샤라드

SHARAD
화성 정찰궤도선에서의 SARAD 작전 개략도

샤라드(ShARAD, Mars SHAllow RADAR 경보 발생기)는 화성 정찰궤도(MRO) 탐사선에 탑재된 지표면 이하의 음향 레이더다. 화성 익스프레스(Mars Express) 궤도상에 탑재된 MARS 레이더를 보완해 침투력은 낮지만(약 100m) 자유 공간에서 훨씬 미세한 해상도(15m-투과되지 않은)를 제공한다.[1][citation needed]

샤라드는 이탈리아 우주국(ASI, Agenzia Spaziale Italiana)의 책임 하에 개발되었으며, NASA/ASI 협정의 틀에서 NASA의 화성 정찰 궤도 우주선에 탑승할 수 있도록 JPL에 제공되었으며, 이는 이탈리아/미국 공동 팀의 데이터 착취를 예상하는 것이다. 로마 사피엔자 대학의 INFOCOM 학장이 악기 운영을 담당하고, 탈레스 알레니아 스페이스 이탈리아(옛 알레니아 스파지오)가 악기를 설계하고 제작했다. SARAD 운영은 로마 교외에 있는 Alcatel Alenia Space 시설 내에 위치한 SHRAD 운영 센터(SHOC)에서 INFOCOM에 의해 관리된다.

과학 목표

화성정찰궤도상 SARAD의 얕은 지반침투 레이더의 북극층 침전물 레이더그램

샤라드는 화성 표면 아래 첫 번째 킬로미터의 지도를 제작하기 위한 것으로,[citation needed] 물/얼음/ 퇴적물을 찾고 상부 지표면 아래 층의 수직 구조를 매핑하기 위한 목적으로 높은 수직 해상도(15m)의 지표면 아래 산란 층의 이미지를 제공한다.

특성.

SARAD는 20 MHz의 반송파 주파수로 작동하며, 대역폭이 10 MHz인 "거품" 신호를 전송한다. 펄스 폭은 85μs이고 공칭 펄스 반복 주파수는 700.28Hz이다. 전송전력은 10W피크다. 안테나는 10m 쌍극점이다. 지표면 아래 메아리의 동일한 범위에서 외부 산란자의 원치 않는 표면 반환을 줄이기 위해 지상에 합성 개구부가 생성된다.

SARAD는 물리적으로 두 가지 요소로 구분된다.

  • 모든 전자장치(계기 컨트롤러, 송신기, 수신기 및 안테나 임피던스 매칭 네트워크)를 내부 전자 모듈의 열 라디에이터 역할을 하는 금속 프레임 내에 포함하는 SEV(SHARAD 전자 박스) (화성 정찰 궤도선은 개방형 프레임 우주선이며, SARAD는 자율적인 열 제어를 가지고 있다)
  • 두 개의 섬유 튜브에 의해 만들어지고, 접어서 크래들에 보관된 안테나(에어로브레이킹에 의해 유도된 가열로부터 그것을 보호하기 위해 열 절연체에 의해 덮음). 안테나는 일단 방출되면 재료의 탄성 특성 덕분에 제자리에 확장된다. 비전도성 튜브 내부에서 작동하는 금속 와이어는 안테나의 실제 복사 요소를 나타낸다. 이 안테나는 캘리포니아주 카피터니아의 노스럽 그루먼 아스트로 에어로스페이스에 의해 설계되고 제조되었다.

기기는 고정 PRF (700.28 Hz)에서 작동하며, 에코를 순위 1(즉, 두 번째 전송된 펄스 후)로 수신한다. 두 개의 대체(높은 쪽과 낮은 쪽) PRF를 사용하여 연장된 임무 궤도 범위를 처리할 수 있다. 표면 지형에 대한 사전 지식을 바탕으로 한 오픈 루프 추적 시스템은 135μs 수신 창을 예상 에코 위치에 배치하는 공칭 수단이다(폐쇄 루프 추적기는 백업으로 사용 가능).

기기 탑재 신호 처리는 최소 수준이며, 생성되는 데이터 속도를 줄이기 위해 수신된 에코(전원 1과 32 사이의 프로그래밍 가능)에 대한 일관성 있는 가정으로 구성되며, 프로그램 가능한 비트 수(8, 6, 4)가 있다.

처프 신호는 디지털 처프 발생기에 의해 20 MHz 캐리어에서 직접 생성되어 파워앰프로 공급되고, 이어 송신/수신 스위치와 일치 네트워크로 공급된다. 수신기는 RF에서 직접 증폭, 필터링 및 디지털 게인 제어를 제공하며, 26.6 MHz의 속도로 과소 샘플링 기법을 사용하여 디지털화한다. 단일 디지털 신호 프로세서는 제어 기능과 처리 기능을 모두 제공한다.

계기 산업팀은 다음과 같이 구성된다.

