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1. The SuperCam Instrument Suite on the NASA Mars 2020 Rover: Body Unit and Combined System Tests

Author

Roger C. Wiens, Sylvestre Maurice, Scott H. Robinson, Anthony E. Nelson, Philippe Cais, Pernelle Bernardi, Raymond T. Newell, Sam Clegg, Shiv K. Sharma, Steven Storms, Jonathan Deming, Darrel Beckman, Ann M. Ollila, Olivier Gasnault, Ryan B. Anderson, Yves André, S. Michael Angel, Gorka Arana, Elizabeth Auden, Pierre Beck, Joseph Becker, Karim Benzerara, Sylvain Bernard, Olivier Beyssac, Louis Borges, Bruno Bousquet, Kerry Boyd, Michael Caffrey, Jeffrey Carlson, Kepa Castro, Jorden Celis, Baptiste Chide, Kevin Clark, Edward Cloutis, Elizabeth C. Cordoba, Agnes Cousin, Magdalena Dale, Lauren Deflores, Dorothea Delapp, Muriel Deleuze, Matthew Dirmyer, Christophe Donny, Gilles Dromart, M. George Duran, Miles Egan, Joan Ervin, Cecile Fabre, Amaury Fau, Woodward Fischer, Olivier Forni, Thierry Fouchet, Reuben Fresquez, Jens Frydenvang, Denine Gasway, Ivair Gontijo, John Grotzinger, Xavier Jacob, Sophie Jacquinod, Jeffrey R. Johnson, Roberta A. Klisiewicz, James Lake, Nina Lanza, Javier Laserna, Jeremie Lasue, Stéphane Le Mouélic, Carey Legett, Richard Leveille, Eric Lewin, Guillermo Lopez-Reyes, Ralph Lorenz, Eric Lorigny, Steven P. Love, Briana Lucero, Juan Manuel Madariaga, Morten Madsen, Soren Madsen, Nicolas Mangold, Jose Antonio Manrique, J. P. Martinez, Jesus Martinez-Frias, Kevin P. McCabe, Timothy H. McConnochie, Justin M. McGlown, Scott M. McLennan, Noureddine Melikechi, Pierre-Yves Meslin, John M. Michel, David Mimoun, Anupam Misra, Gilles Montagnac, Franck Montmessin, Valerie Mousset, Naomi Murdoch, Horton Newsom, Logan A. Ott, Zachary R. Ousnamer, Laurent Pares, Yann Parot, Rafal Pawluczyk, C. Glen Peterson, Paolo Pilleri, Patrick Pinet, Gabriel Pont, Francois Poulet, Cheryl Provost, Benjamin Quertier, Heather Quinn, William Rapin, Jean-Michel Reess, Amy H. Regan, Adriana L. Reyes-Newell, Philip J. Romano, Clement Royer, Fernando Rull, Benigno Sandoval, Joseph H. Sarrao, Violaine Sautter, Marcel J. Schoppers, Susanne Schröder, Daniel Seitz, Terra Shepherd, Pablo Sobron, Bruno Dubois, Vishnu Sridhar, Michael J. Toplis, Imanol Torre-Fdez, Ian A. Trettel, Mark Underwood, Andres Valdez, Jacob Valdez, Dawn Venhaus, and Peter Willis

Published
2020
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2. The SuperCam infrared spectrometer for the perseverance rover of the Mars2020 mission

