-ìàò.íàóê; À. Â. Ãðèãîðüåâ*; Ô. Ìîíìåñàí**; Á. Å. Ìîøêèí*, êàíä. òåõí. íàóê; Ä. Â. Ïàöàåâ*; Â. Ñ. Ìàêàðîâ*; Ñ. Â. Ìàêñèìåíêî*; Ê. Â. Ãðå÷íåâ*; Â. È. Êîòëîâ*, Ë. Â. Çàñîâà*, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; À. Â. Øàêóí*; À.À. Ôåäîðîâà*, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê; À. È. Òåðåíòüåâ*; À. Ï. Ýêîíîìîâ*, êàíä. òåõí. íàóê; È. Â. Õàòóíöåâ*; Á. Ñ. Ìàéîðîâ*; Þ. Â. Íèêîëüñêèé*; È. À. Ìàñëîâ*; À. Á. Ãâîçäåâ*; Ð. Î. Êóçüìèí*,***, êàíä. ãåîãð. íàóê.
*** Èíñòèòóò êîñìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÐÀÍ, Ìîñêâà
*** Ñëóæáà àýðîíîìèè, Ïàðèæ, Ôðàíöèÿ
*** Èíñòèòóò ãåîõèìèè è àíàëèòè÷åñêîé õèìèè èì. Âåðíàäñêîãî Â.È. ÐÀÍ, Ìîñêâà
*** E-mail:
Ôóðüå-ñïåêòðîìåòð “ÀÎÑÒ”, ðàçðàáàòûâàåìûé äëÿ ïðîåêòà “Ôîáîñ-ãðóíò”, ïðåäíàçíà÷åí äëÿ äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ â îáëàñòè äëèí âîëí 2,5–25 ìêì. Ýòîò ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí âêëþ÷àåò â ñåáÿ êàê îòðàæåííîå è ïðîïóùåííîå ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå, òàê è ñîáñòâåííîå òåïëîâîå èçëó÷åíèå èññëåäóåìîãî íåáåñíîãî òåëà.
Ìàêñèìàëüíîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñ ó÷åòîì àïîäèçàöèè ñîñòàâëÿåò 0,9 ñì–1, óãîë ïîëÿ çðåíèÿ – 2,5°. Ïðèáîð èìååò ñîáñòâåííûå ñèñòåìû òåðìîñòàáèëèçàöèè è äâóõîñåâîãî íàâåäåíèÿ, à òàêæå èìèòàòîð àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà äëÿ êàëèáðîâêè. Âðåìÿ ðåãèñòðàöèè îäíîé èíòåðôåðîãðàììû ñîñòàâëÿåò îò 5 äî 50 ñ. Ìàññà ïðèáîðà 4 êã, ýíåðãîïîòðåáëåíèå äî 10 Âò.
Êîäû OCIS: 300.6190, 300.6300, 300.6340, 300.6390.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 25.07.2008.
Ââåäåíèå
Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðèÿ øèðîêî èñïîëüçîâàëàñü è ïðîäîëæàåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû [1]. Ñ ïîìîùüþ äâóõ ìîäèôèêàöèé ïðèáîðà IRIS áûëè ïîëó÷åíû èíôðàêðàñíûå (ÈÊ) ñïåêòðû Ìàðñà (êîñìè÷åñêèé àïïàðàò (ÊÀ) Mariner-9), ïëàíåò-ãèãàíòîâ è èõ êðóïíûõ ñïóòíèêîâ (ÊÀ Voyager-1, -2). Âåíåðà áûëà èññëåäîâàíà ñ ïîìîùüþ ôóðüå-ñïåêòðîìåòðà FS1/4 íà ÊÀ Âåíåðà-15 [2]. Ïðè ðåãóëÿðíûõ íàáëþäåíèÿõ òàêèå èçìåðåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå èññëåäîâàòü êàê õèìè÷åñêèé ñîñòàâ, òàê è òåðìè÷åñêóþ ñòðóêòóðó àòìîñôåðû, îòêðûâàþò âîçìîæíîñòü êëèìàòè÷åñêîãî ìîíèòîðèíãà. Áîëåå øåñòè ëåò âåë òàêîé ìîíèòîðèíã ñ îðáèòû âîêðóã Ìàðñà ôóðüå-ñïåêòðîìåòð TES [3]. Ýòè íàáëþäåíèÿ áûëè ïðîäîëæåíû ñ 2004 ã. íà ÊÀ Mars Express, íà áîðòó êîòîðîãî óñïåøíî ðàáîòàåò ôóðüåñïåêòðîìåòð PFS, ñîçäàííûé ïî èíèöèàòèâå çàìå÷àòåëüíîãî ðîññèéñêîãî ó÷åíîãî Â.È. Ìîðîçà. ×èòàòåëè “Îïòè÷åñêîãî æóðíàëà” ìîãëè îçíàêîìèòüñÿ ñ ýòèì ïðèáîðîì â 2000 ã. [4].
 íàñòîÿùåå âðåìÿ â Ðîññèè èäåò ïîäãîòîâêà êîñìè÷åñêîé ìèññèè “Ôîáîñ-ãðóíò” – ïîëåò ê ñïóòíèêó Ìàðñà, îñíîâíàÿ öåëü êîòîðîãî – äîñòàâêà íà Çåìëþ îáðàçöà ãðóíòà [5]. Ïî ïëàíó ìèññèè ÊÀ äëèòåëüíîå âðåìÿ áóäåò âðàùàòüñÿ âîêðóã Ìàðñà íà îðáèòå, áëèçêîé ê îðáèòå Ôîáîñà (âûñîòà îêîëî
6000 êì). Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü ïðîâåñòè äèñòàíöèîííûå èññëåäîâàíèÿ Ìàðñà, ñ ó÷åòîì, îäíàêî, ñòðîãîãî îãðàíè÷åíèÿ ðåñóðñîâ ÊÀ, â îñíîâíîì îòâîäèìûõ ïîä êîíòàêòíûå èññëåäîâàíèÿ Ôîáîñà.
Âñå ôóðüå-ñïåêòðîìåòðû, ðàáîòàâøèå äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè â êîñìîñå, èìåëè ìàññó, êàê ïðàâèëî, íå ìåíåå 30 êã [6]. Ñàìûé ëåãêèé ïðèáîð, Mini-TES, óñòàíîâëåííûé íà ìàðñîõîäàõ Spirit è Opportunity, èìååò ìàññó 2,4 êã, åãî ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñîñòàâëÿåò 10 ñì–1, à íàâåäåíèå íà îáúåêò îñóùåñòâëÿåòñÿ ñðåäñòâàìè ìàðñîõîäà [7].  ðàìêàõ ïðîåêòà “Ôîáîñ-ãðóíò” â Èíñòèòóòå êîñìè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ÐÀÍ áûëà ïîñòàâëåíà çàäà÷à ïîëó÷èòü íîâîå êà÷åñòâî íàáëþäåíèé Ìàðñà ïðè ìàëîé ìàññå àïïàðàòóðû. Äëÿ ðåàëèçàöèè ýêñïåðèìåíòà ñîçäàí ÈÊ ôóðüå-ñïåêòðîìåòð “ÀÎÑÒ”, ïðåäíàçíà÷åííûé äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñïåêòðà ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî ÷åðåç àòìîñôåðó íà ëèìáå Ìàðñà, ñ âûñîêèì ñïåêòðàëüíûì ðàçðåøåíèåì, ñïåêòðîâ èçëó÷åíèÿ àòìîñôåðû è ïîâåðõíîñòè Ìàðñà, à òàêæå ñïåêòðà ïîâåðõíîñòè Ôîáîñà. Ìàññà ïðèáîðà 4,1 êã, ÷òî ïðèìåðíî íà ïîðÿäîê ìåíüøå ìàññû ïðèáîðà PFS íà ÊÀ Mars Express (30,9 êã).
Ïðîáëåìà ìíîãîêðàòíîãî ñíèæåíèÿ ìàññû ïðèáîðà ðåøàëàñü êîìïëåêñíî. Ïðåæäå âñåãî ïðèøëîñü ïîéòè íà óìåíüøåíèå ïî÷òè â 2 ðàçà ðàçìåðîâ îïòè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ÷òî ñêîìïåíñèðîâàíî âûáîðîì ìåòîäèêè íàáëþäåíèé, íàïðàâëåííîé íà ðåøåíèå
28 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
çàäà÷, íå ñâÿçàííûõ ñ âûñîêèì ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì ïðèáîðà. Êðîìå òîãî, ïðèìåíåíà ìàêñèìàëüíî ïëîòíàÿ êîìïîíîâêà ïðèáîðà, ïðè êîíñòðóèðîâàíèè ìèíèìèçèðîâàëàñü ìàññà êàæäîé äåòàëè áåç ñíèæåíèÿ æåñòêîñòè, èñïîëüçîâàíû ñàìûå ñîâðåìåííûå ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû.