  • 계측기 설계, 통합 및 테스트: 알카텔 알레니아 스페이스 이탈리아 (롬 식물)
  • DES(디지털 전자 하위 시스템): 알카텔 알레니아 스페이스 이탈리아(밀란 공장 - 이전 라벤)
  • 처프 제너레이터, 수신기: 알카텔 알레니아 스페이스 이탈리아(롬/라킬라 식물)
  • 송신기, 일치 네트워크: 갈릴레오 아비오니카(이탈리아 밀란)
  • 안테나: Astro Aerospace (Carpinteria, CA, USA)

역사

초기 연구는 2001년으로 거슬러 올라가지만, 본격적인 개발은 2003년 2월에야 발표되었다. 계측기의 엔지니어링 모델(EM)은 2004년 3월 덴버의 록히드마틴 스페이스 시스템즈(우주선 책임)에 납품되어 오비터 테스트 베드에 통합되었다. 프로토플라이드 모델(PFM)은 2004년 9월 덴버의 화성 정찰 궤도선에 인도되어 통합되었다. 2005년 8월 12일 케이프 커내버럴 공군기지에서 아틀라스 V-센타우르스 발사체를 탑재한 화성 정찰궤도선이 발사되어 2006년 3월 10일 화성 궤도에 올랐다. 작전궤도에 도달하기 위해 필요한 에어로브레이킹 단계는 2006년 8월 30일까지 계속되었다. 2006년 9월 17일에는 샤라드 안테나가 배치되었고, 9월 19일에는 레이더의 첫 비행중 시험이 성공적으로 실시되었다. SARAD는 2006년 11월부터 운용되고 있다.

소견

추가 정보: 가리비 지형

샤라드 레이더는 화성의 극지층 얼음 퇴적물을 관통해 지하 암석의 최대 편향(약 100m)이 비교적 작은 것으로 나타나 두께 300㎞ 이상의 강한 암석권을 시사했다.[2] 레이더 결과는 중간 위도에 엄청난 양의 얼음 퇴적물과 일치하는 것으로 파편 덮인 빙하 가설을 뒷받침한다.[3]

2016년 11월 22일 NASA는 SARAD를 이용해 화성 유토피아 플라니티아 지역에서 다량의 지하 얼음을 발견했다고 보고했다. 검출된 물의 양은 슈페리어 호수의 물의 부피와 동등한 것으로 추정되었다.[4][5][6]

화성 - 유토피아 플라니티아
가리비 모양의 지형이 많은 양의 지하 얼음을 발견하게 했다.
슈페리어 호수를 채울 수 있는 충분한 물 (2016년 11월 22일)[4][5][6]
화성 지형
지형도

이 지역의 얼음 부피에 대한 계산은 화성 정찰궤도선(MRO)의 지상 침투 레이더 장비인 샤라드의 측정에 근거한 것이었다.

샤라드는 표면과 더 깊은 하단 표면에서 레이더 복귀를 측정하여 얼음을 찾는다. 하단 표면까지의 깊이는 표면의 틈새의 HiRISE 영상에서 발견되었다.

3D 모델을 구성하기 위해 결합된 SARAD 레이더 데이터는 북극 캡에 묻혀 있는 분화구를 보여준다. 이것들은 특정 층의 연대를 위해 사용될 수 있다.[7]

2011년 4월에 발표된 연구는 남극 근처에 많은 양의 냉동 이산화탄소가 축적되어 있다고 기술했다. 이 침전물의 대부분은 행성의 기울기가 증가하면 아마도 화성의 대기로 들어갈 것이다. 이렇게 되면 대기는 짙어지고, 바람은 거세지며, 표면의 넓은 지역이 액체 상태의 물을 지탱할 수 있다. [8] 좀 더 분석한 결과 이들 침전물이 모두 가스로 바뀌면 화성의 대기압이 두 배로 늘어난다는 사실이 밝혀졌다.[9] 이 퇴적물에는 세 층이 있는데, 각각 30미터의 얼음 층으로 덮여서 CO가2 대기 중으로 승화되는 것을 막는다. 승화에서 고체 물질은 기체 단계로 바로 들어간다. 이 세 겹은 기후가 바뀌면서 대기가 붕괴된 시기와 연결된다.[10]