Author

Napoléon Nguyen-Tuong, Cathy Quantin, Clément Royer, Vartan Arslanyan, Rafik Hassen-Khodja, Cyrille Blanchard, Jean-Michel Reess, Timothy H. McConnochie, Sophie Jacquinod, Claude Collin, Mehdi Beuzit, L. Mandon, Jérôme Parisot, Christophe Montaron, François Poulet, Olivier Forni, Sylvestre Maurice, Thierry Fouchet, Franck Montmessin, Stéphane Le Mouélic, Didier Zeganadin, P. Pilleri, Olivier Humeau, Cedric Pilorget, Jeffrey R. Johnsson, Agnes Cousin, Sadok Abbaki, Ourdya Achelhi, Alexandre Jeanneau, Olivier Beyssac, Laurent Lapauw, P. Bernardi, Frédéric Chapron, Pierre Beck, Claudine Colon, Olivier Gasnault, Marion Bonafous, Patricia Nibert, Bruno Dubois, Vincent Hamm, Roger C. Wiens, 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), PLANETO - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), 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 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), 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), Laboratoire de Planétologie et Géosciences [UMR_C 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ), Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory [Laurel, MD] (APL), Department of Astronomy [College Park], University of Maryland [College Park], University of Maryland System-University of Maryland System, Los Alamos National Laboratory (LANL), 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), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement [Lyon] (LGL-TPE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), 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)-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), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique [UMR 6112] (LPG), Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), and Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010504 meteorology & atmospheric sciences, Infrared spectroscopy, FOS: Physical sciences, Mars, 01 natural sciences, Impact crater, 0103 physical sciences, Spectral resolution, Spectroscopy, infrared spectroscopy, 010303 astronomy & astrophysics, Radiometric calibration, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), 0105 earth and related environmental sciences, Remote sensing, Martian, Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), Spectrometer, Astronomy and Astrophysics, Mars Exploration Program, [SDU.ASTR.IM]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Instrumentation and Methods for Astrophysic [astro-ph.IM], Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], mineralogy, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Geology, Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

We present the Infrared spectrometer of SuperCam Instrument Suite that enables the Mars 2020 Perseverance Rover to study remotely the Martian mineralogy within the Jezero crater. The SuperCam IR spectrometer is designed to acquire spectra in the 1.3-2.6 $\mu$m domain at a spectral resolution ranging from 5 to 20~nm. The field-of-view of 1.15 mrad, is coaligned with the boresights of the other remote-sensing techniques provided by SuperCam: laser-induced breakdown spectroscopy, remote time-resolved Raman and luminescence spectroscopies, and visible reflectance spectroscopy, and micro-imaging. The IR spectra can be acquired from the robotic-arm workspace to long-distances, in order to explore the mineralogical diversity of the Jezero crater, guide the Perseverance Rover in its sampling task, and to document the samples' environment. We present the design, the performance, the radiometric calibration, and the anticipated operations at the surface of Mars., Comment: Accepted for publication in Icarus