Íàó÷íûå çàäà÷è è ïëàí ýêñïåðèìåíòà
Ñîîáùåíèÿ îá îòêðûòèè ìåòàíà íà Ìàðñå, ïîñòóïèâøèå â 2004 ã. îò òðåõ íåçàâèñèìûõ ãðóïï èññëåäîâàòåëåé, âûçâàëè áîëüøîé ðåçîíàíñ. Ïîãëîùåíèå â ïîëîñå 3,3 ìêì áûëî îáíàðóæåíî â ñïåêòðàõ PFS [8] è ïî íàçåìíûì íàáëþäåíèÿì [9]. Ïî ñîâîêóïíîñòè äàííûõ ñîäåðæàíèå ìåòàíà â àòìîñôåðå Ìàðñà ñîñòàâëÿåò 10 ppb, à âðåìÿ åãî ðàñïàäà â àòìîñôåðå Ìàðñà íå áîëåå 300 ëåò, ò. å. íåîáõîäèì ïîñòîÿííî äåéñòâóþùèé èñòî÷íèê ýòîãî ãàçà. Âîïðîñ îá èñòî÷íèêàõ ìåòàíà íà Ìàðñå ïîäðîáíî ðàññìîòðåí â ðàáîòå [10], ïðè ýòîì íå èñêëþ÷àåòñÿ åãî áèîãåííîå ïðîèñõîæäåíèå, ò. å. íàëè÷èå âûäåëÿþùèõ ìåòàí æèâûõ ìèêðîîðãàíèçìîâ! Îäíàêî èìåþùèåñÿ èçìåðåíèÿ ïîêà âûçûâàþò ìíîãî ñïîðîâ: îáíàðóæåíèå PFS áëèçêî ê ïðåäåëó åãî ÷óâñòâèòåëüíîñòè, à íàçåìíûå íàáëþäåíèÿ, íåñìîòðÿ íà âûñîêîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, îñëîæíåíû áîëüøèì ïîãëîùåíèåì ìåòàíà â çåìíîé àòìîñôåðå.
Îñíîâíîé íàó÷íîé çàäà÷åé ýêñïåðèìåíòà “ÀÎÑÒ” ÿâëÿåòñÿ èçìåðåíèå ñîäåðæàíèÿ ìåòàíà â àòìîñôåðå Ìàðñà ñ õîðîøèì îòíîøåíèåì ñèãíàë/øóì ìåòîäîì íàáëþäåíèÿ Ñîëíöà, ïðîñâå÷èâàþùåãî àòìîñôåðó Ìàðñà (ðåæèì “ñîëíå÷íîãî çàòìåíèÿ”). Çàäà÷à îñëîæíÿåòñÿ òåì, ÷òî íà ïîëîñó ìåòàíà 3,3 ìêì íàêëàäûâàåòñÿ ïîëîñà ïîãëîùåíèÿ âîäû. Îäíàêî íàèáîëåå ñèëüíàÿ ãðóïïà ëèíèé ìåòàíà (Q-âåòâü ôóíäàìåíòàëüíîé ïîëîñû), ëåæàùàÿ â îáëàñòè (3017–3019) ñì–1, ñâîáîäíà îò ïîãëîùåíèÿ ïàðàìè âîäû (ðèñ. 1). Êàê âèäíî, ñîäåðæàíèå ìåòàíà íà óðîâíå 10 ppb äàåò ãëóáèíó ïîëîñû îêîëî 4%. Ðàñ÷åòíîå îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì ïðè ðàçðåøåíèè 0,9 ñì–1 ïî îäíîé èíòåðôåðîãðàììå äëèòåëüíîñòüþ 5 ñ äëÿ ýòîé ïîëîñû ñîñòàâëÿåò îêîëî 500. Òàêèì îáðàçîì, íàêîïëåíèå ñèãíàëà â òå÷åíèå îäíîãî ñåàíñà “ñîëíå÷íîå çàòìåíèå” (îêîëî 20 ñïåêòðîâ) ïîçâîëÿåò äîñòèãíóòü ïîðîãà îáíàðóæåíèÿ ïîðÿäêà 1 ppb. Âûáðàííîå ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå 0,9 ñì–1 ÿâëÿåòñÿ îïòèìàëüíûì, äàëüíåéøåå åãî óëó÷øåíèå íå ÿâëÿåòñÿ áëàãîïðèÿòíûì ôàêòîðîì èç-çà óâåëè÷åíèÿ øóìà.
Ìåòîäèêà ñîëíå÷íûõ çàòìåíèé ÿâëÿåòñÿ ñàìîêàëèáðîâàííîé. Ïåðâûé êàëèáðîâî÷íûé ñïåêòð Ñîëíöà áóäåò ïîëó÷åí ïðè ðàññòîÿíèè îò ëèíèè âèçèðîâàíèÿ äî ëèìáà ïîðÿäêà 200 êì, ïðè ýòîì âêëàä àòìîñôåðû îòñóòñòâóåò. Ãëóáèíà ïîëîñ ñàìîãî ñîë-
1
0,98
0,96 2
0,94
1 *
3000
3010
3020
3030
ν, ñì–1
Ðèñ. 1. Ñèíòåòè÷åñêèå ñïåêòðû ñîëíå÷íîãî èçëó-
÷åíèÿ, ïðîøåäøåãî ÷åðåç àòìîñôåðó Ìàðñà, ïðè ðàññòîÿíèè îò ëèíèè âèçèðîâàíèÿ öåíòðà Ñîëíöà äî ëèìáà 10 êì; ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå ñ àïîäèçàöèåé 0,9 ñì–1. 1 – ïàðû âîäû (300 ppm), 2 – ìåòàí (10 ppb). * Ïîëîñà v3 ìåòàíà íå íàëàãàåòñÿ íà ïîëîñû Í2Î, çäåñü íåò ïîëîñ ÑÎ2 è ÑÎ.
íå÷íîãî ñïåêòðà íå áóäåò èçìåíÿòüñÿ ïî ìåðå ïîãðóæåíèÿ ëèíèè âèçèðîâàíèÿ â àòìîñôåðó, èçìåíÿþò ñâîþ ãëóáèíó òîëüêî ïîëîñû àòìîñôåðíûõ ãàçîâ. Ñåàíñ íàáëþäåíèé “çàòìåíèå” äëèòñÿ îêîëî 100 ñ. Äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû â ýòîì ðåæèìå ñîñòàâëÿåò 5 ñ, è 20 ïîëó÷åííûõ ñïåêòðîâ áóäóò ñîäåðæàòü èñêîìóþ èíôîðìàöèþ, â òîì ÷èñëå è î âåðòèêàëüíîé ñòðóêòóðå àòìîñôåðû.  òî æå âðåìÿ âåðòèêàëüíîå ðàçðåøåíèå íà ëèìáå îãðàíè÷åíî: îíî îïðåäåëÿåòñÿ óãëîâûì ðàçìåðîì ñîëíå÷íîãî äèñêà (21′ ñ Ìàðñà) è ñ îðáèòû Ôîáîñà ñîñòàâëÿåò îêîëî 50 êì.
