化学とカメラの複合体

化学およびカメラ複合施設( ChemCam ) は、火星探査車キュリオシティ用のリモートセンシング機器一式です。名前が示すように、ChemCam は実際には 2 つの異なる機器が 1 つに統合されています。レーザー誘起ブレークダウン分光法(LIBS) とリモートマイクロイメージャー (RMI) 望遠鏡です。LIBS 機器の目的は、岩石と土壌の元素組成を提供することです。一方、RMI は、ChemCam の科学者に、LIBS がターゲットとする岩石と土壌のサンプリング領域の高解像度画像を提供します。^{[1] LIBS 機器は、最大 7 メートル (23 フィート) 離れた岩石または土壌サンプルをターゲットにし、1067} nm の赤外線レーザーからの約 30 回の 5 ナノ秒パルスで少量のサンプルを蒸発させ 、蒸発した岩石から放出される光のスペクトルを観察できます。^[2]

ChemCam は、紫外線、可視光線、赤外線の 6,144 種類もの波長を記録することができます。^[3]発光プラズマの球体の検出は、240 nm から 800 nm の可視光線、近紫外線、近赤外線の範囲で行われます。^[1]火星のキュリオシティによる ChemCam の最初の初期レーザーテストは、2012 年 8 月 19 日にブラッドベリー ランディング近くの岩石N165 (「コロネーション」岩)で実施されました。 ^{[4] [5] [6]}

RMI は、同じ収集光学系を使用して、LIBS 分析スポットのコンテキスト画像を提供します。RMI は、10 m (33 フィート) の距離で 1 mm (0.039 インチ) の物体を分解し、その距離で 20 cm (7.9 インチ) をカバーする視野を持っています。^[1] RMI は、遠方の地質学的特徴や風景の画像を撮影するためにも使用されています。^[7]

ChemCam機器スイートは、ロスアラモス国立研究所とフランスのCESR研究所によって開発されました。^{[1] [8] [9]}マストユニットの飛行モデルは、フランスのCNESからロスアラモス国立研究所に届けられました。^[10]

ChemCam は、惑星科学ミッションの一部としてレーザー誘起ブレークダウン分光法 ( LIBS )が初めて使用されたことを示しています。 ^{[11] [12]レーザーは}キュリオシティローバーのマストに配置され、同じくマストにある望遠鏡で焦点を合わせます。一方、分光計はローバーの本体に収納されています。通常、レーザーは 1 つのポイントに 30 ショットを発射し、各レーザーショットで蒸発した岩石から分光測定値を収集し、選択したターゲットの複数のポイントをサンプリングします。岩盤観測の場合、最初の 5 ショットは火星の塵に汚染されていると見なされるため破棄されます。^[13] 1 つのポイントの残りのショットは、化学組成の計算のために平均化されます。^{[11] [12] [14]}特定のターゲットに対して 9 または 10 の分析ポイントがあることは一般的ですが、常にそうであるとは限りません。ターゲットによっては 4 ポイントしかないものもあれば、20 ポイントのものもあります。 

リモート マイクロ イメージャーは、主に、ChemCam ターゲットの高解像度の白黒画像をキャプチャして、コンテキストとドキュメントを作成するために使用されます。^[14]通常、対象ターゲットの画像は、レーザーが発射される前と後にキャプチャされます。多くの場合、レーザーは「LIBS ピット」を作成し、RMI で表示して、特定のターゲットでレーザーが具体的にサンプリングした場所を示します。RMI の解像度は、白黒ナビゲーション カメラ (navcam) やカラー マスト カメラ (mastcam) よりも高くなります。

RMIは主にChemCamで採取した対象のクローズアップ画像を取得するために使用されますが、遠方の露頭や地形の高解像度画像を収集するためにも使用できます。^[7] RMIは、近くの物体や遠くの地質学的特徴を撮影することもできるカラーカメラであるマストカムM100カメラよりも高い空間解像度を備えています。^{[7] RMIは、今後の地形の偵察や、}ゲイルクレーターの縁などの遠方の地形の撮影にミッションで使用されています。

ChemCamは、火星探査車キュリオシティの他の機器と組み合わせて使用​​され、火星の岩石や土壌の化学組成の理解が進みました。LIBSにより、岩盤ターゲットの主な酸化物であるSiO ₂、Al ₂ O ₃、FeO _T、MgO、TiO ₂、CaO、Na ₂ O、K ₂ Oを検出し、定量化することができます。^{[11] [12] [14]}軌道解析から判別可能な地質単位が判明し、これはキュリオシティに搭載されたChemCamやその他の機器から判明した平均的な岩盤組成によって確認されています。^{[15]この識別は、SIMCAを使用して分類された多変量PLSおよびPCAモデルと、「} The Unscramble r」ソフトウェアを使用して作成された較正モデルに基づいています。 ^[16] ChemCamは土壌の化学組成も定量化しました。 ChemCamは、ゲイルクレーターで2つの異なる土壌タイプを観測しました。1つは火星全体の土壌や塵をより代表する細粒の塩基性物質で、もう1つは地元のゲイルクレーターの岩盤に由来する粗粒の珪長質物質です。^[13] ChemCamは、リチウム、マンガン、ストロンチウム、ルビジウムなどの微量元素を測定する機能を備えています。^{[17] [18]} ChemCamは、亀裂充填物で最大25重量％のMnOを測定しました。これは、火星がかつてより酸素を多く含む環境であったことを示しています。^[17]   

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  キュリオシティ探査車に搭載されたChemCamレーザー分析装置による火星での最初のターゲット（「コロネーション」岩、2012年8月19日）。
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  キュリオシティの ChemCam から得られた化学元素の最初のレーザー スペクトル( 「コロネーション」岩、2012 年 8 月 19 日)。
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  キュリオシティに搭載されたChemCamレーザー分析装置の火星上のターゲット（クローズアップ）（「イサカ」岩、2013年10月30日）。
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  キュリオシティの ChemCam からの化学元素のレーザー スペクトル( 「イサカ」岩、2013 年 10 月 30 日)。
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  キュリオシティに搭載されたChemCamレーザー分析装置の火星上のターゲット（「ウィニペソーキー」岩、2014年6月8日）。
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  キュリオシティによって撮影された火星での最初のレーザー火花（「ノヴァ」岩石、2014 年 7 月 12 日、ビデオ (01:07)）。
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  キュリオシティ（「ノヴァ」岩石、2014 年 7 月 12 日）の ChemCam による化学元素のレーザー スペクトル。

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• ウィキメディア・コモンズの化学とカメラ複合体 (ChemCam) に関連するメディア
• NASA.gov の Curiosity ホームページ
• ChemCam はどのように機能しますか? MSL-ChemCam.com