Кіріспе
NASA-ның 2001 жылғы Mars Odyssey орбиталық аппаратындағы камера, камера жүйесі.
the camera system
Термиялық эмиссиялық бейнелеу жүйесі (THEMIS) – 2001 жылғы Mars Odyssey орбиталық аппаратындағы камера. Ол Марсты электромагниттік спектрдің көрінетін және инфрақызыл бөліктерінде бейнелейді, осы арқылы беткейдің жылулық қасиеттерін анықтау және Термиялық эмиссиялық спектрометр (TES) арқылы анықталған Марс бетіндегі минералдардың таралуын нақтылау мақсатында жұмыс істейді. Бұдан өзге, ол ғалымдарға Марстың минералогиясы мен жер бедері арасындағы байланысты түсінуге көмектеседі және Марс астындағы жылулық ошақтарды іздеуге қолданылуы мүмкін. THEMIS Аризона мемлекеттік университетінің Марс ғарыш ұшу орталығынан басқарылады және Raytheon Technologies Corporation компаниясының Санта-Барбара қашықтықтан зондтау бөлімшесімен құрастырылған, бұл компанияның штаб-квартирасы Массачусетс штатының Уолтем қаласында орналасқан американдық көпұлтты компания. Аспапқа ежелгі грек мифологиясындағы әділдік құдайы Темиданың есімі берілген.
Инфрақызыл камера
THEMIS Марс бетінен шығатын жылулық инфрақызыл энергияны тоғыз түрлі толқын ұзындығында анықтайды. Олардың сегізі 6 мен 13 микрометр аралығындағы толқын ұзындығына ие, бұл силикат минералдарына тән жылу энергиясының үлгілерін анықтауға қолайлы инфрақызыл спектр аймағы. Тоғызыншы жолақ 14,9 микрометрге тең және Марс атмосферасын бақылауға қолданылады. Ең қысқа инфрақызыл толқын ұзындығы, яғни 6,78 микрометр, сигнал-шу қатынасын жақсарту үшін екі жолақта екі рет өлшенеді. Сондықтан THEMIS – бұл тоғыз түрлі толқын ұзындығын анықтайтын 10 диапазонды құрал. THEMIS өлшеген сіңіру спектрінде температура және эмиссивтілік сияқты екі түрлі ақпарат бар. Деректер түзетілмесе, температураның үлесі спектрде басым болады. Демек, THEMIS-тің күндіз түсірілген инфрақызыл суреті көлеңкелі рельефтік картаға ұқсайды, онда күнге қараған беткейлер жарқын (ыстық), ал көлеңкелі жерлер қараңғы (салқын) болады. Бірақ THEMIS-тің түнде түсірілген суретінен бетінің термофизикалық қасиеттерін, мысалы, материалдың ұсақтығына байланысты температура айырмашылықтарын (термиялық инерция) анықтауға болады. THEMIS инфрақызыл деректерінен температураның әсерін жою үшін суретті қара дене қисығымен бөлу жеткілікті. Нәтижесінде пайда болатын энергия үлгісі – жер бетінде кездесетін нақты минералдардың (немесе басқа заттардың) эмиссивтілік спектрінің сипаттамасы. THEMIS өлшеулері карбонаттар, силикаттар, гидроксидтер, сульфаттар, аморфты кремний қышқылы, оксидтер және фосфаттар сияқты минералдардың болуын анықтауға мүмкіндік береді. Атап айтқанда, бұл көп спектрлі әдіс зерттеушілерге суда пайда болатын минералдарды анықтап, оларды геологиялық контексте түсінуге көмектеседі. THEMIS инфрақызыл камерасы Марстағы ұқсас құрал – Термиялық эмиссиялық спектрометрдің (TES) деректерімен бірлесіп жұмыс істеу үшін жасалған. THEMIS-тің кеңістіктік ажыратымдылығы өте жоғары (100 м), ал спектрлік ажыратымдылығы 6 мен 15 микрометр аралығында тек 10 жолақтан тұрады. Ал TES-тің кеңістіктік ажыратымдылығы төмен (3×6 км), бірақ спектрлік ажыратымдылығы өте жоғары – 5 пен 50 микрометр аралығында 143 жолақ бар. Бұл құралдың тәсілі вулкандармен, гидротермальдық процестермен және жер беті мен/немесе жер асты суларының әсерінен минералдардың өзгеруімен байланысты жергілікті кен орындары туралы мәліметтер ұсынады. Жерді айналатын "Терра" ғарыш кемесінде орналасқан "Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer" (ASTER) құралы да Жердегі минералдардың таралуын картаға түсіру үшін ұқсас тәсіл қолданды. Термиялық инфрақызыл жалған түсті суреттегі айырмашылықтар тау жыныстары мен топырақты құрайтын минералдардың өзгешелігінен туындайды.