Äðóãîé àêòóàëüíîé íàó÷íîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ èññëåäîâàíèå ñóòî÷íûõ çàêîíîìåðíîñòåé â àòìîñôåðå Ìàðñà. Äèñòàíöèîííûé ìîíèòîðèíã êëèìàòà, ïðîâîäèâøèéñÿ äî ñèõ ïîð, äàåò î íèõ ëèøü î÷åíü îãðàíè÷åííóþ èíôîðìàöèþ. Èçìåðåíèÿ, ïðîâîäèìûå ñ àìåðèêàíñêèõ ÊÀ íà “êàðòèðóþùèõ” ïîëÿðíûõ îðáèòàõ, òàêèõ êàê Mars Global Surveyor [3] è Mars Reconnaissance Orbiter, æåñòêî ïðèâÿçàíû ê 2 ÷àñàì äíÿ è íî÷è. Ìåñòíîå âðåìÿ èçìåðåíèé ñî ñïóòíèêà Mars Express äðåéôóåò â çàâèñèìîñòè îò ñåçîíà íà Ìàðñå, ÷òî ñèëüíî îñëîæíÿåò èíòåðïðåòàöèþ èçìåðåíèé. Îðáèòà Ôîáîñà, òðè ðàçà â ñóòêè îáðàùàþùåãîñÿ âîêðóã Ìàðñà, ïðåäîñòàâëÿåò óíèêàëüíóþ âîçìîæíîñòü èññëåäîâàíèÿ ñóòî÷íûõ è äðóãèõ êðàòêîâðåìåííûõ àòìîñôåðíûõ öèêëîâ â íèçêèõ, à ïðè èñïîëüçîâàíèè âîçìîæíîñòåé ñêàíåðà “ÀÎÑÒ” è â ñðåäíèõ øèðîòàõ Ìàðñà. Èçìåðåíèÿ äèñêà Ìàðñà áóäóò ïðîâîäèòüñÿ ïðè êàæäîé âîçìîæíîñòè; ïðè ýòîì áóäåò ïîëó÷åíà èíôîðìàöèÿ î òåðìè÷åñêîé ñòðóêòóðå (ïî ïîëîñå ÑÎ2 λ = 15 ìêì) è ñîñòàâå àòìîñôåðû, ñîäåðæàíèè ïûëè è îáëàêàõ èç âîäÿíîãî ëüäà, èõ ñóòî÷íûõ âàðèàöèÿõ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
29
Òàáëèöà 1. Ðåæèìû ðàáîòû è îñíîâíûå ïàðàìåòðû ïðèáîðà
Ïàðàìåòð
Ðåæèì ðàáîòû Çàòìåíèå Àòìîñôåðà Ïîâåðõíîñòü
Ðàáî÷àÿ îáëàñòü ñïåêòðà, ìêì
Ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå, ñì–1
Óãîë ïîëÿ çðåíèÿ, óãë. ãðàä
Äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, ñ
Ñèãíàë/øóì
2,5–25 0,9
5 100–500
5–25 2 2,5 50
10–500
2,5–6 7
50 10–500
Òàêæå â òåïëîâîì äèàïàçîíå, ïî ìåðå ïðèáëèæåíèÿ ÊÀ ê Ôîáîñó, áóäåò èçìåðÿòüñÿ ñïåêòð èçëó÷àòåëüíîé ñïîñîáíîñòè ïîâåðõíîñòè ñïóòíèêà ñ öåëüþ èññëåäîâàíèÿ åãî ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà. Ïîñëå ïîñàäêè ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå òàêèõ èçìåðåíèé ñîñòàâèò íåñêîëüêî ñàíòèìåòðîâ.
Áîëåå ïîëíûé ñïèñîê íàó÷íûõ çàäà÷ âêëþ÷àåò: 1. Èçìåðåíèå ñîäåðæàíèÿ ìåòàíà è äðóãèõ ìàëûõ ñîñòàâëÿþùèõ, âûñîòíîå ðàñïðåäåëåíèå ýòèõ ãàçîâ è àýðîçîëÿ (â ðåæèìå “ñîëíå÷íîãî çàòìåíèÿ”). 2. Èçìåðåíèå ñóòî÷íûõ è ñåçîííûõ âàðèàöèé â àòìîñôåðå âåðòèêàëüíîãî ïðîôèëÿ òåìïåðàòóðû, ñîäåðæàíèÿ âîäÿíîãî ïàðà è äðóãèõ ìàëûõ ñîñòàâëÿþùèõ, àýðîçîëåé (ïûëü è êîíäåíñàöèîííûå îáëàêà). Èññëåäîâàíèå íåðàâíîâåñíûõ àòìîñôåðíûõ ýìèññèé. 3. Ãëîáàëüíîå êàðòèðîâàíèå ìèíåðàëîãè÷åñêîãî ñîñòàâà ïîâåðõíîñòè Ôîáîñà, îïðåäåëåíèå òåïëîôèçè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ðåãîëèòà. Èññëåäîâàíèå ñïåêòðà ïîâåðõíîñòè â ìåñòå ïîñàäêè ñ ïðîñòðàíñòâåííûì ðàçðåøåíèåì äî íåñêîëüêèõ ñàíòèìåòðîâ (ïî íàáëþäåíèÿì Ôîáîñà).  çàâèñèìîñòè îò ðåøàåìîé çàäà÷è ðàáîòà ïðèáîðà ïðîèñõîäèò â îäíîì èç òðåõ ðåæèìîâ, óêàçàííûõ â òàáë. 1. Òàì æå ïðèâåäåíû îñíîâíûå òðåáîâàíèÿ ê ïàðàìåòðàì ïðèáîðà. Èçìåíåíèå ðàáî÷èõ ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïóòåì èçìåíåíèÿ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ ÷àñòîò ýëåêòðîííîãî òðàêòà.
ñîðíàÿ ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ è îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, à òàêæå ìåõàíèçìû íàâåäåíèÿ.
Áàçà ÿâëÿåòñÿ ìåõàíè÷åñêèì, ýëåêòðè÷åñêèì è èíôîðìàöèîííûì èíòåðôåéñîì ñ ÊÀ. Îíà çàêðåïëÿåòñÿ íà êðîíøòåéíå ÊÀ ÷åòûðüìÿ òåïëî- è âèáðîèçîëèðóþùèìè ñòîéêàìè.  áàçå óñòàíîâëåí ìèêðîïðîöåññîð, êîòîðûé îáåñïå÷èâàåò ïðèåì òåëåêîìàíä îò ÊÀ è ïåðåäà÷ó äàííûõ â ÊÀ. Áàçà è áàøíÿ ýëåêòðè÷åñêè ñâÿçàíû 24-æèëüíûì ãèáêèì êàáåëåì.
Íà áàçå óñòàíîâëåí ÈÊ èçëó÷àòåëü (ìîäåëü àáñîëþòíî ÷åðíîãî òåëà), êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ïåðèîäè÷åñêîé êàëèáðîâêè ïðèáîðà. Ýòî ïîëûé öèëèíäð äèàìåòðîì 40 è ãëóáèíîé 60 ìì, ïîêðûòûé èçíóòðè êðàñêîé ÊÎ 818 è èìåþùèé ñòåïåíü ÷åðíîòû â ðàáî÷åé îáëàñòè ïðèáîðà íå íèæå 0,98. Äíî è öèëèíäðè÷åñêàÿ ñòåíêà ñíàáæåíû äàò÷èêàìè òåìïåðàòóðû HEL 705 è HEL 776. Èçëó÷àòåëü íàõîäèòñÿ â òåïëîâîì êîíòàêòå ñ ìàññèâíîé ïëèòîé áàçû, èìååò òåïëîèçîëèðîâàííóþ êðûøêó è îêðóæåí ýêðàííî-âàêóóìíîé òåïëîèçîëÿöèåé ñíàðóæè.
Áàøíÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèëèíäð äèàìåòðîì 200 è âûñîòîé 117 ìì. Îíà ñîåäèíåíà ñ áàçîé ÷åðåç óçåë âðàùåíèÿ è ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ñâîåé “âåðòèêàëüíîé” îñè íà 184°. Óñòàíîâëåííàÿ íà áàøíå ãîëîâêà íàâåäåíèÿ ñ çåðêàëîì, ðàñïîëîæåííûì ïîä óãëîì 45° ê îïòè÷åñêîé îñè ñïåêòðîìåòðà, ìîæåò ïîâîðà÷èâàòüñÿ âîêðóã ýòîé “ãîðèçîíòàëüíîé” îñè. Òàêèì îáðàçîì, ïîëå çðåíèÿ ïðèáîðà ìîæåò áûòü íàâåäåíî â ëþáóþ òî÷êó ñôåðû, â òîì ÷èñëå íà êàëèáðîâî÷íûé èçëó÷àòåëü.
Íàâåäåíèå îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ øàãîâûõ ìîòîðîâ Phytron-19 è øåñòåðåí÷àòûõ ðåäóêòîðîâ ñ ïåðåäàòî÷íûìè ÷èñëàìè 86 è 43 äëÿ âåðòèêàëüíîé è ãîðèçîíòàëüíîé îñåé ñîîòâåòñòâåííî. Ýòà ñèñòåìà îáåñïå÷èâàåò ïîâîðîò áàøíè íà ïîëíûé äîïóñòèìûé óãîë, êàê è ïîâîðîò ãîëîâêè íà îäèí îáîðîò, çà 30 ñ äàæå ïðè âîçíèêíîâåíèè òîðìîçÿùåãî ìîìåíòà íà âàëó áàøíè äî 0,2 Íì.  êà÷åñòâå èíäèêà-
3
Êîìïîíîâêà ïðèáîðà è ñèñòåìà íàâåäåíèÿ
Êîíñòðóêòèâíî ïðèáîð ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ ÷àñòåé: áàçû è áàøíè. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíà ôîòîãðàôèÿ ìàêåòà ïðèáîðà.
 áàøíå ðàçìåùåíû ñîáñòâåííî ôóðüå-ñïåêòðîìåòð, âòîðè÷íûå èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ, ìèêðîïðîöåñ-
30
2 1
Ðèñ. 2. Ìàêåò îáðàçöà ïðèáîðà “ÀÎÑÒ”. 1 – áàçà, 2 – áàøíÿ, 3 – ãîëîâêà íàâåäåíèÿ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
5 2
1 3
4
4
Ðèñ. 3. Îñíîâàíèå áàøíè ñ óñòàíîâëåííûìè ñïåêòðîìåòðîì è ãîëîâêîé íàâåäåíèÿ. 1 – èíòåðôåðîìåòð, 2 – ëàçåðíûé äèîä, 3 – ìåõàíèçì âðàùåíèÿ ãîëîâêè, 4 – ìåõàíèçì âðàùåíèÿ áàøíè, 5 – ðàäèîìåòð.
