simulación de polvo
MARTE_polvo

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Una de las principales aplicaciones o pruebas de ensayos de la cámara MARTE es la deposición de polvo en condiciones Marcianas para estudiar su efecto sobre el sensor UV. En Marte debido a su leve atmósfera y ciclo meteorológico singular, hay siempre una gran cantidad de polvo en suspensión que afecta a los instrumentos en mayor o menor medida. El sensor UV es de los que más afectados están, ya que el polvo se deposita sobre su superficie e impide una lectura real de la radiación que le llega del Sol. El diseño del sensor con los imanes alrededor de los fotodiodos y el imán central, trata de concentrar el polvo hacia ellos mismos, minimizando la deposición sobre el área efectiva de lectura de los fotodiodos. Una de las cámaras del Curiosity permite la realización de fotografías, que sirve para estimar cuál es la deposición de polvo y calcular un offset a sumar sobre la lectura real de cada fotodiodo, para conocer cuál es la medida real de radiación en cada uno de los canales.

Desde un punto de vista tecnológico en la simulación con partículas con masa no despreciable, esta obviamente se comporta de distinta manera aquí en la Tierra que en Marte. Ello es debido a la gravedad que hace que las partículas en atmósferas de baja presión describan trayectorias balísticas. Lo que queremos recrear son recubrimientos optimos y que se realicen mediante el movimiento browniano de las partículas de polvo. Para ello en el interior de MARTE hubo que modificar la presión de la cámara de vacío (200mbar), siendo la presión base en Marte del orden de 7mbar. Además realizamos un incremento de temperatura entre la base de la cámara de vacío (donde esta en sensor UV) y la cámara de polvo. Este incremento de temperatura, junto con una atmósfera de baja presión produjeron celdas convectivas en el interior de la cámara de vacío que fueron las que interaccionaron con las partículas que caían a través del sistema generador de polvo (SGP), creando un tamiz regular de deposición sobre el fondo de la cámara de vacío.

 
sensor UV del REMS
Canal Longitud de onda (nm)
ABC 200-380
A 320-380
B 280-320
C 200-280
D 230-290
E 300-350
El sensor UV del REMS se encuentra en horizontal sobre el cuerpo del Curiosity, en una posición optima para recibir la radiación que proviene del Sol. Se trata de una caja de pequeñas dimensiones en las que hay colocados 6 fotodiodos que están rodeados por anillos magnéticos con el objetivo de maximizar la supervivencia del sensor en la superficie de Marte.

 

 
Análogo de polvo Marciano

Para simular la deposición de polvo sobre el sensor, hemos de utilizar un análogo Marciano que se ajuste a las principales características del polvo. En nuestro caso nuestro análogo de polvo Marciano debe de poseer las siguientes características:

  1. Color: nuestro análogo debe de poseer un color muy parecido ya que vamos a capturar imágenes del sensor que nos ayuden a determinar el recubrimiento del sensor. El Curiosity capta imágenes con la cámara que se encuentra en el brazo robotico y son las que compararemos con las nuestras.
  2. Porcentaje Magnético: Tenemos que utilizar un análogo que tenga el mismo porcentaje de partículas magnéticas. De este modo valoraremos la importancia y efecto de los imanes.
  3. Tamaño medio: Es el ultimo factor importante. El tamaño medio de las partículas debe de ser igual para que el recubrimiento sea proporcional a la cantidad de polvo depositado.

En la figura de la izquierda, vemos un espectro XPS realizado en la máquina SMS de una pastilla de nuestro análogo de polvo Marciano. En este espectro vemos que fundamentalmente tenemos óxidos de hierro y otros elementos mas pesados como el plomo. Los óxidos de hierro aportan el color y las propiedades magnéticas de nuestro análogo de polvo.

recubrimiento  
El objetivo final de la simulación de Marte es valorar la supervivencia del sensor antes de que las lecturas del dispositivo disminuya los valores de corriente de los fotodiodos en un 10% sobre el valor inicial (sensor completamente limpio). Queremos determinar cuantos días son los máximos en los que el sensor UV podrá dar una medida real de la radiación UV que llega del cielo. En las imagen inferior izquierda mostramos la evolución del sensor UV del REMS. La flecha indica el día (Sol Marciano), en el que la perdida es del 10%. Las imágenes de la derecha muestran el sensor UV con deposición de polvo. La imagen en blanco y negro corresponde al dummy del sensor en la cámara MARTE y la imagen en color, corresponde al REMS en el vehículo Curiosity. Ambas imágenes muestran aproximadamente el mismo tipo de recubrimiento.
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sistema generador de polvo
© Jesús Manuel Sobrado Vallecillo (www.txus.es)