인터랙티브 마스

Acheron FossaeAcidalia PlanitiaAlba MonsAmazonis PlanitiaAonia PlanitiaArabia TerraArcadia PlanitiaArgentea PlanumArgyre PlanitiaChryse PlanitiaClaritas FossaeCydonia MensaeDaedalia PlanumElysium MonsElysium PlanitiaGale craterHadriaca PateraHellas MontesHellas PlanitiaHesperia PlanumHolden craterIcaria PlanumIsidis PlanitiaJezero craterLomonosov craterLucus PlanumLycus SulciLyot craterLunae PlanumMalea PlanumMaraldi craterMareotis FossaeMareotis TempeMargaritifer TerraMie craterMilankovič craterNepenthes MensaeNereidum MontesNilosyrtis MensaeNoachis TerraOlympica FossaeOlympus MonsPlanum AustralePromethei TerraProtonilus MensaeSirenumSisyphi PlanumSolis PlanumSyria PlanumTantalus FossaeTempe TerraTerra CimmeriaTerra SabaeaTerra SirenumTharsis MontesTractus CatenaTyrrhen TerraUlysses PateraUranius PateraUtopia PlanitiaValles MarinerisVastitas BorealisXanthe TerraMap of Mars
화성의 지구 지형에 대한 The image above contains clickable links대화형 이미지 맵. 이미지 위에 마우스를 올려 놓으면 60개 이상의 주요 지리적 피쳐의 이름이 표시되고 해당 피쳐에 연결하려면 클릭하십시오. 기본 지도의 색상은 NASA의 화성 탐사선 '레이저 고도계'의 데이터를 바탕으로 상대적 고도를 나타낸다. 흰색과 갈색은 가장 높은 고도(+12~+8km), 분홍색과 빨간색(+8~+3km), 노란색은 0km, 녹색과 파란색은 낮은 고도(-8km까지)를 나타낸다. 축은 위도, 경도, 극지방은 주목한다.
(다음 항목 참조): Mars Robers 지도 및 Mars Memorial 지도)(보기 • 토론)


참고 항목

  • LRS, 달 레이더 경보 발생기(LRS)는 지구 달 상공의 저주파 레이더 경보 발생기와 고도계를 선회하는 것이다.
  • MARS, Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionoper Sounding(MARS)은 화성 상공에서 궤도를 선회하는 저주파 레이더 경보 발생기 및 고도계다.
  • RIME, 얼음 달 탐사 레이더(RIME)는 목성의 얼음 달 탐사용 저주파 레이더 경보기와 고도계를 선회하고 있다.
  • Tianwen-1, The Tianwen-1 미션은 화성 탐사 위성 해저 레이더(OSR)와 탐사선 기반 지상 통과 레이더(GPR)를 계획하고 있다.
  • WISDOM(Wise, Radar), 워터 아이스 및 지표면 지하 화성 관측(WISDOM)은 ExoMars 탐사선에 탑재된 지상 침투 레이더다.

참조

  1. ^ R. 오로세이 외 연구진(2014년 11월 17일 액세스) "화성의 MASIS 및 SARAD 지표면 음향 레이더의 결과와 조비안 시스템의 얼음 달 음향 레이더 관련성", EPSC2010-726, 유럽 행성 과학 회의 2010, Vol. 5(2014년 11월 17일 액세스)
  2. ^ Phillips, R. J.; Zuber, M. T.; Smrekar, S. E.; Mellon, M. T.; Head, J. W.; Tanaka, K. L.; Putzig, N. E.; Milkovich, S. M.; Campbell, B. A.; Plaut, J. J.; Safaeinili, A.; Seu, R.; Biccari, D.; Carter, L. M.; Picardi, G.; Orosei, R.; Mohit, P. S.; Heggy, E.; Zurek, R. W.; Egan, A. F.; Giacomoni, E.; Russo, F.; Cutigni, M.; Pettinelli, E.; Holt, J. W.; Leuschen, C. J.; Marinangeli, L. (2008). "Mars north polar deposits: stratigraphy, age, and geodynamical response". Science. 320 (5880): 1182–1185. Bibcode:2008Sci...320.1182P. doi:10.1126/science.1157546. PMID 18483402. S2CID 6670376.
  3. ^ Holt, J. W.; Safaeinili, A.; Plaut, J. J.; Head, J. W.; Phillips, R. J.; Seu, R.; Kempf, S. D.; Choudhary, P.; Young, D. A.; Putzig, N. E.; Biccari, D.; Gim, Y. (2008). "Radar Sounding Evidence for Buried Glaciers in the Southern Mid-Latitudes of Mars". Science. 322 (5905): 1235–1238. Bibcode:2008Sci...322.1235H. doi:10.1126/science.1164246. PMID 19023078. S2CID 36614186.
  4. ^ a b Staff (November 22, 2016). "Scalloped Terrain Led to Finding of Buried Ice on Mars". NASA. Retrieved November 23, 2016.
  5. ^ a b "Lake of frozen water the size of New Mexico found on Mars – NASA". The Register. November 22, 2016. Retrieved November 23, 2016.
  6. ^ a b "Mars Ice Deposit Holds as Much Water as Lake Superior". NASA. November 22, 2016. Retrieved November 23, 2016.
  7. ^ Foss, F 등. 2017. 궤도 레이더 데이터를 이용한 화성 극지방 만년설의 3D 영상 촬영. 리딩 에지: 36, 43-57.
  8. ^ "NASA Spacecraft Reveals Dramatic Changes in Mars' Atmosphere".
  9. ^ 필립스, R. 외 2011. 거대한 이산화탄소2 얼음 퇴적물이 화성 극지층 퇴적물에 격리되어 있다. 과학: 332, 638-841
  10. ^ Bierson, C, 등 2016. 화성 남극캡에 매장된 CO의2 층층화와 진화. 지구물리학 연구서: 43, 4172-4179

추가 읽기

외부 링크