òîðîâ ïîëîæåíèé ïðè âðàùåíèè áàøíè è ãîëîâêè èñïîëüçóþòñÿ ïî 3 äàò÷èêà Õîëëà TLE4905G. Ïðîìåæóòî÷íûå ïîëîæåíèÿ çàäàþòñÿ ÷èñëîì èìïóëüñîâ, ïîäàííûõ íà øàãîâûå äâèãàòåëè. Âçàèìíîå ðàñïîëîæåíèå îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â áàøíå ïîêàçàíî íà ðèñ. 3.
Ñïåêòðîìåòð
Êëþ÷åâûì óçëîì ïðèáîðà ÿâëÿåòñÿ óçåë ñïåêòðîìåòðà (ðèñ. 4), ñîñòîÿùèé èç èíòåðôåðîìåòðà 1 òèïà “äâîéíîé ìàÿòíèê”, ðåôåðåíòíîãî êàíàëà [ëàçåð (2 íà ðèñ. 3), êîëëèìàòîð (2 íà ðèñ. 4), ïðèåìíûé óçåë (4 íà ðèñ. 4)] è ðàäèîìåòðà (5 íà ðèñ. 3). Ñïåêòðîìåòð óñòàíîâëåí íà îñíîâàíèè áàøíè ñ ïîìîùüþ òðåõ òåïëî- è âèáðîèçîëèðóþùèõ ñòîåê.
Ñõåìà ñïåêòðîìåòðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 5. Èçëó÷åíèå, ïðîøåäøåå â ïðèáîð ÷åðåç ãîëîâêó íàâåäåíèÿ, ðàçäåëÿåòñÿ ñâåòîäåëèòåëåì 1 íà äâà êîãåðåíòíûõ ïó÷êà, èäóùèõ ê ïîëûì çåðêàëüíûì ðåòðîðåôëåêòîðàì 2 è 3, óñòàíîâëåííûì íà âèëêå 4 ìàÿòíèêà, êà÷àþùåãîñÿ âîêðóã îñè 5. Ïîñëå âòîðè÷íîãî îòðàæåíèÿ îò ñâåòîäåëèòåëÿ èíòåðôåðèðóþùèå ïó÷êè îòðàæàþòñÿ çåðêàëîì 6 â ðàäèîìåòð. Èíòåðôåðîìåòð èñïîëüçóåò ðåòðîðåôëåêòîðû ôèðìû PLX Inc ñî ñâåòîâûì äèàìåòðîì 25 ìì, ðàçìåð êàæäîãî ïëå÷à âèëêè 55 ìì, ìàêñèìàëüíûé óãîë ïîâîðîòà â êàæäóþ ñòîðîíó îò ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ 2,9°. Ñâåòîäåëèòåëü è êîìïåíñàòîð äèàìåòðîì 50 è òîëùèíîé 6,5 ìì èçãîòîâëåíû èç áðîìèäà êàëèÿ.
Èçëó÷åíèå îáúåêòà, ìîäóëèðîâàííîå èíòåðôåðîìåòðîì, ïîïàäàåò â äâóõçåðêàëüíûé òåëåñêîï ñ ôî-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
2 53
1
Ðèñ. 4. Óçåë ñïåêòðîìåòðà. 1 – èíòåðôåðîìåòð, 2 – êîëëèìàòîð ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 3 – ïåðèñêîï êîëëèìàòîðà, 4 – ïðèåìíèê ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 5 – “÷åòâåðòüâîëíîâàÿ” ïëàñòèíà.
À
78
À 6 12 2:1
11 10
3 1 4
25 25
9
Âõîä èçëó÷åíèÿ 20 23
22 17
Á 2
5
19
Á 23 21
15
13
14 17 24
15
Ðèñ. 5. Ñõåìà ñïåêòðîìåòðà. 1 – ñâåòîäåëèòåëü, 2 è 3 – ðåòðîðåôëåêòîðû, 4 – âèëêà, 5 – îñü âðàùåíèÿ, 6 – ïëîñêîå çåðêàëî, 7 è 8 – ïåðâè÷íîå è âòîðè÷íîå çåðêàëà, 9 – äèàôðàãìà, 10 – ëèíçà Ôàáðè, 11 – îïòè÷åñêèé ôèëüòð, 12 – ïèðîýëåêòðè÷åñêèé ïðèåìíèê, 13 – ñâåòîâîä, 14 – êîëëèìàòîð, 15 – ïåðèñêîï êîëëèìàòîðà, 16 – ëèíçà êîëëèìàòîðà, 17 – “÷åòâåðòüâîëíîâàÿ” ïëàñòèíà, 18 – ïåðèñêîï óçëà ïðèåìíèêîâ, 19 – óçåë ïðèåìíèêîâ, 20 – çåðêàëüíûé êëèí, 21 – ëèíçà óçëà ïðèåìíèêîâ, 22 è 23 – ïðèåìíèêè, 24 – çîíû ðåôåðåíòíîãî êàíàëà, 25 – êàòóøêà, 26 – ìàãíèòû. Ñòðåëêàìè ïîêàçàí õîä ëó÷åé.
31
êóñíûì ðàññòîÿíèåì 52 ìì. Çåðêàëà òåëåñêîïà 7 è
8 – ñôåðè÷åñêèå.  ôîêóñå òåëåñêîïà íàõîäèòñÿ äè-
àôðàãìà ïîëÿ 9 ñ äèàìåòðîì îòâåðñòèÿ 2,3 ìì, îï-
ðåäåëÿþùàÿ ïîëå çðåíèÿ; çà íåé ðàñïîëîæåíû ëèí-
çà Ôàáðè 10, èçãîòîâëåííàÿ èç ÊÐÑ-5, è îïòè÷åñ-
êèé ôèëüòð 11 – ïëàñòèíà èç CdSb òîëùèíîé 1,5 ìì.
Ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå ñ äëèíàìè âîëí êîðî÷å
2,5 ìêì íå ïðîõîäèò ÷åðåç ýòîò ñâåòîôèëüòð (îñëàá-
ëÿåòñÿ â ñîòíè òûñÿ÷ ðàç) è íå ïîïàäàåò íà ïðèåì-
íèê èçëó÷åíèÿ 12.  êà÷åñòâå ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ
ïðèìåíåí ñïåöèàëüíûé ïèðîýëåêòðè÷åñêèé äåòåê-
òîð íà îñíîâå òàíòàëàòà ëèòèÿ ñ äèàìåòðîì ÷óâñòâè-
òåëüíîãî ýëåìåíòà 1,4 ìì. Ïðèåìíèêè ýòîãî òèïà óñ-
ïåøíî èñïîëüçîâàëèñü â óïîìÿíóòîì ïðèáîðå PFS.
Ëèíçà Ôàáðè ñòðîèò íà äåòåêòîðå èçîáðàæåíèå ïåð-
âè÷íîãî çåðêàëà îáúåêòèâà, à íå ñîëíå÷íîãî äèñêà,
âñëåäñòâèå ÷åãî ìîùíîñòü èçëó÷åíèÿ ðàñïðåäåëÿ-
åòñÿ ïî âñåìó ÷óâñòâèòåëüíîìó ýëåìåíòó. Ýòî èñ-
êëþ÷àåò ïîâðåæäåíèå ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà è
îáåñïå÷èâàåò ëèíåéíîñòü åãî õàðàêòåðèñòèêè.
 ðåôåðåíòíîì êàíàëå â êà÷åñòâå èñòî÷íèêà èç-
ëó÷åíèÿ ïðèìåíåí ëàçåðíûé äèîä ñ ðàñïðåäåëåííîé
îáðàòíîé ñâÿçüþ òèïà LFO-14/1350-i, èçëó÷àþùèé
íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì. Ïîòðåáëÿåìûé òîê 9,5 ìÀ.