Published
2022

3. The SuperCam Instrument Suite on the Mars 2020 Rover: Science Objectives and Mast-Unit Description

Author

I. Torre-Fdez, V. Gharakanian, E. Cordoba, Jérôme Parisot, R. Perez, Amaury Fau, Peter Willis, Ruth A. Anderson, Pablo Sobron, K. W. Wong, A. Debus, Julien Mekki, Noureddine Melikechi, K. Mathieu, S. Gauffre, M. Toplis, Jesús Martínez-Frías, Alexandre Cadu, Francois Poulet, B. Quertier, Horton E. Newsom, H. Seran, C. Quantin-Nataf, W. D’anna, Jens Frydenvang, Frédéric Chapron, Pierre Beck, Jean-François Mariscal, B. Chide, Y. André, Y. Michel, G. Orttner, N. Toulemont, A. Dufour, Briana Lucero, Olivier Gilard, Marion Bonafous, D. Pheav, Q.-M. Lee, D. Standarovsky, Franck Montmessin, R. Gonzalez, S. Le Mouélic, Cedric Virmontois, L. Roucayrol, I. Gontijo, M. Deleuze, L. Parès, L. Oudda, Y. Micheau, F. Manni, Bruno Dubois, Bruno Bousquet, G. de los Santos, D. M. Delapp, Guillermo Lopez-Reyes, L. Picot, Clément Royer, E. Clave, Richard Leveille, Erwin Dehouck, Gaetan Lacombe, J. Javier Laserna, Olivier Beyssac, P. Romano, Y. Daydou, Scott M. McLennan, John Michel, V. Sridhar, Driss Kouach, Gabriel Pont, M. Dupieux, Michel Gauthier, Jean-Michel Reess, J. Moros, J.-C. Dameury, T. Fouchet, Ann Ollila, Sophie Jacquinod, P. Y. Meslin, M. Egan, Juan Manuel Madariaga, Karim Benzerara, G. Hervet, Gilles Montagnac, Woodward W. Fischer, Olivier Gasnault, T. Nelson, Stanley M. Angel, Lauren DeFlores, Violaine Sautter, Marco Veneranda, C. Leyrat, Olivier Humeau, Y. Morizet, Jose Antonio Manrique, M. Sodki, P. Pilleri, C. Velasco, Naomi Murdoch, M. J. Schoppers, S. A. Storms, Sylvestre Maurice, Benigno Sandoval, Cedric Pilorget, N. Striebig, S. Robinson, V. Mousset, David Mimoun, Morten Madsen, M. Heim, A. Doressoundiram, Christophe Montaron, Eric Lewin, Patrick Pinet, C. Donny, Susanne Schröder, Agnès Cousin, Sadok Abbaki, John P. Grotzinger, Claude Collin, Xavier Jacob, Jeffrey R. Johnson, Cécile Fabre, K. McCabe, C. Legett, J. P. Berthias, Shiv K. Sharma, Timothy H. McConnochie, A. Sournac, Ralph D. Lorenz, M. Viso, Yann Parot, N. Mangold, W. Rapin, Jérémie Lasue, Gorka Arana, Joan Ervin, E. Le Comte, N. Nguyen Tuong, P. Cais, Olivier Forni, D. Rambaud, T. Battault, D. Venhaus, Anupam K. Misra, K. Clark, M. Tatat, Laurent Lapauw, P. Bernardi, Roger C. Wiens, Samuel M. Clegg, Nina Lanza, Sylvain Bernard, Soren N. Madsen, Kepa Castro, M. Boutillier, Raymond Newell, D. Granena, Y. Hello, Fernando Rull, M. Ruellan, R. Mathon, Edward A. Cloutis, Gilles Dromart, L. Le Deit, Rafik Hassen-Khodja, 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), Los Alamos National Laboratory (LANL), 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), 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), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Universidad de Valladolid [Valladolid] (UVa), Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), US Geological Survey [Flagstaff], United States Geological Survey [Reston] (USGS), 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), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Jet Propulsion Laboratory (JPL), NASA-California Institute of Technology (CALTECH), 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), Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), 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, University of Hawai‘i [Mānoa] (UHM), 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), 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), PLANETO - LATMOS, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad de Málaga [Málaga] = University of Málaga [Málaga], 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), McGill University = Université McGill [Montréal, Canada], Institut des Sciences de la Terre (ISTerre), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR219-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Gustave Eiffel-Université Grenoble Alpes (UGA), Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), University of Maryland [College Park], University of Maryland System, Stony Brook University [SUNY] (SBU), State University of New York (SUNY), University of Massachusetts [Lowell] (UMass Lowell), University of Massachusetts System (UMASS), Laboratoire de Planétologie et Géodynamique - Angers (LPG-ANGERS), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), The University of New Mexico [Albuquerque], Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), In­sti­tut für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [Berlin] (DLR), SETI Institute, 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), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), 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)-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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Bordeaux (UB), Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement [Lyon] (LGL-TPE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), 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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques (CREGU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-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)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées

Subjects
Rocks, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Computer science, [SDU.STU.GP]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Geophysics [physics.geo-ph], Mars, Context (language use), Perseverance, Imaging on Mars, Mars 2020 Perseverance rover, 01 natural sciences, SuperCam Instrument, Unit (housing), Mast (sailing), Jezero crater, [SDU.STU.PL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Planetology, imaging on Mars, Microphone on Mars, 0103 physical sciences, Calibration, Rover, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], infrared spectroscopy, Raman, 010303 astronomy & astrophysics, Infrared spectroscopy, 0105 earth and related environmental sciences, [SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph], M2020, LIBS, Payload, Suite, Mars2020, Astronomy and Astrophysics, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Mars Exploration Program, microphone on Mars, Planetary science, SuperCam, Space and Planetary Science, Raman spectroscopy, Systems engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Mars 2020 PERSEVERANCE rover
Abstract

On the NASA 2020 rover mission to Jezero crater, the remote determination of the texture, mineralogy and chemistry of rocks is essential to quickly and thoroughly characterize an area and to optimize the selection of samples for return to Earth. As part of the Perseverance payload, SuperCam is a suite of five techniques that provide critical and complementary observations via Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS), Time-Resolved Raman and Luminescence (TRR/L), visible and near-infrared spectroscopy (VISIR), high-resolution color imaging (RMI), and acoustic recording (MIC). SuperCam operates at remote distances, primarily 2-7 m, while providing data at sub-mm to mm scales. We report on SuperCam's science objectives in the context of the Mars 2020 mission goals and ways the different techniques can address these questions. The instrument is made up of three separate subsystems: the Mast Unit is designed and built in France; the Body Unit is provided by the United States; the calibration target holder is contributed by Spain, and the targets themselves by the entire science team. This publication focuses on the design, development, and tests of the Mast Unit; companion papers describe the other units. The goal of this work is to provide an understanding of the technical choices made, the constraints that were imposed, and ultimately the validated performance of the flight model as it leaves Earth, and it will serve as the foundation for Mars operations and future processing of the data. In France was provided by the Centre National d'Etudes Spatiales (CNES). Human resources were provided in part by the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) and universities. Funding was provided in the US by NASA's Mars Exploration Program. Some funding of data analyses at Los Alamos National Laboratory (LANL) was provided by laboratory-directed research and development funds.

Published
2021

4. The SuperCam Instrument Suite on the NASA Mars 2020 Rover: Body Unit and Combined System Tests

Author

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 - LATMOS, Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The University of New Mexico [Albuquerque], Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), FiberTech Optica (FTO), In­sti­tut für Op­ti­sche Sen­sor­sys­te­me, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt [Berlin] (DLR), SETI Institute, Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), 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 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 - 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)-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), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Bordeaux (UB), Laboratoire de Géologie de Lyon - Terre, Planètes, Environnement [Lyon] (LGL-TPE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre de recherches sur la géologie des matières premières minérales et énergétiques (CREGU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de Planétologie et Géodynamique - Angers (LPG-ANGERS), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Angers (UA)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

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

5. Qualification and Selection Philosophy for the SuperCam IRS Photodiode on Perseverance Rover

Author

Julien Mekki, Guillaume Bascoul, Napoléon Nguyen Tuong, Jean-Michel Reess, Olivier Gilard, Marina Heim, Sophie Jacquinod, Estelle Raynal, Yann Hello, K. Kiryukhina, Jérôme Parisot, Guy Perez, and Frédéric Chapron

Subjects
business.industry, Computer science, law, business, Computer hardware, Selection (genetic algorithm), Photodiode, law.invention
Abstract

The SuperCam instrument was selected by NASA in July 2014 and has been implemented on the Mars 2020 Perseverance rover. This instrumental suite gathers four different remote-sensing techniques including a very compact Infrared Spectrometer (IRS). For several reasons of costs and planning and after a risk mitigation phase, the use of full commercial-off-the-shelf photodiodes from TELEDYNE JUDSON J19 Series as detector for the IRS was decided. This paper describes the procurement, evaluation, and qualification philosophy of these photodiodes, providing information on the subsystems of the SuperCam instrument and the description of these photodiodes. Critical and fragile parts of the photodiode as the thermo electric cooler, have been particularly studied. In conclusion, the component was space qualified using the original use of the particle impact noise detection test applied for a mechanical screening purpose, with correlation between performance and fine leak, screening and the lot acceptance test processes.

Published
2020

6. Stabilising a nulling interferometer using optical path difference dithering

Author

Alain Labèque, Sophie Jacquinod, Michel Decaudin, Bruno Chazelas, Alain Léger, Pavel Gabor, Frank Brachet, and Marc Ollivier

Subjects
Physics, business.industry, Astrophysics (astro-ph), FOS: Physical sciences, Astronomy and Astrophysics, Context (language use), Astrophysics, Stability (probability), Noise (electronics), Exoplanet, Interferometry, Optics, Space and Planetary Science, Darwin (spacecraft), Dither, business, Optical path length
Abstract

Context. Nulling interferometry has been suggested as the underlying principle for the Darwin and TPF-I exoplanet research missions. Aims. There are constraints both on the mean value of the nulling ratio, and on its stability. Instrument instability noise is most detrimental to the stability of the nulling performance. Methods. We applied a modified version of the classical dithering technique to the optical path difference in the scientific beam. Results. Using only this method, we repeatedly stabilised the dark fringe for several hours. This method alone sufficed to remove the 1/ f component of the noise in our setup for periods of 10 minutes, typically. These results indicate that performance stability may be maintained throughout the long-duration data acquisitions typical of exoplanet spectroscopy. Conclusions. We suggest that further study of possible stabilisation strategies should be an integral part of Darwin/TPF-I research and development

Published
2008

7. Could Jean-Dominique Cassini see the famous division in Saturn's rings?

Author

Michel Combes, Julien Lozi, Pernelle Bernardi, Alain Semery, Emilie Kaftan, Laurence Bobis, Rémi Andretta, Jean-Michel Reess, Emilie Lhomé, Maxime Motisi, and Sophie Jacquinod

Subjects
Wavefront, Physics, Earth and Planetary Astrophysics (astro-ph.EP), Rings of Saturn, Strehl ratio, Astronomy, FOS: Physical sciences, Exoplanet, Observatory, Primary (astronomy), Saturn, Adaptive optics, Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Optics (physics.optics), Astrophysics - Earth and Planetary Astrophysics, Physics - Optics
Abstract

Nowadays, astronomers want to observe gaps in exozodiacal disks to confirm the presence of exoplanets, or even make actual images of these companions. Four hundred and fifty years ago, Jean-Dominique Cassini did a similar study on a closer object: Saturn. After joining the newly created Observatoire de Paris in 1671, he discovered 4 of Saturn's satellites (Iapetus, Rhea, Tethys and Dione), and also the gap in its rings. He made these discoveries observing through the best optics at the time, made in Italy by famous opticians like Giuseppe Campani or Eustachio Divini. But was he really able to observe this black line in Saturn's rings? That is what a team of optical scientists from Observatoire de Paris - LESIA with the help of Onera and Institut d'Optique tried to find out, analyzing the lenses used by Cassini, and still preserved in the collection of the observatory. The main difficulty was that even if the lenses have diameters between 84 and 239 mm, the focal lengths are between 6 and 50 m, more than the focal lengths of the primary mirrors of future ELTs. The analysis shows that the lenses have an exceptionally good quality, with a wavefront error of approximately 50 nm rms and 200 nm peak-to-valley, leading to Strehl ratios higher than 0.8. Taking into account the chromaticity of the glass, the wavefront quality and atmospheric turbulence, reconstructions of his observations tend to show that he was actually able to see the division named after him., 11 pages, 14 figures, proceedings of the SPIE conference Optics+Photonics, San Diego 2013

Published
2013

8. Design of a star, planet and exo-zodiacal cloud simulator for the nulling testbench PERSEE

Author

Bruno Lopez, Jean-Michel Reess, K. Houairi, Yves Rabbia, Emilie Lhomé, Frédéric Cassaing, François Hénault, N. Mauclert, Jean-Michel Le Duigou, Jean-Tristan Buey, Sophie Jacquinod, A. Marcotto, Laurie Pham, Marc Ollivier, P. Girard, J. Montri, Florentin Millour, Julien Lozi, Vincent Coudé du Foresto, Marc Barillot, C. Bailet, B. Sorrente, Alain Roussel, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Haute résolution angulaire en astrophysique, 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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, and 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)

Subjects
Physics, Test bench, Zodiacal light, Planet, business.industry, law, A* search algorithm, Cloud computing, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Exoplanet, Simulation, law.invention
Abstract

On-going developments on the PERSEE nulling testbench include the realization of a focal plane simulator featuring one central star, an extra-solar planet orbiting around it, and an Exo-Zodiacal Cloud (EZC) surrounding the observed stellar system. PERSEE (Pegase Experiment for Research and Stabilization of Extreme Extinction) is a laboratory testbench jointly developed by a Consortium of six French institutes and companies, incorporating Observatoire de la Cote d'Azur (OCA) who is in charge of the manufacturing and procurement of the future Star and Planet Simulator (SPS). In this communication is presented a complete description of the SPS, including general requirements, techniques employed for simulating the observed planet and EZC, opto-mechanical design and expected performance. The current status of the SPS activities is summarized in the conclusion, pending final integration on the PERSEE test bench in September 2011.

