- Tytuł:
-
Detekcja biomarkerów w pióropuszach gazowych za pomocą kamery wielospektralnej w projektowanej misji Enceladus Orbiter (NASA)
Detection of Biomarkers in Gas Plumes Using a Multi-Spectral Camera in the Proposed Enceladus Orbiter Mission (NASA) - Autorzy:
-
Zalewska, N.
Kotlarz, J.
Kacprzak, M.
Korniluk, T. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/277007.pdf
- Data publikacji:
- 2017
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów
- Tematy:
-
Enceladus
biomarkery
analizy wielospektralne
sensory
biomarkers
multispectral analysis
sensors - Opis:
-
W publikacji podjęto się próby odpowiedzi na pytanie o możliwość analizy składu chemicznego pióropuszy, wykorzystując ich wielospektralne zobrazowania wykonane za pomocą projektowanych dla nowej misji układów optycznych. Stosując teoretyczną analizę transmitancji warstw gazowych złożonych z H2O i CO2 oraz na podstawie przyjętego fizycznego modelu transmitancji promieniowania przez warstwę gazu widocznego na tle o ustalonej reflektancji wybrano pasmo optyczne 0,73 μm pozwalające na najlepsze rozróżnienie tych dwóch substancji. W celu walidacji otrzymanego wyniku przeprowadzono eksperyment fotografując za pomocą kamery wielospektralnej Quercus.6 strumienie gazowe złożone z obu biomarkerów na tłach o wysokiej (> 0,95) oraz niskiej (< 0,05) reflektancji w paśmie światła widzialnego i NIR. Pozyskane dane potwierdziły wynik analizy sygnatur spektralnych transmitancji obu biomarkerów. Na podstawie otrzymanego w doświadczeniu wyniku ustalono brzegowe parametry sensora i układu optycznego dla projektowanej dla orbitera kamery wielospektralnej pozwalające na oszacowanie względnej zawartości H2O i CO2 w pióropuszach fotografowanych na tle przestrzeni kosmicznej z dokładnością 2%: kanał optyczny λ = 0,730 ±0,020 μm, prędkość względna między orbiterem a księżycem v < 200 m/s, czas ekspozycji tEXP < 12 ms, iloczyn współczynnika efektywności kwantowej całego układu optycznego i względnych różnic reflektancji rejestrowanych obiektów w wybranym kanale ≥ 2,5%, wielkość pojedynczego piksela na detektorze CCD ≥ (3,75 · 3,75) μm2, głębokość studni potencjału piksela CCD ≥ 12 400 e–, zapis danych RAW co najmniej 8-bitowy. Otrzymany optymalny kanał nie był rejestrowany za pomocą stosowanych w poprzednich misjach sensorów optycznych MVIC. Stosowanie opisanej metodyki rozróżniania biomarkerów jest możliwe pod warunkiem, że jeden z czterech kanałów optycznych projektowanej kamery MAC będzie zawierać kanał 0,73 μm.
The cause of the cryovolcanic activity on the Enceladus south hemisphere and related to this activity gas plumes are one of the biggest mysteries of the outer solar system moons. The possibility of the existence of the ocean under Enceladus icy outer layer was confirmed through direct chemical plumes composition measurement during Cassini close flyby 168.2 km over moon’s surface. Three out of the four main plumes components are standard biomarkers (H2O, CO2 and CH4). Physical plumes parameters variability observed also by Cassini, possibility of drawing conclusions about cryovolcanic activity reasons and biotic causes of biomarkers presence in plumes are important reasons of new, dedicated to Enceladus observation, NASA’s mission development. In this paper we are asking about possibility of Enceladus plumes chemical components analysis using multispectral imaging by projected for this new mission sensors. We chose band 0.73 μm for H2O and CO2 distinguish using theoretical transmittance gas layers analysis and physical radiation transmittance through gas layer visible on the background material with defined constant reflectance model. In order to validate this result an experiment was conducted. Using multispectral camera Quercus.6 we photographed H2O and CO2 gas layers visible on the high (> 0.95) and low (< 0.05) visible light and NIR reflectance backgrounds. The results confirmed theoretical spectral transmittance analysis of those two biomarkers. Based on this result we established boundary parameters of the sensor and optical system projected for the orbiter allowing relative content of the biomarkers estimation with precision up to 2%: optical band λ = 0.730 (± 0.020) μm, relative velocity between orbiter and moon v < 200 m/s, exposition time tEXP < 12 ms, quantum efficiency of the whole optical system and two biomarkers in selected wavelength reflectance difference product ≥ 2,5%, single CCD pixel physical size ≥ (3,75 · 3,75) μm2, potential well depth for one CCD pixel ≥ 12 400 e–, RAW data record at least 8-bit. Optimal result waveband wasn’t recorded before using MVIC optical systems during past missions. If we want to apply proposed in this paper biomarkers distinguish methodology one out of four optical channels of the MAC camera projected for the new mission should cover also selected wavelength. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Robotyka; 2017, 21, 3; 35-44
1427-9126 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Robotyka
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł