I dati dello spettrometro del rover cinese Zhurong saranno confrontabili con Curiosity


Il rover cinese Zhurong si sta continuando a muovere, con cautela, sulla superficie di Marte nella zona di Utopia Planitia. Sempre in questi giorni dovrebbero essere in corso le prime prove dello spettrometro integrato all’interno del corpo del rover stesso. Si tratta di una soluzione già presente sui rover statunitensi Curiosity e Perseverance e permetterà di ottenere dati utili su campioni di roccia marziana.

zhurong

Una delle informazioni interessanti è che il rover cinese ha target di calibrazione sviluppati in Francia che ha realizzato anche quelli di NASA Curiosity. Questo dovrebbe permettere di confrontare più facilmente i dati ottenuti dai due rover ampliando le conoscenze scientifiche.

Lo spettrometro MarSCoDe del rover cinese Zhurong

In un documento pubblicato su Atomic Spectroscopy è possibile conoscere nel dettaglio lo spettrometro chiamato MarSCoDe (Mars Surface Composition Detector) che si trova a bordo di Zhurong. Come scritto sopra, non si tratta di una novità in senso assoluto perché una tecnologia simile è già stata impiegata dai due rover statunitensi fornendo informazioni utili agli scienziati.

La tecnica impiegata è quella LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy). In breve, si tratta di colpire un obiettivo con un laser ad alta potenza generando un plasma per poi analizzarne lo spettro ottico per conoscerne la composizione.

Come funziona lo spettrometro del rover cinese

Il sistema si compone di uno specchio direzionale dedicato a laser (BPM), di una parte ottica per focalizzare il raggio laser, di target di calibrazione nella zona posteriore del rover (CTA), dello spettrometro vero e proprio (SM) e del controller per la gestione delle varie funzionalità. L’analisi sarà condotta anche grazie a una rete neurale convoluzionale (CNN). Secondo quanto si legge nel documento, saranno almeno dodici bersagli che il sistema dovrà analizzare (ma non è escluso che il numero alla fine sarà superiore).

zhurong rover

I segnali ottenuti attraverso la tecnica LIBS sono raccolte dalla parte ottica (zona frontale del rover, nella parte bassa). Gli scienziati hanno sottolineato l’importanza della parte ottica che comprende anche un telescopio di tipo Ritchey-Chrétien con tre specchi (primario, secondario e di Schmidt). Lo scopo è quello di catturare immagini con aberrazioni ottiche, cromatiche e sferiche che potrebbero alterare i dati.

La lunghezza d’onda del laser è pari a 1064 nm con impulsi da 4,5 ns, energia di 23 mJ e frequenza fino a 3 Hz. Il sistema di collimazione invia il fascio verso il telescopio che lo riflette allo specchio centrale, poi al secondario fino al primario. A quel punto viene inviato allo specchio direzionale che permette di colpire il bersaglio.

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Una volta generato il plasma si può raccogliere l’emissione ottica per conoscere la composizione dei campioni. Ancora una volta entra in gioco il telescopio che convoglia l’emissione in direzione di un fotodiodo dotato di un sistema di autofocus. La risoluzione possibile è pari a 2048 x 2048 pixel con uno range spettrale di 900-1000 nm.

Per l’analisi vengono impiegati uno spettrometro a tre canali e uno spettrometro a infrarossi a onda corta. Il primo può analizzare tre bande spettrali comprese tra 240-340 nm, 340-540 nm e 540-850 nm. Il segnale è raccolto da tre CCD che hanno una sensibilità in particolare per le bande nell’UV dove elementi non metallici hanno emissioni elevate. La parte emessa nell’infrarosso è analizzata dall’altro spettrometro (SWIR) con un range da 850 a 2400 nm e dedicato agli elementi metallici.

rover cinese

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Gli elementi principali che lo spettrometro MarSCoDe del rover Zhurong si prefigge di analizzare sono silicio, ossigeno, carbonio, zolfo, idrogeno, sodio, calcio, magnesio, manganese, ferro, alluminio e titanio.

La rete neurale convoluzionale (“addestrata” prima del lancio nei laboratori cinesi) permette l’analisi degli spettri per determinare quali minerali li hanno originati. Nel suo database sono presenti 59 campioni standard (compresi i 12 del target di calibrazione) con i quali confrontare le analisi ottenute su Marte. La speranza degli scienziati cinesi è di collaborare con gli statunitensi per avere una comprensione dell’evoluzione geologica di Marte nelle diverse zone (cratere di Gale, cratere di Jezero e Utopia Planitia).




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