Ìîíîõðîìàòè÷åñêîå êîãåðåíòíîå èçëó÷åíèå ïî âî-
ëîêîííîìó ñâåòîâîäó 13 ïåðåäàåòñÿ â êîëëèìàòîð 14, íà âûõîäå êîòîðîãî íà ïåðèñêîïå 15 óñòàíîâëå-
íà ëèíçà 16 ñ ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì 80 ìì. Îíà
ôîðìèðóåò ïàðàëëåëüíûé ïó÷îê äèàìåòðîì 7 ìì,
èäóùèé íà ñâåòîäåëèòåëü.  ïó÷îê, îòðàæåííûé îò
ñâåòîäåëèòåëÿ, ââåäåíà íîðìàëüíî ê îñè ïó÷êà ñòåê-
ëÿííàÿ ïëîñêîïàðàëëåëüíàÿ ïëàñòèíêà 17 òîëùèíîé
h = 3 ìì, ïåðåêðûâàþùàÿ ïî äèàìåòðó ïîëîâèíó ïó÷êà. Ýòî ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ðàçíîñòè ôàç
â îáåèõ ïîëîâèíàõ ýòîãî ïó÷êà. Ïëàñòèíêó ìîæíî
ïîâîðà÷èâàòü íà íåáîëüøîé óãîë α, èçìåíÿÿ òàêèì îáðàçîì îïòè÷åñêóþ òîëùó äëÿ ïðîõîäÿùèõ ëó÷åé
íà âåëè÷èíó
δ = hα2
(1 − n) 2n
,
ãäå n – ïîêàçàòåëü ïðå-
ëîìëåíèÿ. Êàæäàÿ ïîëîâèíà îòðàæåííîãî ïó÷êà
èíòåðôåðèðóåò ñ èçëó÷åíèåì, ïðîøåäøèì ÷åðåç
ñâåòîäåëèòåëü, è íàïðàâëÿåòñÿ ÷åðåç ïåðèñêîï 18 â
ïðèåìíûé óçåë 19, ãäå ðàçâîäèòñÿ ïî äâóì íàïðàâ-
ëåíèÿì ñ ïîìîùüþ çåðêàëüíîãî êëèíà 20 è ôîêóñè-
ðóåòñÿ ëèíçîé 21 íà äâà InGaAs-ôîòîäèîäà 22 è 23
òèïà PD-1180.
Ðåôåðåíòíûå ñèíóñîèäàëüíûå ñèãíàëû, èäóùèå
îò îáîèõ ïðèåìíèêîâ, ñäâèíóòû ïî ôàçå íà ± 90°,
ïðè÷åì çíàê ñäâèãà çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ âðàùå-
íèÿ ìàÿòíèêà. Ïîäîáíàÿ ñõåìà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà
óäâàèâàåò ÷àñòîòó íóëåâûõ ðåôåðåíòíûõ çíà÷åíèé è
ïîçâîëÿåò ïîñòîÿííî êîíòðîëèðîâàòü íàïðàâëåíèå
äâèæåíèÿ, ÷òî ïîâûøàåò êà÷åñòâî ñòàáèëèçàöèè ñêî-
ðîñòè ìàÿòíèêà.
Äëÿ êà÷àíèÿ ìàÿòíèêà ðàçðàáîòàí äâèãàòåëü, êîòîðûé ñîñòîèò èç êàòóøêè 25 ñ íàðóæíûì äèàìåòðîì 22 è òîëùèíîé 2 ìì, íåïîäâèæíî çàêðåïëåííîé íà êîðïóñå èíòåðôåðîìåòðà, è ÷åòûðåõ SmCo-ìàãíèòîâ 26 òîëùèíîé ïî 2 ìì, îõâàòûâàþùèõ ñ äâóõ ñòîðîí îáå ïîëîâèíû êàòóøêè. Ìàãíèòû çàêðåïëåíû íà ìàÿòíèêå, îäíîâðåìåííî âûïîëíÿÿ ôóíêöèþ ïðîòèâîâåñà.
Äâèãàòåëü âêëþ÷åí â ñèñòåìó îáðàòíîé ñâÿçè, êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿííóþ ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà, êîíòðîëèðóÿ äëèòåëüíîñòü ïåðèîäà ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà. Ñèñòåìà ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè ïîñòðîåíà íà îñíîâå ñòàíäàðòíîãî ïðèíöèïà ÏÈÄ1ðåãóëÿòîðà, êîýôôèöèåíòû êîòîðîãî ïîäáèðàþòñÿ âî âðåìÿ ðàáîòû ïðèáîðà [11].  êà÷åñòâå ïàðàìåòðà ðàññîãëàñîâàíèÿ áåðåòñÿ ðàçíèöà ìåæäó èçìåðåííîé ôîðìîé ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà è çàäàííîé ôîðìîé. Êîððåêöèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ÷àñòîòîé 15 êÃö.
Ìàëàÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ çåðêàë èíòåðôåðîìåòðà è áëèçîñòü äëèíû âîëíû ðåôåðåíòíîãî êàíàëà ê êîðîòêîâîëíîâîé ãðàíèöå ïðèáîðà ïîòðåáîâàëè ðàçðàáîòêè îðèãèíàëüíîãî ñïîñîáà ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè ïî ôîðìå ñèãíàëà ðåôåðåíòíîãî êàíàëà. Àëãîðèòì ñòàáèëèçàöèè ÷àñòè÷íî ðåàëèçîâàí íà ïðîãðàììèðóåìîé ëîãè÷åñêîé ìàòðèöå (ÏËÌ), îñòàâøàÿñÿ ÷àñòü àëãîðèòìà ðåàëèçóåòñÿ ïðîãðàììíî. Ñóòü ìåòîäà ñâîäèòñÿ ê îöèôðîâêå äâóõ êâàäðàòóðíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ñèãíàëà, ïðèõîäÿùåãî ñ ïðèåìíèêîâ ðåôåðåíòíîãî êàíàëà ñ ÷àñòîòîé, ìíîãî áîëüøåé ïåðèîäà îïîðíîãî íàïðÿæåíèÿ. Äàëåå îòñ÷åòû ïîñòóïàþò â ÏËÌ, ãäå îíè ôèëüòðóþòñÿ è ïðîðåæèâàþòñÿ CIC-ôèëüòðîì. Âèä îòôèëüòðîâàííîãî ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà íåïðåðûâíî ñðàâíèâàåòñÿ ñ âû÷èñëåííîé “èäåàëüíîé” ñèíóñîèäîé.  öåëÿõ ýêîíîìèè ðåñóðñîâ ÏËÌ è îáåñïå÷åíèÿ âûñîêîé òî÷íîñòè äëÿ îïèñàíèÿ îáðàçöîâîé ñèíóñîèäû ïðèìåíåíà êóñî÷íî-ëèíåéíàÿ èíòåðïîëÿöèÿ ÷åòâåðòè ïåðèîäà ïîëèíîìîì âòîðîãî ïîðÿäêà. Ñèãíàë ðàññîãëàñîâàíèÿ ïîäàåòñÿ íà ÏÈÄ-ðåãóëÿòîð äâèãàòåëÿ. Íàëè÷èå äâóõ êàíàëîâ, ñäâèíóòûõ äðóã îòíîñèòåëüíî äðóãà íà 90°, ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ðàáîòû àëãîðèòìà â ìåðòâûõ çîíàõ, ãäå äèíàìèêà èçìåíåíèÿ âõîäíîãî ñèãíàëà ìàëà. Ïåðåä èçìåðåíèåì ôàçà îáðàçöîâîé ñèíóñîèäû êîððåêòèðóåòñÿ ïðè òåñòîâîì ïðîãîíå äâèãàòåëÿ èç îäíîãî êðàéíåãî ïîëîæåíèÿ â äðóãîå è îáðàòíî.
Èíòåðôåðîãðàììà
Äàííûå èçìåðåíèé áóäóò ïåðåäàâàòüñÿ íà Çåìëþ â âèäå óïàêîâàííûõ (äëÿ óìåíüøåíèÿ îáúåìà ïåðåäàâàåìûõ ïî ðàäèîëèíèè äàííûõ) èíòåðôåðî-
1 ÏÈÄ – ïðîïîðöèîíàëüíûé èíòåãðàëüíî-äèôôåðåíöèàëüíûé.
32 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ãðàìì. Ïðåîáðàçîâàíèå èíòåðôåðîãðàììû â ñïåêòð áóäåò äåëàòüñÿ ïðè îáðàáîòêå äàííûõ íà Çåìëå.
Âûõîäíîé ñèãíàë ñ ïèðîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà îöèôðîâûâàåòñÿ ñ ïîìîùüþ 18-ðàçðÿäíîãî ÀÖÏ îäèí ðàç çà ïåðèîä ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà ïðè ïåðåñå÷åíèè íóëåâîãî óðîâíÿ ïåðåäíèìè ôðîíòàìè. Äëÿ ýòîé öåëè ïðîãðàììíî âûáèðàåòñÿ îäèí èç äâóõ îïèñàííûõ âûøå êàíàëîâ. Òàê ñîçäàåòñÿ äèñêðåòíàÿ èíòåðôåðîãðàììà, â êîòîðîé ðàññòîÿíèå ìåæäó òî÷êàìè îïðîñà ñîîòâåòñòâóåò èçìåíåíèþ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà íà äëèíó âîëíû ëàçåðà λ = 1,35 ìêì. Êàê èçâåñòíî [12], ïðè ôóðüå-ïðåîáðàçîâàíèè èíòåðôåðîãðàììû â ñïåêòð ïðîèñõîäèò çåðêàëüíîå îòðàæåíèå ñïåêòðà ïåðâîãî ïîðÿäêà ïðè âîëíîâîì ÷èñëå ν = 1/2λ. Êîíêðåòíîå çíà÷åíèå äëèíû âîëíû ðåôåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ âûáðàíî òàê, ÷òîáû íèêàêèå ãàçû â àòìîñôåðå Ìàðñà íå äàâàëè íàëîæåíèÿ íà èçìåðÿåìóþ íàìè ïîëîñó ìåòàíà (3018 ñì–1). Íî ñïåêòð â èíòåðâàëå îò 2,7 ìêì äî 2,5 ìêì áóäåò íàëîæåí íà ñïåêòð â îáëàñòè îò 2,7 ìêì äî 2,94 ìêì. Ýòî ïîòðåáóåò îñîáîãî âíèìàíèÿ ïðè èíòåðïðåòàöèè ñïåêòðà â ýòîì èíòåðâàëå.
