Spektrometr podczerwony SIR-2 jest jednym z trzech przyrządów naukowych dostarczonych przez ESA dla misji Chandrayaan-1 przygotowywanej przez Indyjską Agencję Badań Kosmicznych ISRO na Księżyc. Spektrometr został opracowany i wykonany w Max Planck Institute for Solar System Research w Katlenburg-Lindau przy współpracy z Instytutem Fizyki Uniwersytetu w Bergen (Norwegia) oraz CBK PAN.
Urządzenie wykorzystuje linijkę detektorów InGaAs (zakres spektralny 900-2550 nm, 256 elementów, 50um każdy) i ma służyć do badania powierzchni Księżyca w bliskiej podczerwieni. Linijka detektorów taktowana jest z częstotliwością 1.5MHz, analogowy sygnał z każdego elementu przetwarzany jest z 16-to bitową rozdzielczością. Dwustopniowy system chłodzenia detektorów zawiera chłodziarkę termoelektryczną i pasywny radiator. Część cyfrowa urządzenia wykorzystuje, zaimplementowany w strukturze układu „antifuse” firmy Actel, kod procesora LEON (IP core).
Zespół z CBK PAN zbudował w ramach eksperymentu SIR-2 system zasilania przyrządu (10W), programowane źródło prądowe dla chłodziarki oraz system monitoringu parametrów serwisowych (Housekeeping).
Wszystkie podsystemy do modelu lotnego zostały dostarczone do Niemiec w 2007 roku.
SIR-2 przeszedł pełen zestaw testów kwalifikacyjnych wiosną 2007.
Instrument został dostarczony do Bangalore w Indiach, gdzie przeszedł pomyślnie testy zdawczo-odbiorcze i został zintegrowany z satelitą Chandrayaan.
Start misji Chandrayaan-1 nastąpił 22 października 2008.
Spektrometr SIR-2 przeszedł pomyślnie fazę testów na orbicie (tzw.”commissioning phase”) i 20 listopada 2008 rozpoczął obserwacje naukowe.
Cele misji
- obserwacje powierzchni Księżyca w zakresach widma widzialnego, bliskiej podczerwieni, promieniowania rentgenowskiego oraz niskoenergetycznego promieniowania gamma,
- badanie rozpowszechnienia różnych minerałów i pierwiastków chemicznych na całej powierzchni Księżyca
- poszukiwanie powierzchniowego i podpowierzchniowego lodu wodnego (zwłaszcza w stale zacienionych rejonach biegunów)
- obserwacje stratygraficzne skorupy księżycowej
Krótko o projekcie.
Chardrayaan-1 jest pierwszą indyjską sondą naukową wysyłaną w przestrzeń pozaziemską. Jej celem jest Księżyc – naturalny satelita Ziemi. Misja została przygotowana we współpracy z ESA.
W języku Hindi, Chandrayaan znaczy Podróż na Księżyc (Chandra – Księżyc, yaan – podróż)
Aparatura naukowa. Na pokładzie Chandrayaana pracuje 11 instrumentów. 8 z nich zostało opracowane i wykonane przez ISRO, trzy (CIXS-2, SARA and SIR-2) – dostarczone zostały przez ESA.
- TMC (Terrain Mapping Camera) – dwie panchromatyczne kamery stereoskopowe, których zadaniem jest sporządzenie trójwymiarowych map kartograficznych o rozdzielczości powierzchni około 5 metrów
- HySI (Hyper Spectral Imager) – instrument sporządzi mapy mineralogiczne powierzchni księżycowej (z rozdzielczością około 80 metrów) w 32 pasmach spektralnych pokrywających zakres widmowy od 400 do 900 nanometrów
- LLRI (Lunar Laser Ranging Instrument) – przyrząd określi topografię powierzchni księżycowej z dokładnością do 10 metrów w pionie. Częstotliwość generowania impulsu laserowego wynosi 1 Hz a czas jego emisji 10 ns. Instrument wyposażono w teleskop o średnicy zwierciadła 15 centymetrów
- HEX (High Energy X-ray/gama-ray Detector) – pracuje w zakresie energii promieniowania rentgenowskiego i gamma od 30 do 250 keV i zbada powierzchnię z rozdzielczością około 18 km – sporządzi mapy rozpowszechnienia pierwiastków takich jak: 210Pb, 222Rn, U, Th oraz innych pierwiastków promieniotwórczych
- MIP (Moon Impact Probe) – aparatura, której zadaniem jest eksploracja Księżyca z bliskiej odległości
- CIXS-2 (Chandrayaan Imaging X-Ray Spectrometer) – spektrometr promieniowania X
- SARA (Sub-keV Atom Reflecting Analyzer) – sporządzi mapy składu chemicznego przy użyciu niskoenergetycznych atomów neutralnych wybijanych z powierzchni Księżyca
- SIR-2 (Near-Infrared Spectrometer) – także sporządzi mapy składu mineralnego przy użyciu spektrometru podczerwieni
- Mini-SAR (Miniature Synthetic Aperture Radar) – bada okolice biegunów księżycowych w poszukiwaniu lodu wodnego
- M3 (Moon Mineralogy Mapper) – spektrometr obrazujący, którego zadaniem jest wykonanie map składu mineralnego powierzchni
- RADOM (Radiation Dose Monitor Experiment) – zbada obecność i charakter przepływu swobodnych elektronów oraz innych cząstek unoszących się wokół Księżyca
Start w 2008. Sonda Chandrayan-1 została wystrzelona 22 października 2008 z poligonu Satish Dhawan Space Center w Sriharikota (południowo-wschodnie wybrzeże Indii) za pomocą rakiety PSLV C5 (Polar Satellite Launch Vehicle). Rakieta umieściła sondę na 7-godzinnej orbicie eliptycznej (255 x 22860 km). Po trzech tygodniach podróży po coraz bardziej wydłużanych orbitach eliptycznych statek kosmiczny osiągnął pozycję, z której wszedł na wstępną orbitę Księżyca o wysokości 1000 km. Po obniżeniu wysokości orbity do 200 km nastąpiła faza testów, a po jej zakończeniu Chandrayaan-1 znalazł się na kołowej orbicie polarnej o wysokości 100 km. Czas trwania misji określono na co najmniej dwa lata.
Kształt korpusu sondy powstał na bazie sześcianu o boku 1,5 metra, systemy wywodzą się z satelity meteorologicznego Kalpansat. Wnętrze zawiera zbiorniki paliwa i utleniacza, akumulatory oraz elektronikę. Sondę wyposażono w pojedynczy panel baterii słonecznych oraz maszt anteny wysokiego zysku. Na sondzie znajdował się także 30-kilogramowy penetrator gruntu księżycowego MIP zawierający 3 instrumenty, które po bezpiecznym wylądowaniu na powierzchni Księżyca 14 listopada 2008 rozpoczęły już pomiary naukowe.
Orientacja sondy jest utrzymywana w trybie trójosiowym dzięki silniczkom korekcyjnym oraz czterem kołom zamachowym (z ang. reaction wheels). System nawigacyjny i orientacji przestrzennej opiera się na danych z dwóch kamer śledzących pozycje gwiazd, akcelerometrów i jednostki inercyjnej. Sonda zasilana jest z pojedynczego panela ogniw słonecznych, który generuje maksymalnie 750 W mocy. Nadmiar energii elektrycznej jest magazynowany w akumulatorach litowo-jonowych. Komunikacja z sondą odbywa się w paśmie S, wyjątkiem są dane naukowe przesyłane w paśmie X za pomocą anteny HGA o średnicy 0,7 metra.
