1. The SuperCam Instrument Suite on the NASA Mars 2020 Rover: Body Unit and Combined System Tests
- Author
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Francois Poulet, Nina Lanza, John Michel, Kerry Boyd, Valerie Mousset, Fernando Rull, Anupam K. Misra, Horton E. Newsom, Magdalena Dale, Richard Leveille, Sylvain Bernard, Karim Benzerara, Logan Ott, Timothy H. McConnochie, M. George Duran, Jonathan Deming, C. Glen Peterson, Jorden Celis, Juan Manuel Madariaga, Anthony Nelson, Elizabeth C. Auden, Violaine Sautter, Paolo Pilleri, Naomi Murdoch, Susanne Schröder, Joseph H. Sarrao, Miles Egan, Bruno Dubois, Ann Ollila, Roberta A. Klisiewicz, M. Deleuze, K. McCabe, Ryan B. Anderson, Kevin Clark, Noureddine Melikechi, Jens Frydenvang, Matthew R. Dirmyer, A. Regan, Pierre Beck, Olivier Forni, A. Reyes-Newell, David Mimoun, Lauren DeFlores, Stéphane Le Mouélic, Nicolas Mangold, Eric Lorigny, Denine Gasway, John P. Grotzinger, M. Caffrey, Shiv K. Sharma, J. Javier Laserna, Olivier Gasnault, Steven P. Love, Eric Lewin, Sophie Jacquinod, Jeffrey R. Johnson, Dorothea Delapp, Soren N. Madsen, James Lake, Kepa Castro, Joan Ervin, Olivier Beyssac, C. Donny, Yann Parot, J. P. Martinez, Pierre-Yves Meslin, Gabriel Pont, Jean-Michel Reess, L. Parès, P. Bernardi, D. Venhaus, Guillermo Lopez-Reyes, Benjamin Quertier, Gorka Arana, Morten Madsen, Ivair Gontijo, Ralph D. Lorenz, Philip J. Romano, Ian A. Trettel, S. Michael Angel, Gilles Montagnac, Joseph Becker, Vishnu Sridhar, Rafal Pawluczyk, Jérémie Lasue, P. Cais, William Rapin, Jose Antonio Manrique, Xavier Jacob, Clement Royer, Jacob Valdez, I. Torre-Fdez, Amaury Fau, Peter Willis, Louis Borges, Cheryl Provost, Elizabeth C. Cordoba, M. L. Underwood, Justin McGlown, Daniel Seitz, S. A. Storms, Briana Lucero, Heather Quinn, Thierry Fouchet, Raymond Newell, Cécile Fabre, B. Chide, Y. André, Jeffrey Carlson, Roger C. Wiens, Scott M. McLennan, Woodward W. Fischer, Benigno Sandoval, S. Robinson, Patrick Pinet, Samuel M. Clegg, Agnes Cousin, Sylvestre Maurice, Edward A. Cloutis, Gilles Dromart, Franck Montmessin, C. Legett, Andres Valdez, Bruno Bousquet, Reuben Fresquez, Terra Shepherd, Zachary R. Ousnamer, Pablo Sobron, M. Toplis, Marcel J. Schoppers, Jesús Martínez-Frías, D. T. Beckman, Los Alamos National Laboratory (LANL), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique = Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), Astrogeology Science Center [Flagstaff], United States Geological Survey [Reston] (USGS), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), University of South Carolina [Columbia], Universidad del Pais Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea [Espagne] (UPV/EHU), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications (CELIA), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), University of Winnipeg, Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GeoRessources, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques (CREGU)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), California Institute of Technology (CALTECH), University of Copenhagen = Københavns Universitet (UCPH), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de mécanique des fluides de Toulouse (IMFT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory [Laurel, MD] (APL), Universidad de Valladolid [Valladolid] (UVa), Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga], McGill University = Université McGill [Montréal, Canada], Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), University of Maryland [College Park], University of Maryland System, State University of New York (SUNY), University of Massachusetts [Lowell] (UMass Lowell), University of Massachusetts System (UMASS), PLANETO - 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CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - 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- Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences ,[SDU.STU]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences ,Mars ,01 natural sciences ,7. Clean energy ,Article ,law.invention ,Telescope ,symbols.namesake ,Jezero crater ,Optics ,ChemCam instrument ,law ,Microphone on Mars ,0103 physical sciences ,SuperCam ,planetary exploration ,luminescence ,Traitement du signal et de l'image ,Perseverance rover ,Spectroscopy ,010303 astronomy & astrophysics ,Infrared spectroscopy ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,0105 earth and related environmental sciences ,Physics ,laboratory curiosity rover ,remote Raman system ,LIBS ,Spectrometer ,business.industry ,Detector ,Astronomy and Astrophysics ,Mars Exploration Program ,Gale crater ,Laser ,induced breakdown spectroscopy ,Wavelength ,in-situ ,mission ,13. Climate action ,Space and Planetary Science ,[SDU]Sciences of the Universe [physics] ,Raman spectroscopy ,symbols ,business - Abstract
The SuperCam instrument suite provides the Mars 2020 rover, Perseverance, with a number of versatile remote-sensing techniques that can be used at long distance as well as within the robotic-arm workspace. These include laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), remote time-resolved Raman and luminescence spectroscopies, and visible and infrared (VISIR; separately referred to as VIS and IR) reflectance spectroscopy. A remote micro-imager (RMI) provides high-resolution color context imaging, and a microphone can be used as a stand-alone tool for environmental studies or to determine physical properties of rocks and soils from shock waves of laser-produced plasmas. SuperCam is built in three parts: The mast unit (MU), consisting of the laser, telescope, RMI, IR spectrometer, and associated electronics, is described in a companion paper. The on-board calibration targets are described in another companion paper. Here we describe SuperCam's body unit (BU) and testing of the integrated instrument. The BU, mounted inside the rover body, receives light from the MU via a 5.8 m optical fiber. The light is split into three wavelength bands by a demultiplexer, and is routed via fiber bundles to three optical spectrometers, two of which (UV and violet; 245-340 and 385-465 nm) are crossed Czerny-Turner reflection spectrometers, nearly identical to their counterparts on ChemCam. The third is a high-efficiency transmission spectrometer containing an optical intensifier capable of gating exposures to 100 ns or longer, with variable delay times relative to the laser pulse. This spectrometer covers 535-853 nm ( 105 - 7070 cm − 1 Raman shift relative to the 532 nm green laser beam) with 12 cm − 1 full-width at half-maximum peak resolution in the Raman fingerprint region. The BU electronics boards interface with the rover and control the instrument, returning data to the rover. Thermal systems maintain a warm temperature during cruise to Mars to avoid contamination on the optics, and cool the detectors during operations on Mars. Results obtained with the integrated instrument demonstrate its capabilities for LIBS, for which a library of 332 standards was developed. Examples of Raman and VISIR spectroscopy are shown, demonstrating clear mineral identification with both techniques. Luminescence spectra demonstrate the utility of having both spectral and temporal dimensions. Finally, RMI and microphone tests on the rover demonstrate the capabilities of these subsystems as well., Proyecto MINECO Retos de la Sociedad. Ref. ESP2017-87690-C3-1-R
- Published
- 2021