Ïðè èçìåðåíèè âñåãäà ðåãèñòðèðóåòñÿ äâóõñòîðîííÿÿ èíòåðôåðîãðàììà. ×èñëî òî÷åê â èíòåðôåðîãðàììå âûáèðàåòñÿ ðàçíûì ïðè ðàçëè÷íûõ ðåæèìàõ ðàáîòû. Äëèíà èíòåðôåðîãðàììû â ðåæèìå “çàòìåíèå” îïðåäåëÿåòñÿ êîíöåâûìè èíäèêàòîðàìè ìàÿòíèêà.  ýòîì ðåæèìå (à òàêæå ïðè íàáëþäåíèè
êîñìîñà) èíòåðôåðîãðàììà èìååò ÿðêî âûðàæåííûé ïèê è ñèñòåìà çàïîìèíàåò åãî ïîëîæåíèå îòíîñèòåëüíî êîíöåâûõ èíäèêàòîðîâ. Áëàãîäàðÿ ýòîìó â ðåæèìàõ “àòìîñôåðà” è “ïîâåðõíîñòü” ñèñòåìà ïðîâîäèò îïðîñ â ñîîòâåòñòâóþùèõ îáëàñòÿõ çíà÷åíèé ðàçíîñòè õîäà (ñ íåêîòîðûì çàïàñîì).
 òàáë. 2 ïðèâåäåíû íåêîòîðûå òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà.
Îáåñïå÷åíèå òåïëîâîãî ðåæèìà ïðèáîðà
Ïðåäïîëàãàåìàÿ äëèòåëüíîñòü öèêëà èçìåðåíèé áóäåò ñîñòàâëÿòü 1–2 ìèí â ðåæèìå “çàòìåíèå” è äî 30– 40 ìèí ïðè íàáëþäåíèè Ìàðñà èëè Ôîáîñà.  ýòî âðåìÿ òåìïåðàòóðà îñíîâíûõ óçëîâ ïðèáîðà (èíòåðôåðîìåòðà è ðàäèîìåòðà) äîëæíà áûòü ïîñòîÿííà ñ òî÷íîñòüþ äî 0,1 Ê, ïî êðàéíåé ìåðå ìåæäó êàëèáðîâêàìè ïî âñòðîåííîìó “÷åðíîìó òåëó”. Èçâåñòíî, ÷òî äåòàëè êîíñòðóêöèè èíòåðôåðîìåòðà è ðàäèîìåòðà, è ïðåæäå âñåãî ïðèåìíèê, ñàìè èçëó|÷àþò â ðàáî÷åé îáëàñòè ñïåêòðà, è ýòî èçëó÷åíèå ÷àñòè÷íî ìîäóëèðóåòñÿ è ïîïàäàåò íà ïðèåìíèê. Èñêëþ÷èòü ýòó ïîìåõó íåëüçÿ áåç ãëóáîêîãî îõëàæäåíèÿ âñåãî ïðèáîðà, ÷òî â ðàìêàõ äàííîãî ïðîåêòà íåâîçìîæíî. Óìåíüøèòü åå âëèÿíèå ìîæíî ñòàáèëèçàöèåé òåìïåðàòóðû ñ ïîìîùüþ ïàññèâíîé òåïëîçàùèòû è àêòèâíîé ñèñòåìû òåðìîñòàòèðîâàíèÿ.
Òàáëèöà 2. Òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðà Õàðàêòåðèñòèêà
Ðåæèì ðàáîòû
Çàòìåíèå
Àòìîñôåðà
Ïîâåðõíîñòü
Ðàáî÷àÿ îáëàñòü ñïåêòðà, ìêì Ðàçìåð íàáëþäàåìîé îáëàñòè
Ìàêñ. îïòè÷. ðàçíîñòü õîäà îò ñðåäíåãî ïîëîæåíèÿ, ñì Ãåîìåòðè÷åñêèé ôàêòîð, ì2ñð ×èñëî òî÷åê â èíòåðôåðîãðàììå ×àñòîòà ðåôåðåíòíîãî ñèãíàëà, Ãö ×àñòîòû èçìåðèòåëüíîãî êàíàëà, Ãö Èíôîðìàòèâíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, êáàéò Ïîðîã îáíàðóæåíèÿ (NESR)*, Âò cð–1 ñì–1 Ìàññà, êã Ýíåðãîïîòðåáëåíèå, Âò, íå áîëåå
äåæóðíûé ðåæèì ðåæèì èçìåðåíèÿ
2,5–25 Ñîëíöå 0,35°
1,1
16384 3280 180–1800
18 (4–1,4)×10–7
5–25 Íà Ìàðñå(â íàäèð)
290 êì 0,55
4,4×10–7 8192 164 9–44 9
(1–0,5)×10–8 4,1
2,5–6 Íà Ôîáîñå(â íàäèð)
2,2 êì 0,14
2048 41
9–22 2,2 (1,8–1,2)×10–9
3 10
( )*Ïîðîã îáíàðóæåíèÿ ðàññ÷èòûâàëñÿ ïî ôîðìóëå NESR = τ mD*L−1dΩ t −1, ãäå τ – êîýôôèöèåíò ïðîïóñêàíèÿ îïòè÷åñêîãî
òðàêòà, m – ãëóáèíà ìîäóëÿöèè, ò. å. êîíòðàñòíîñòü èíòåðôåðîìåòðà; D* – îáíàðóæèòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü, ñì Ãö1/2Âò–1; L –
ìàêñèìàëüíàÿ îïòè÷åñêàÿ ðàçíîñòü õîäà, ñì; d – äèàìåòð äèàôðàãìû ïîëÿ, ñì; Ω – òåëåñíûé óãîë îáúåêòèâà ñ ó÷åòîì åãî çàòåíåíèÿ, Ω = 0,1 ñð; t – äëèòåëüíîñòü èíòåðôåðîãðàììû, ñ. Ìû ïðèíèìàëè τm = 0,1.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
33
Äëÿ òåïëîçàùèòû ïðèáîðà ïðèìåíåíà èìïîðòíàÿ 15-ñëîéíàÿ ýêðàííî-âàêóóìíàÿ òåïëîèçîëÿöèÿ, áëèçêàÿ ïî êîíñòðóêöèè ê ðîññèéñêîé ÝÂÒÈ-À. Åþ îáøèòû öèëèíäðè÷åñêàÿ ïîâåðõíîñòü (÷àñòè÷íî) è âåðõíÿÿ êðûøêà áàøíè, à òàêæå áàçà ñ óñòàíîâëåííûì íà íåé êîëüöåâûì ýêðàíîì, êîòîðûé çàùèùàåò ñíèçó îñíîâàíèå áàøíè îò îõëàæäåíèÿ. Èñïîëüçîâàíèå òåïëîèçîëÿöèîííûõ ìàòîâ äëÿ ìàëîãàáàðèòíûõ ïðèáîðîâ, ê êîòîðûì îòíîñèòñÿ “ÀÎÑÒ”, èìååò ñâîè îñîáåííîñòè, ñâÿçàííûå ñî çíà÷èòåëüíûì âëèÿíèåì êðàåâûõ øâîâ íà îòòîê òåïëà îò ïðèáîðà. Ìàòû ïðè óñòàíîâêå íà ïðèáîð ñîåäèíÿëèñü ïîçîëî÷åííîé ëèïêîé ëåíòîé ôèðìû CAPTON, ïðè÷åì îòêðûòûå òîðöû ìàòîâ äîïîëíèòåëüíî çàùèùàëèñü òåïëîçàùèòíûìè ÝÂÒÈ-ëåíòàìè. Ïðèøèâêà ìàòîâ ê êîðïóñó ïðèáîðà áûëà èñêëþ÷åíà. Ïðî÷íîñòü ñâÿçè ìàòîâ ñ ïðèáîðîì îáåñïå÷èâàë âíåøíèé ñëîé ìàòà, âûïîëíåííûé èç ïðî÷íîé ìåòàëëèçèðîâàííîé òêàíè, è ñåòêà, îõâàòûâàþùàÿ òåïëîçàùèòó áàçû è ê áàçå ïðèêðåïëåííàÿ.
