MIRS

Qu’est-ce que l’instrument MIRS ?

MIRS est un spectromètre imageur infrarouge: il conjugue les techniques de spectroscopie et d’imagerie en associant un spectre à chaque point de l’image.

MIRS fonctionne en mode “pushbroom”: il acquiert un champ linéaire et disperse la lumière de chaque point de cette ligne pour enregistrer son spectre.  MIRS envoie donc au sol des images qui sont des “lignes dispersées”.

Pour chaque longueur d’onde (couleur), les images 2D sont reconstruites par traitement des données au sol. On dispose alors de cubes-images (x, y, λ).

MIRS est sensible dans la gamme spectrale 0,9 microns à 3,6 microns avec une résolution spectrale d’environ 20 nm.

Un pixel a un champ de vue de 0,35 mrad, et le champ de vue total est de +/- 1,65 degrés. A 5 km d’altitude, MIRS voit des détails de moins de 2 m.

Design de MIRS

MIRS est composé de 2 boîtiers séparés et interconnectés par un harnais électrique:

• L’OBOX (Optical BOX) est l’ensemble opto-mécanique contenant les composants optiques, le système de détection et les mécanismes,

• L’EBOX (Electronics BOX) est l’assemblage de 2 cartes électroniques en interface avec la sonde MMX et qui pilotent l’OBOX.

La masse totale de l’instrument est de 10,2 kg, et le volume de l’instrument complet est d’environ 320 x 150 x 400 mm³ pour l’OBOX et 165 x 155 x 65 mm³ pour l’EBOX.

OBOX

L’OBOX contient tous les sous-systèmes : 

• Un télescope pour imager la scène sur une ligne de champ, qui est la fente du spectromètre,

• Un spectromètre pour disperser la lumière et former l’image sur le plan focal,

• Un ensemble détecteur (refroidi à 110K grâce à un cryo-générateur) et son électronique de proximité pour acquérir et numériser les images,

• Un scanner mono-axe pour balayer la scène dans la direction de défilement du satellite,

• Un obturateur pour fermer la cavité du spectromètre et enregistrer des images de fond thermique,

• Un couvercle pour protéger la fenêtre d’entrée de l’OBOX lors des phases de descente du Phobos,

• Une lampe pour étalonner la registration spectrale et la réponse radiométrique relative en vol,

• Un système de survie thermique pour maintenir l’OBOX au-dessus de -40°C, 

• Et un ensemble de deux radiateurs pour refroidir passivement le système afin de limiter l’émission de fond thermique du spectromètre.

Les données sont ensuite récupérées par l’EBOX via un câble d’interconnexion.

EBOX

L’EBOX contient deux cartes électroniques :

• La carte d’alimentation basse tension (LVPS) qui génère toutes les tensions secondaires pour alimenter les équipements,

• La carte processeur (ICU) qui gère l’interface contrôle-commande avec la plateforme et pilote tous les sous-systèmes (détecteur, mécanismes, lampe d’étalonnage).

Quels sont les objectifs de MIRS :

Pour atteindre les objectifs de la mission MMX, MIRS devra caractériser à distance la composition des surfaces de Phobos et Deimos ainsi que la composition de l’atmosphère de Mars.

MIRS permettra de :

1. Étudier spectroscopiquement la distribution des matériaux constituant la surface de Phobos. Identifier les minéraux selon la topographie, à une résolution spatiale de 20 m sur la quasi-totalité de la surface du satellite, et à une résolution spatiale de quelques dizaines de centimètres pour les sites d’atterrissage. Mesurer la présence et la quantité d’eau (ou glace), les minéraux hydratés, et la matière organique sur l’ensemble de la surface de Phobos.

2. Étudier la distribution des matériaux constituant la surface de Deimos (à une résolution spatiale entre 300 et 100 m) et la comparer à celle de Phobos.

3. Contraindre les processus de transport de poussière et d’eau au sein de l’atmosphère martienne. MIRS observera en permanence les tempêtes de poussière, les nuages de glace et les processus d’échange entre l’atmosphère et la surface grâce à l’observation des changements temporels des tempêtes de poussière, de la vapeur d’eau et des nuages. Ces observations seront effectuées sur plusieurs jours successifs à différentes saisons grâce à l’orbite équatoriale de MMX autour de Mars.

Finalement, MIRS permettra d’étudier la composition de Phobos et Deimos, et de caractériser les variations météorologiques au sein de l’atmosphère martienne. Il sera aussi essentiel à la sélection des deux sites d’échantillonnages à la surface de Phobos.

L’instrument MIRS, associé à la charge utile MMX et à l’analyse d’échantillons, sera en mesure d’élucider l’origine des lunes martiennes et pourrait également être en mesure d’éclairer le processus d’évolution de l’environnement de Mars.