APXS
Spektrometr cząstek alfa i promieni X APXS posłuży do zmierzenia zawartości wszystkich głównych pierwiastków tworzących powierzchnię jądra komety z wyjątkiem wodoru i helu. Pomiary będą polegać na naświetlaniu próbki cząstkami alfa, oraz rejestrowaniu cząstek alfa rozproszonych na próbce, oraz cząstek alfa i promieniowania rentgenowskiego wydzielonego przez próbkę. Do naukowych celów tych pomiarów należy scharakteryzowanie składu chemicznego powierzchni w miejscu lądowania Philae, oraz jego potencjalnych zmian związanych ze zbliżaniem się komety o Słońca. Zebrane dane będą analizowane w celu scharakteryzowania powierzchni i bliskiej niej warstwy podpowierzchniowej, określenia stosunku lodu do pyłu, oraz określenia składu chemicznego pyłu na powierzchni i porównanie go ze składem pewnych meteorytów, prawdopodobnie pochodzących z komet. Informacje, te wraz z danymi z innych instrumentów lądownika i orbitera Rosetta, umożliwią opracowanie kompletniejszego obrazu obecnego stanu komety, i wyciągniecie wniosków na temat jego początków i dalszej ewolucji. Dane ponadto umożliwią scharakteryzowanie procesów odgazowywania podczas drogi w kierunku peryhelium.
APXS składa się z głowicy sensora, urządzenia rozwijającego, oraz z elektroniki. Elektronika instrumentu jest zainstalowana w głównej strukturze lądownika. Głowica oraz urządzenie rozwijające są zainstalowane na platformie instrumentów lądownika Philae. Całkowita masa urządzenia wynosi 0.64 kg, a podczas pomiarów będzie ono zużywało 1.5 W energii. Głowica ma kształt walcowatej filiżanki o wysokości 8.4 cm i średnicy 5.2 cm. Zawiera dwa źródła cząstek alfa o radioaktywności 30 mCi (1.1 GBq), złożone z kiuru-244. Zawiera także kolimatory, 6 bardzo cienkich (30 µm) detektorów cząstek alfa, 1 detektor promieni X, oraz przedwzmacniacze. Sensor promieniowania rentgenowskiego znajduje się w centrum wnętrza głowicy. 6 okienek odsłaniających źródła cząstek alfa jest rozmieszczonych koncentrycznie dookoła detektora X. 6 detektorów cząstek alfa zostało zainstalowanych koncentrycznie na brzegu zewnętrznej powierzchni głowicy. Umieszczono je w małych wnękach. Sensory te charakteryzują się rozdzielczością energii 260 eV przy 6.4 keV. Sensor promieniowania X jest wysokorozdzielczym krzemowym detektorem przepływu prądu o rozdzielczości ok. 160 eV przy 6.4 keV. Koniec głowicy jest otoczony koncentrycznym pierścieniem , który po zetknięciu z gruntem komety przesunie się do wnętrza instrumentu, powodując otwarcie dwóch ochronnych pokryw, osłaniających wnętrze instrumentu. Wewnętrzne powierzchnie pokryw stanowią cele kalibracyjne, w czasie gdy instrument jest zamknięty. Detektory są oddalone do dna głowicy o 4.0 cm, co jest także nominalną odległością detektorów do próbki. Średnica otworu w dnie głowicy, a zarazem badanej próbki wynosi 3.8 cm.
System rozwijający może podnosić i opuszczać głowicę, dołączoną do zwijanego przewodu, przesuwając ją nad badanym fragmentem gruntu. Źródła cząstek alfa naświetlą badaną próbkę, co spowoduje ich rozproszenie (rozpraszanie Rutherforda), oraz wyemitowane nowych cząstek alfa i promieniowania rentgenowskiego. Instrument wykona następnie badania spektrometryczne cząstek alfa oraz promieniowania rentgenowskiego. Detektory umożliwią uzyskanie spektrogramów energii tych rodzajów promieniowania. Energia cząstek alfa i promieniowania X emitowanego przez pobudzone atomy jest charakterystyczna dla pierwiastka, który je wyemitował, co umożliwi jego identyfikację. Urządzenie może jednak zbadać skład tylko najwyższych warstw atomów tworzących górną powierzchnię próbki, o grubości zaledwie kilku mikrometrów. Pojedynczy pomiar potrwa około 10 godzin. Instrument zbada zawartość wszystkich głównych pierwiastków budujących próbkę, a także wielu występujących w mniejszych ilościach, od węgla do niklu. Spektroskopia rentgenowska umożliwi zidentyfikowanie pierwiastków od sodu do niklu, charakteryzujących się zawartością 0.1 - 1 procenta wagowego. Spektroskopia cząstek alfa umożliwi zidentyfikowanie zawartości pierwiastków o niskich liczbach atomowych, od węgla do tlenu, z koncentracją ponad 0.1 procenta wagowego. Wodór i hel nie mogą zostać zarejestrowane. W większości przypadków, pozycja głowicy na powierzchni, oraz morfologia powierzchni nie wpłynie na pomiary. Jednak przy niepewności zawartości wody w gruncie, ukośne położenie instrumentu, sprawi, że niepewne stanie się pośrednie oszacowane dużej lub małej zawartości wodoru (chyba, że jedna z kamer lądownika umożliwi zobrazowanie głowicy instrumentu). Po wykonaniu pomiarów, głowica zostanie ponownie podniesiona przez urządzenie rozwijające, co spowoduje zamkniecie pokryw.
Pomiary mogą być wykonywane w dzień, gdy instrument powinien w większości analizować nielotne składniki powierzchni, oraz w nocy, gdy będzie mógł analizować skład komponentów lotnych. Pomiary wykonywane w miejscach wiercenia instrumentem SD2 umożliwią określenie składu pierwiastkowego warstwy podpowierzchniowej. Pomiary wykonywane przez długi czas w jednym miejscu umożliwią badania zmian w składzie chemicznym powierzchni podczas zbliżania się jądra kometarnego do Słońca.
Podobne instrumenty zastosowano wcześniej na lądownikach niemoblinych radzieckich sond Phobos 1 i 2, 2 lądownikach i 2 penetratorach rosyjskiej sondy Mars 96, łaziku Sojourner amerykańskiej sondy Mars Pathfinder, oraz amerykańskich łazikach marsjańskich Spirit i Opportunity. W przyszłości zostanie także zastosowany na amerykańskim łaziku marsjańskim Mars Science Laboratory (MSL). Instrument Philae posiada tryby pomiarów cząstek alfa i promieniowania X, ale jego stare wersje zawierały także tryb pomiarów protonów, co zachowało się w akronimie APXS. Instrument przygotowany dla misji Rosetta jest oczywiście nowocześniejszy od analogicznego instrumentu zastosowanego w misji Pathfinder.
Wątek: Philae (Przeczytany 684 razy)