Raumfahrzeug-Horizontsensoren für die Mondumlaufbahn

Erinnern Sie sich daran, dass "traditionelle" Horizontsensoren für Erdmissionen das IR-Wellenlängenregime verwenden, da dies einen guten Kontrast zwischen dem kalten Weltraum und dem warmen Erdrandrand zeigen kann.

Wenn wir jetzt den Mond umkreisen würden, gäbe es einen besseren Satz von Wellenlängen, die eine Unterscheidung des Mondhorizonts ermöglichen könnten? Ohne das Vorhandensein einer Atmosphäre dachte ich an das UV-Regime, da es außerhalb des Mondes viel stärker reflektiert, während das Ozon der Erde den größten Teil dieser Energie absorbiert. Gibt es Machbarkeit (Fähigkeit) eines Sensors mit UV-"Vision"? Gibt es einen besseren Satz von Wellenlängen, auf die man achten sollte?

Antworten (2)

Bei den Temperaturen der Mondoberfläche würden IR-Gliedmaßensensoren gut funktionieren. (Siehe den Beitrag von @BobJacobsen ) Das Problem mit einem UV-Sensor ist, dass er reflektiertes UV benötigt . Relativ wenig UV-Energie wird vom Mond emittiert, entweder durch thermische Emission oder durch Einwirkung natürlicher Strahlung. Das bedeutet, dass, wenn das Glied, das das Instrument sehen würde, nicht von der Sonne beleuchtet wird, Sie überhaupt nicht viel Signal erhalten. Bei IR-Wellenlängen strahlt der Mond viel Wärme aus, mit einem schönen, kalten (3 K) Hintergrund, so dass es viel Kontrast gibt, um den Rand zu lokalisieren, ohne dass er beleuchtet wird.

"Bei den Temperaturen der Mondoberfläche würden IR-Gliedmaßensensoren gut funktionieren." Woher weißt du das? Können Sie eine Quelle hinzufügen, wo dies überprüft werden kann? Die Oberfläche des Mondes wird ziemlich kalt, nachdem sie zehn Tage ohne Sonnenlicht dem Weltraum ausgesetzt war. Für welchen Wellenlängenbereich sind IR-Gliedmaßensensoren empfindlich?
Wikipedia gibt Oberflächentemperaturen an, die am Äquator zwischen 100 K und 390 K liegen. Bei 100 K wird es wenig IR geben und das, was es gibt, wird bei sehr langen Wellenlängen sein. Wenn die von Ihnen beschriebenen Sensoren diese also nicht erfassen können, ist dieses Glied unsichtbar und nicht nachweisbar.
Das CIRS-Instrument auf Cassini konnte Temperaturen bis hinunter zu ~35-40 K messen, aber natürlich hatten sie ein paar ziemlich langwellige Sensoren. Wenn Sie ein Signal von einem 100K-Objekt mit einem zuverlässigen SNR erhalten müssen, benötigen Sie nicht die längsten Wellenlängen von CIRS. Aber Sie würden einen Mittel-IR-Sensor in einer Brennebene benötigen, und Sie würden wahrscheinlich auch einen Kühler benötigen, um diese Brennebene kalt zu halten. Aber es wäre machbar, mit nicht allzu großen Kosten.
Ein Gliedmaßendetektor müsste gleichzeitig die Position eines heißen Glieds und eines kalten Glieds erkennen . Kantendetektoren haben normalerweise keinen Dynamikbereich von 10 ^ 4 (Emission von 100 K gegenüber 300 K bei 10 Mikrometern zum Beispiel). Sind Sie sicher, dass "IR-Gliedmaßensensoren würden gut funktionieren" wirklich richtig ist?
Siehe den Beitrag von @Bob Jacobsen oben.
Bingo! Da ist es nur etwa eine Größenordnung zwischen 100K und 300K.

Im Anschluss an die Antwort von @TomSpiker trug Lunar Prospector einen von Ithaco hergestellten IR-Mondgliedmaßensensor. Es wird im Lunar Prospector Mission Handbook beschrieben als (Seite 4-15)

4.2.5.3 Erd-/Mondsensor (EMS)

Der Lunar Prospector Earth/Moon Sensor (EMS) wird von Ithaco Space Systems hergestellt. Das EMS (P/N P108SA12), das aus optischen Elementen, Infrarotfiltern, einem Detektor/Sensorelement und zugehöriger Elektronik besteht, liefert elektrische Signale, die das radiometrische Profil von 30 bis 100 Mikron von Objekten (Erde, Mond und Sonne) darstellen Sensoroptik/Detektor scannt darüber. Die Scanbewegung wird durch die Winkeldrehung des Raumfahrzeugs Lunar Prospector bereitgestellt. Das analoge Ausgangssignal, das das radiometrische Profil darstellt, geht an die C&DH-Elektronik, wo die Schwellenwerterkennung die Vorder- und Hinterkante des gescannten Körpers definiert.

In diesem Dokument finden Sie auch Informationen zu Leistung, Größe, Startkonfiguration usw.

Über λ p e a k (Mikrometer) = 2900 / T (K), das "30 bis 100 Mikrometer" IR-Wellenlängenband entspricht (als Spitzenemission) Temperaturen bis hinunter zu etwa 100 bis 30 K, weit unter der Mondoberflächentemperatur, sogar im Morgengrauen.

Übrigens, wenn Sie die Berechnungen sehen möchten, die benötigt werden, um die Sensordaten in Lageinformationen umzuwandeln, gibt es eine Beschreibung, die ungefähr auf Seite 34 des Lunar Prospector Ground System Software -Handbuchs beginnt.

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