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PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS : PROBING OF HERMEAN EXOSPHERE BY ULTRAVIOLET SPECTROSCOPY
J-Y Chaufray and E. QuémeraisLATMOS
Atelier du pôle système solaire de l’IPSL, 17-18 avril 2013
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet SpectroscopyPHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS : Objectifs : SurfaceCartographie des glaces polaires
LAMP/Lunar Reconnaissance Orbiter
Gladstone et al. 2012
Albédo Lyman-alpha : Lune Glaces d’eau détectées dans les régions
polaires en permanence à l’ombre de Mercure et la Lune par MESSENGER
(ex Neumann et al. 2012 ; Lawrence et al. 2012 )
Glaces apportées par l’impact de comètes
Il est possible d’étudier ces régions en UV en mesurant le flux interplanétaire et stellaire réfléchie par la surface de ces régions (Lune par Lunar Reconnaissance Orbiter)
Mesures de PHEBUS
Cartographie de l’albédo UV des régions en permanence à l’ombre et contenant de la glace
Détection des produits de dissociation (H2, OH, H, O)
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS : Objectifs : ExosphereEtude de l’exosphère : origine, composition, dynamique, son interaction avec la surface
Raies d’émissions atomiques et moléculaires Variations spatiales (verticale, horizontale) de la densité des espèces connues (He, H, O, Ca,
Mg, ...) Recherche de nouvelles especes (Si, S, H2, OH, Ar, Xe, C+, O+, Na+) Variations temporelles : orbite de Mercure, interaction magnetosphere /exosphere
Crust
Photo StimulatedDesorption
SolarWindsputtering
Absorption of neutral and magnetospheric ion + meteoroid supply
Exosphere
Photoionization
Neutral loss
Adapted from Killen and Ip (1999)
ThermalDesorption
Regolith
Micro-Meteoritic
Impact
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS : Objectifs : Milieu interplanétaireEtude du rayonnement interplanétaire : H 121.6 nm et He 58.4 nm à l’orbite de Mercure
SWAN/SOHO
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
Modes d’observations1 - Twilight Mode
2 - Vertical Scan Mode
3 - Fixed LOS Mode
4 - Feature Tracking Mode
5 - Nadir Mode
6 - Star Mode Vertical Scan ModeTwilight Mode
Line of sight
Line of sightNadir Mode
Feature Tracking Mode
Fixed LOS Mode
Star Mode
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet SpectroscopyPHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUSProbing the Hermean Exosphere by Ultraviolet Spectroscopy
Spectromètre EUV-FUV Détecteur EUV : 55 – 155 nm Détecteur FUV : 145 – 315 nm +2 Détecteurs NUV (K 404 nm ; Ca 422 nm)
Entrance baffle
Off axis parabolic mirror
Rotating mechanism
Entrance slit
Holographic gratingsEUV detector
FUV detector
NUV detector
Partie collectrice
Partie spectrométrique
Taille = 500 x 400 x 400 mm Masse = 7.2 kgPuissance consommée : 25 W max
FUV EUV
NUV
NUV
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS block diagram
baffleslit FUV grating
EUV grating
FUV detector [145 – 315nm]
EUV detector [55-155nm]
NUV detector 404, 422 nm
House keeping monitoring
mechanical structure
thermal housing
DPU
Spacecraft
Power converter
Scanner mechanism
mirror shutter
Pumping device
French responsibilities Russian and Japanese responsibilities
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet SpectroscopyPHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
PHEBUS STM (Structure and Thermal Model) intégré sur MPO STM
PHEBUS sur Mercury Planetary Orbiter
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
Spectre UV simulés sur les détecteurs
Simulateur des émissions exosphériques (modèle radiométrique)
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
- Quelques espèces facilement détectables (< 1 min).• EUV range : He I, CO, O I, H I, C I, N I• FUV range : Mg I, Si I, Na I, C I, Fe I, S I, Al I, CO, H I, Ni I, Mg II, O I
- Quelques espèces qui nécessitent un très grand temps d’intégration pour être observée (>> 1 hour).
• EUV range : Kr I, Ar I• FUV range : Al II, K I
- Quelques espèces non résolues spectralement.• EUV range : Xe I with S I• FUV range : OH with Al I
- Limite de détection estimée.• EUV range : ~ 0.1 Rayleigh• FUV range : ~ 0.2 Rayleigh
- Résolution spectrale théorique• EUV range : 0.5 nm• FUV range : 0.8 nm
Résultats attendus
1 Rayleigh = 106/4 photons/cm2/s/str
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
Etalonnage optique au sol
Calibration au sol
Instrument
Geometrique Radiometrique Spectrale
G or S FOV Geff or Seff M0i ISRFPSF
EUV FUV NUV
Bandwidth
Sub - System
Geometric and/or Radiometric and/or Spectral
Modèle de Qualification (QM) Mesures des propriétés optiques des sous éléments du modèle QM Alignement optique (miroir/scan, fente) Atténuation du baffle Facteur géométrique, Field of view (FOV)Mesures sur modèle complet en aout 2013
Objectifs : relier la mesure R à l’intensité de la source I
PHEBUSProbing of Hermean Exosphere By Ultraviolet Spectroscopy
Statut du développementStructure and Thermal model (STM)Integration : 2-3 June 2011
Modèle électronique (EM)
Integration/ETB tests : 22-25 March 2011EM IST : 1-2 September 2011
Modèle de Qualification (QM)
Modèle de vol (FM)
Fin campagne de qualification QM Juin 2013Etalonnage optique du système complet : Aout 2013 (Université de Padoue)Livraison ESA Sept 2013
Livraison printemps 2014