Published
2011

9. PERSEE: Experimental results on the cophased nulling bench

Author

Emilie Lhomé, Kamel Houairi, Frédéric Cassaing, N. Mauclert, Laurie Pham, Jean-Michel Le Duigou, A. Marcotto, Jean-Michel Reess, Marc Barillot, T. Buey, Sophie Jacquinod, Vincent Coudé du Foresto, Julien Lozi, B. Sorrente, P. Girard, J. Montri, Marc Ollivier, François Hénault, Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pôle Astronomie du LESIA, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, and Ingénieurs, Techniciens et Administratifs

Subjects
business.industry, Computer science, FOS: Physical sciences, Kalman filter, Optimal control, law.invention, Interferometry, Optics, Tilt (optics), Achromatic lens, law, Satellite, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Astrophysics - Instrumentation and Methods for Astrophysics, Phase shift module, Instrumentation and Methods for Astrophysics (astro-ph.IM), Optical path length
Abstract

Nulling interferometry is still a promising method to characterize spectra of exoplanets. One of the main issues is to cophase at a nanometric level each arm despite satellite disturbances. The bench PERSEE aims to prove the feasibility of that technique for spaceborne missions. After a short description of PERSEE, we will first present the results obtained in a simplified configuration: we have cophased down to 0.22 nm rms in optical path difference (OPD) and 60 mas rms in tip/tilt, and have obtained a monochromatic null of 3E-5 stabilized at 3E-6. The goal of 1 nm with additional typical satellite disturbances requires the use of an optimal control law; that is why we elaborated a dedicated Kalman filter. Simulations and experiments show a good rejection of disturbances. Performance of the bench should be enhanced by using a Kalman control law, and we should be able to reach the desired nanometric stability. Following, we will present the first results of the final polychromatic configuration, which includes an achromatic phase shifter, perturbators and optical delay lines. As a conclusion, we give the first more general lessons we have already learned from this experiment, both at system and component levels for a future space mission., Comment: 12 pages, 13 figures

Published
2010
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10. Tests of achromatic phase shifters performed on the SYNAPSE test bench: a progress report

Author

Pavel Gabor, Peter A. Schuller, Bruno Chazelas, Michel Decaudin, Alain Labèque, Philippe Duret, Yves Rabbia, Ralf Launhardt, Jean Gay, Zoran Sodnik, Marc Barillot, Frank Brachet, Thomas Laurent, Sophie Jacquinod, Denis Vandormael, Jérôme Loicq, Dimitri Mawet, Marc Ollivier, Alain Léger, Schöller, Markus, Danchi, William C., and Delplancke, Françoise

Subjects
Physics, Test bench, business.industry, Astrophysics (astro-ph), Phase (waves), FOS: Physical sciences, Astrophysics, Space exploration, law.invention, Interferometry, Optics, Achromatic lens, law, Darwin (spacecraft), Prism, business, Phase shift module
Abstract

The achromatic phase shifter (APS) is a component of the Bracewell nulling interferometer studied in preparation for future space missions (viz. Darwin/TPF-I) focusing on spectroscopic study of Earth-like exo-planets. Several possible designs of such an optical subsystem exist. Four approaches were selected for further study. Thales Alenia Space developed a dielectric prism APS. A focus crossing APS prototype was developed by the OCA, Nice, France. A field reversal APS prototype was prepared by the MPIA in Heidelberg, Germany. Centre Spatial de Li\`ege develops a concept based on Fresnel's rhombs. This paper presents a progress report on the current work aiming at evaluating these prototypes on the SYNAPSE test bench at the Institut d'Astrophysique Spatiale in Orsay, France.

Published
2008

11. Stabilising a nulling interferometer using optical path difference dithering: an update

Author

Pavel Gabor, Frank Brachet, Alain Labèque, Alain Léger, Philippe Duret, P. A. Schuller, Marc Ollivier, Bruno Chazelas, Sophie Jacquinod, and Michel Decaudin

Subjects
Physics, Interferometry, Optics, business.industry, Astronomical interferometer, Darwin (spacecraft), Dither, business, Algorithm, Stability (probability), Optical path length
Abstract

Nulling interferometry has been suggested as the underlying principle for an instrument which could provide direct detection and spectroscopy of Earth-like exo-planets, including searches for potential bio-signatures. This paper documents the potential of optical path difference (OPD) stabilisation with dithering methods for improving the mean nulling ratio and its stability. The basic dithering algorithm, its refined versions and parameter tuning, are reviewed. This paper takes up the recently presented results 1 and provides an update on OPD-stabilisation at significantly higher levels of nulling performance.

Published
2008

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