Àêòèâíàÿ ñèñòåìà âêëþ÷àåò 6 íàãðåâàòåëåé è 22 òåðìîäàò÷èêà òèïà HEL 705 è HEL 776, à òàêæå ðàäèàòîð, ðàñïîëîæåííûé íà áîêîâîé ïîâåðõíîñòè áàøíè è èñïîëüçóåìûé ïðè íåîáõîäèìîñòè äëÿ ñáðîñà òåïëà.
Äâà íàãðåâàòåëÿ òèïà RTO 20F, ïî îäíîìó â áàçå è áàøíå, ïîäêëþ÷åíû ê âûäåëåííîé ëèíèè ýëåêòðîïèòàíèÿ è ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ ïðåäóïðåæäåíèÿ ïåðåîõëàæäåíèÿ ïðèáîðà. Ïðè ïàäåíèè òåìïåðàòóðû íèæå 298 Ê ýòè íàãðåâàòåëè âêëþ÷àþòñÿ è âûäåëÿþò ñóììàðíóþ òåïëîâóþ ìîùíîñòü 3 Âò (ïî 1,5 Âò â áàçå è â áàøíå) äëÿ ïîäîãðåâà ïðèáîðà äî òåìïåðàòóðû 303 Ê, ïîñëå ÷åãî îòêëþ÷àþòñÿ.
×åòûðå íàãðåâàòåëÿ òèïà IRLIZ34NPbF (îäèí óñòàíîâëåí íà èíòåðôåðîìåòðå, äâà ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ íàãðåâàòåëÿ íà êîðïóñå áàøíè è îäèí â áàçå) ïîääåðæèâàþò ïðîãðàììíî çàäàííóþ òåìïåðàòóðó è óïðàâëÿþòñÿ íåçàâèñèìî ìèêðîïðîöåññîðàìè.  äåæóðíîì ðåæèìå (â ïåðèîä ìåæäó èçìåðåíèÿìè) ýëåêòðîíèêà ïðèáîðà âûäåëÿåò îêîëî 1 Âò è áåç äîïîëíèòåëüíîãî ïîäîãðåâà ïðèáîð áóäåò îõëàæäàòüñÿ.
 ðåæèìå èçìåðåíèé òåïëîâûäåëåíèå äîñòèãàåò 10 Âò è òîãäà óæå íåîáõîäèìî èçáàâëÿòüñÿ îò ýòîãî òåïëà, ÷òîáû îáåñïå÷èòü ñòàáèëüíîñòü òåìïåðàòóðû èíòåðôåðîìåòðà. Äëÿ ýòîãî âûïîëíÿåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ ïðîöåäóðà ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàäèàòîðà. Ðàäèàòîð – ýòî ÷àñòü áîêîâîé ïîâåðõíîñòè áàøíè ïëîùàäüþ 3 äì2, ñâîáîäíàÿ îò òåïëîçàùèòû è èìåþùàÿ ÷åðíîå â ÈÊ îáëàñòè ïîêðûòèå. Îðèåíòàöèÿ ÊÀ òàêîâà, ÷òî áîêîâàÿ ïîâåðõíîñòü áàøíè ïî÷òè íèêîãäà íå áóäåò îñâåùàòüñÿ Ñîëíöåì.  äåæóðíîì ðåæèìå, êîãäà áàøíÿ ïîâåðíóòà ñâîåé ãîëîâêîé íàâåäåíèÿ â ñòîðîíó ÷åðíîãî òåëà, ðàäèàòîð ñïðÿòàí çà ùèòêîì,
óñòàíîâëåííûì íà áàçå. Ýòîò ùèòîê çàêðûò ñíàðóæè òåïëîèçîëÿöèåé, à åãî âíóòðåííÿÿ ïîâåðõíîñòü ïîçîëî÷åíà, è îí íàäåæíî ýêðàíèðóåò ðàäèàòîð. Çà íåñêîëüêî ÷àñîâ äî íà÷àëà èçìåðåíèé áàøíÿ ïîâîðà÷èâàåòñÿ òàê, ÷òî ðàäèàòîð âûõîäèò èç-çà ùèòêà è òåìïåðàòóðà áàøíè íà÷èíàåò ïàäàòü. Òåìïåðàòóðà óçëà ñïåêòðîìåòðà íà÷èíàåò ñíèæàòüñÿ ñî çíà÷èòåëüíûì çàïàçäûâàíèåì, òàê êàê êîýôôèöèåíò òåïëîîáìåíà ýòîãî óçëà ñ áàøíåé ìàë (0,03 Âò/Ê). Ïðè åãî òåïëîåìêîñòè 920 Äæ/Ê ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè ðàâíà 8 ÷.  ðåçóëüòàòå ê íà÷àëó èçìåðåíèé òåìïåðàòóðà èíòåðôåðîìåòðà óñòàíàâëèâàåòñÿ íèæå òåìïåðàòóðû ÷åðíîãî òåëà ïðèìåðíî íà 10 Ê (ýòî íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ êàëèáðîâêè), íî íà ñòîëüêî æå âûøå òåìïåðàòóðû îñòàëüíûõ äåòàëåé áàøíè (ýòî íåîáõîäèìîå óñëîâèå äëÿ ñòàáèëèçàöèè òåìïåðàòóðû èíòåðôåðîìåòðà ïðè èçìåðåíèÿõ).  ýòîì ðåæèìå ðàäèàòîð áóäåò îòêðûò, êðîìå êîðîòêèõ öèêëîâ êàëèáðîâêè. Èñïûòàíèÿ òåïëîâîãî ìàêåòà ïðèáîðà â âàêóóìíîé êàìåðå ïîäòâåðäèëè îñóùåñòâèìîñòü òàêîé ïðîöåäóðû.
Óïðàâëåíèå ïðèáîðîì
 ïðèáîðå èñïîëüçóþòñÿ äâå ïðîãðàììèðóåìûå ëîãè÷åñêèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû ACTEL AX2000 – îäíà â áàçå, âòîðàÿ â áàøíå, â îáåèõ ðåàëèçîâàíû ìèêðîïðîöåññîðû Leon-3. Ìèêðîïðîöåññîðû ñâÿçàíû ïî èíòåðôåéñó 485, äëÿ ÷åãî èñïîëüçóåòñÿ ÷àñòü ïðîâîäíèêîâ ãèáêîãî 24-æèëüíîãî êàáåëÿ, êîòîðûì ñîåäèíåíû áàçà è áàøíÿ. Êðîìå òîãî, ïî ýòîìó êàáåëþ â áàøíþ ïåðåäàåòñÿ ïåðâè÷íîå íàïðÿæåíèå áîðòñåòè (28 Â). Íàïðÿæåíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàáîòû ýëåêòðîíèêè áàøíè, âûðàáàòûâàþòñÿ âòîðè÷íûìè èñòî÷íèêàìè ïèòàíèÿ áàøíè.  áàçå èìååòñÿ êîíòðîëëåð èíòåðôåéñà ÃÎÑÒ Ð 520702003 (MILSTD-1553-Â), ðåàëèçîâàííûé íà ìèêðîñõåìå BU61703G3-140 êîðïîðàöèè DDC. Ïî ýòîìó èíòåðôåéñó ïðèáîð ïîëó÷àåò îò ÊÀ òåëåêîìàíäû è äðóãóþ èíôîðìàöèþ, ïåðåäàâàÿ â îòâåò ñëóæåáíûå è íàó÷íûå äàííûå.
Ìèêðîïðîöåññîðû èìåþò àðõèòåêòóðó SPARCv8 è ðåàëèçîâàíû íà îñíîâå ÏËÌ. Ïîìèìî ìèêðîïðîöåññîðà êàæäàÿ ÏËÌ ñîäåðæèò è âñþ íåîáõîäèìóþ ëîãèêó, ïîçâîëÿþùóþ ìèêðîïðîöåññîðó îáìåíèâàòüñÿ èíôîðìàöèåé ñ ïåðèôåðèéíûìè óñòðîéñòâàìè. ÏËÌ ôèðìû Actel ÿâëÿþòñÿ îäíîêðàòíî ïðîãðàììèðóåìûìè, è ïîýòîìó â ïðîöåññå ïîëåòà èõ ëîãèêó ðàáîòû èçìåíèòü íåëüçÿ, íî ýòî îáåñïå÷èâàåò ðàäèàöèîííóþ ñòîéêîñòü. Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå êàæäîãî ìèêðîïðîöåññîðà õðàíèòñÿ â ðàäèàöèîííî ñòîéêîé ÝÑÏÇÓ è â ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè ìîæåò áûòü èçìåíåíî âî âðåìÿ ïîëåòà.