The absorption spectrum measured by THEMIS contains two kinds of information: temperature and emissivity. The temperature contribution to the measurement dominates the spectrum unless the data is corrected. In effect, a THEMIS infrared image taken during the day will look much like a shaded relief map, with slopes facing the sun being bright (hot) and shaded areas being dark (cold). In a THEMIS image taken at night, however, thermophysical properties of the surface can be inferred, such as temperature differences due to the materials' grain size (thermal inertia). The effect of temperature can be removed from THEMIS infrared data by dividing the image by a black body curve. The resulting energy pattern is an emissivity spectrum characteristic of the specific minerals (or other things) found on the surface. The presence of minerals such as carbonates, silicates, hydroxides, sulfates, amorphous silica, oxides, and phosphates can be determined from THEMIS measurements. In particular, this multi spectral method allows researchers to detect the presence of minerals that form in water and to understand those minerals in their geological context. The THEMIS infrared camera was designed to be used in conjunction with data from the Thermal Emission Spectrometer (TES), a similar instrument on Mars Global Surveyor. While THEMIS has a very high spatial resolution (100 m) with a low spectral resolution of only 10 bands between 6 and 15 micrometers, TES has a low spatial resolution (3×6 km) with very high spectral resolution of 143 bands between 5 and 50 micrometers. The instrument's approach provides data on localized deposits associated with volcanoes, hydrothermal processes, and the alteration of minerals by surface and/or subsurface water. The Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), an Earth orbiting instrument on the Terra spacecraft, has used a similar approach to map the distribution of minerals on Earth. Variations in the thermal infrared false color image are due to differences in the minerals that make up rocks and soil.
Түрлі жыныстардың ашылуы
ТЕМИС тау жыныстары мен минералдардың кең спектрін анықтады. Кейбір тау жыныстары төмен кремнийлі базальттар, жоғары кремнийлі дациттер, оливинді базальттар, ультрамафикалық (пикриттік) базальттар және кварц қамтитын гранитоидты тау жыныстарынан тұрды. Оливинді базальттар түрлі локацияларда кездесті, мысалы, кратерлердің түбінде және кейбір каньон қабырғаларының қабаттарында. Оливин минералы маңызды, себебі ол мантиядан шыққан бастапқы магмаларда көптеп кездеседі және ылғалдың болуымен тез тозып кетеді. Сондықтан, егер оливин болса, онда климат оливиннің пайда болуынан бері құрғақ болған деуге болады. Кварц бар тау жыныстары кратерлердің орталық бөлігінде табылды. Орталық бөліктегі тау жыныстары бұрынғыда бірнеше километр тереңдікте жер астында жатқан, бірақ соққы нәтижесінде жоғары көтерілген болуы мүмкін. Дацит құрамындағы тау жыныстары магмалық камералар ішінде фракциялық кристалдану процесінің болғанын көрсетеді. Бұл процесте кейбір минералдар кристалдар түзеді, сосын камераның түбіне шөгеді. Марста тау жыныстарының алуан түрлілігі пайдалы/құнды минералдардың табылу ықтималдығын арттырады.
Көрінетін камера
THEMIS бес спектрлік жолақта деректерді жинақтайтын, 18 м (59') кеңістіктік ажыратымдылығы бар және жартылай тіркеме көлеміндегі нысандарды анықтауға мүмкіндік беретін көрінетін бейнелеу камерасына ие. Бұл ажыратымдылық, Викинг орбиталық станцияларынан алынған кең ауқымды суреттердің (пиксельге 150-300 метр) және Марс орбиталық камерасының (MOC), «Марс Глобал Сервейор» бортындағы (пиксельге 1,5-3 метр) жоғары ажыратымдылық суреттері арасындағы орталық деңгейде орналасқан. THEMIS-тен алынған көрінетін суреттердің ені әдетте 20 км-ге жуық (12 миль). THEMIS көрінетін камерасының негізгі мақсаты – Марстағы өткендегі сұйық және жанартаулық ортаның геологиялық жазбаларын анықтау. Бұған қоса, бұл деректер жиынтығы инфрақызыл деректермен бірге қолданылып, болашақ Марс миссиялары үшін ықтимал қону алаңдарын анықтауға пайдаланылуы мүмкін.
Сипаттамалар
Жылуды сәулелендіруді бейнелеу жүйесінің салмағы 11,2 килограмм (24,7 фунт), өлшемдері 54,5 x 37 x 28,6 см (21,5 x 14,6 x 11,3 дюйм) және ол 14 ватт электр қуатымен жұмыс істейді.