 ïðèáîðå “ÀÎÑÒ” èìåþòñÿ äâà ìèêðîïðîöåññîðà, ðàáîòàþùèå ïîä óïðàâëåíèåì îïåðàöèîííîé
34 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
ñèñòåìû RTEMS. Ìèêðîïðîöåññîð, íàõîäÿùèéñÿ â áàøíå, îáåñïå÷èâàåò ïîñòîÿíñòâî ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ îïòè÷åñêîé ðàçíîñòè õîäà è ðåãèñòðàöèþ èíòåðôåðîãðàììû. Çàòåì îí ïðîâîäèò ïðåäâàðèòåëüíóþ îáðàáîòêó äàííûõ, îïðàøèâàåò ñëóæåáíûå äàò÷èêè è ôîðìèðóåò òåëåìåòðè÷åñêèé ïàêåò. Òåëåìåòðè÷åñêèé ïàêåò ïåðåäàåòñÿ â áàçó âî âðåìÿ çàïèñè ñëåäóþùåé èíòåðôåðîãðàììû.
Ìèêðîïðîöåññîð, íàõîäÿùèéñÿ â áàçå, ïðèíèìàåò òåëåìåòðè÷åñêèå ïàêåòû, äîáàâëÿåò â íèõ èíôîðìàöèþ îò ñëóæåáíûõ äàò÷èêîâ, ðàñïîëîæåííûõ â áàçå, è ñîõðàíÿåò èõ â ïàìÿòè (4 Ìáàéò) äëÿ ïîñëåäóþùåé ïåðåäà÷è íà Çåìëþ. Ïîìèìî ïåðåäà÷è òåëåìåòðèè, ìèêðîïðîöåññîð â áàçå ïðèíèìàåò òåëåêîìàíäû è îñóùåñòâëÿåò îáùåå óïðàâëåíèå ïðèáîðîì â ñîîòâåòñòâèè ñ öèêëîãðàììîé.
Ïðåäâàðèòåëüíàÿ öèêëîãðàììà, îñíîâàííàÿ íà ïðîãðàììå ïîëåòà, çàïèñûâàåòñÿ â ÝÑÏÇÓ ïðèáîðà äî çàïóñêà è â ñëó÷àå èçìåíåíèÿ ïðîãðàììû ïîëåòà ìîæåò áûòü èçìåíåíà ïîñðåäñòâîì òåëåêîìàíä ñ Çåìëè. Åñëè ïðîãðàììà ïîëåòà íå èçìåíÿåòñÿ, ïðèáîð ìîæåò ñàìîñòîÿòåëüíî ðàáîòàòü áåç âìåøàòåëüñòâà èçâíå. Öèêëîãðàììà ðåàëèçîâàíà â âèäå ñâÿçàííîãî ñïèñêà, è ïðè äîáàâëåíèè íîâîãî äåéñòâèÿ èëè îòìåíå ñóùåñòâóþùåãî äîñòàòî÷íî ìèíèìàëüíûõ èçìåíåíèé.
Çàêëþ÷åíèå
Ñîâîêóïíîñòü ïàðàìåòðîâ ïðèáîðà “ÀÎÑÒ” óíèêàëüíà – äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè íå áûëî êîñìè÷åñêèõ ÈÊ ñïåêòðîìåòðîâ, êîòîðûå ïðè ìàññå 4 êã èìåëè áû îäíîâðåìåííî ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí 2–25 ìêì, ñïåêòðàëüíîå ðàçðåøåíèå äî 0,9 ñì–1 è ñîáñòâåííûå ñèñòåìû äâóõîñåâîãî íàâåäåíèÿ è òåðìîðåãóëèðîâàíèÿ. Ýòî ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ñîâðåìåííûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé.
Ïðèáîð ïðîøåë òùàòåëüíóþ ïðîâåðêó íà ñòàäèè ðàçðàáîòêè è èçãîòîâëåíèÿ ìàêåòîâ è ïðîòîòèïà. Ëàáîðàòîðíûå è ñòåíäîâûå èñïûòàíèÿ ïîçâîëèëè âûÿâèòü âîçìîæíîñòè óëó÷øåíèÿ ïàðàìåòðîâ ïðèáîðà, êîíñòðóêòèâíûõ ðåøåíèé, ïàðàìåòðîâ òåïëîîáìåíà, àïïàðàòíî-ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ. Ïîýòîìó âñå ïîñëåäóþùèå ìîäèôèêàöèè ïðèáîðà èìåþò õîðîøèå øàíñû áûòü âêëþ÷åííûìè âî ìíîãèå áóäóùèå ïëàíåòíûå ìèññèè.
 çàêëþ÷åíèå âûðàæàåì ñâîþ èñêðåííþþ áëàãîäàðíîñòü è ïðèçíàòåëüíîñòü ìåõàíèêó âûñøåé êâàëèôèêàöèè Øàøêèíó Âèêòîðó Íèêîëàåâè÷ó. Îí èçãîòîâèë è ñîáðàë âñå ìåõàíè÷åñêèå óçëû âñåõ
îáðàçöîâ, à åãî ñîâåòû îêàçàëè íåîöåíèìóþ ïîìîùü ïðè ðàçðàáîòêå êîíñòðóêöèè ïðèáîðà.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Hanel R.A., B.J. Conrath, D.E. Jennings, R.E. Samuelson Exploration of the Solar system by infrared remote sensing. 2nd edition // Cambridge Univ. Press., 2003. 458 ð.
12. Ýðòåëü Ä., Ìîðîç Â.È., Íîïèðàêîâñêèé È., Ëèíêèí Â.Ì., ßí Õ., Êðåìíåâ Ð.Ñ., Áåêêåð-Ðîñ Õ., Øòàäòõàóñ Â., Êåðæàíîâè÷ Â. Â., Ìàöûãîðèí È. À., Äüÿ÷êîâ À.Â., Õëþñòîâà Ë.È., Áåðâàëüä Â., Óëèõ Ì., Äðèøåð Õ., Ñêðáåê Â., Øòóäåìóíä Õ., Øóñòåð Ð., Êàéçåð Ã., Èãíàòîâà Ñ.Ï., Çåëåíîâ È.À., Öåðåíèí È. Ä., Øïåíêóõ Ä., Äåëåð Â., Øåôåð Ê., Çàñîâà Ë. Â., Óñòèíîâ Å.À., Ôåëëáåðã Ã., Ëèïàòîâ À.Í., Øóðóïîâ À.À., Õàâåíñîí Í.Ã. Èíôðàêðàñíûé ýêñïåðèìåíò íà ÀÌÑ “Âåíåðà-15” è “Âåíåðà-16”. 1. Ìåòîäèêà è ïåðâûå ðåçóëüòàòû // Êîñìè÷. èññëåä. 1985. Ò. 23. Ñ. 191–205.
13. Smith M.D. Interannual variability in TES atmospheric observations of Mars during 1999–2003 // Icarus. 2004. V. 167. P. 148–165.
14. Ãîðáóíîâ Ã.Ã., Ìîøêèí Á.Å. Ôóðüå-ñïåêòðîìåòðû äëÿ èññëåäîâàíèÿ ïëàíåòíûõ àòìîñôåð // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2000. Ò. 67. ¹ 5. Ñ. 69–75.
15. Zakharov A., Zelenyi L., Pichkhadze K. Scientific program of the Phobos-Soil mission. // 6th COSPAR Scientific Assembly, Beijing, China. 2006. Meeting abstract. #23093.
16. Persky M.J. A review of spaceborne infrared Fourier transform spectrometers for remote sensing // Rew. Sci. Instrum. 1995. V. 66. P. 4763–4797.
17. Christensen P.R, Mehall G.L., Silverman S.H., Anwar S., Cannon G., Gorelick N., Kheen R., Tourville T., Bates D., Ferry S., Fortuna T., Jeffryes J., O’Donnell W., Peralta R., Wolverton Th., Blaney D., Denise R., Rademacher J., Morris R.V., Squyres S. Miniature Thermal Emission Spectrometer for the Mars Exploration Rovers // J. of Geophys. Res. 2003. V. 108. E12. P. ROV 5-1.
18. Formisano V., Atreya S.K., Encrenaz T., Ignatiev N., Giuranna M. Detection of methane in the atmosphere of Mars // Science. 2004. V. 306. P. 1758–1761.
19. Krasnopolsky V.A., Maillard J.P., Owen T.C. Detection of methane in the atmosphere of Mars: evidence for life? // Icarus. 2004. V. 172. P. 537–547.
10. Atreya S.K., Mahaffy P.R., Wong A.-S. Methane and related trace species on Mars: Origin, loss, implications for life, and habitability // Planet. Space Sci. 2007. V. 55. P. 358–369.
11. Ìîðîçîâ À.Í., Ñâåòëè÷íûé Ñ. È. Îñíîâû ôóðüå-ñïåêòðîðàäèîìåòðèè // Ì.: Íàóêà, 2006. 275 c.
12. Áåëë Ð.Äæ. Ââåäåíèå â ôóðüå-ñïåêòðîñêîïèþ // Ì.: Ìèð, 1975. 380 ñ.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 76, ¹ 2, 2009
35