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Text File  |  1993-07-27  |  6KB  |  107 lines

  1. $Unique_ID{bob01174}
  2. $Pretitle{}
  3. $Title{Pioneer
  4. Appendix: The Imaging Photopolarimeter}
  5. $Subtitle{}
  6. $Author{Fimmel, Richard O.;Allen, James Van;Burgess, Eric}
  7. $Affiliation{Ames Research Center;University Of Iowa;Science Writer}
  8. $Subject{data
  9. spacecraft
  10. instrument
  11. ipp
  12. saturn
  13. imaging
  14. mode
  15. rate
  16. jupiter
  17. scan}
  18. $Date{1980}
  19. $Log{}
  20. Title:       Pioneer
  21. Book:        Pioneer: First To Jupiter, Saturn, And Beyond
  22. Author:      Fimmel, Richard O.;Allen, James Van;Burgess, Eric
  23. Affiliation: Ames Research Center;University Of Iowa;Science Writer
  24. Date:        1980
  25.  
  26. Appendix: The Imaging Photopolarimeter
  27.  
  28.      The entire complex of scientific instruments carried onboard each Pioneer
  29. spacecraft was needed to provide the first close-up investigations of Jupiter
  30. and Saturn and their environments.  The imaging photopolarimeter (IPP)
  31. returned the data from which the colored images of the cloud covers of Jupiter
  32. and Saturn and of the magnificent rings of Saturn were constructed to reveal
  33. details never before seen.  This appendix provides further technical details
  34. of this instrument.
  35.  
  36.      The IPP consisted basically of a positionable optics-detector assembly
  37. and an electronic equipment housing, supported on a central mounting frame.
  38. Special optical materials were selected to retain their transparency even
  39. after being subjected to radiation effects from trapped energetic protons and
  40. electrons in the radiation belts of Jupiter and Saturn.
  41.  
  42.      The optical system consisted of a 2.54-cm (1-in.) diameter Maksutov-type
  43. telescope, a calcite Wollaston prism polarization analyzer, multilayer filters
  44. to separate red and blue components of the reflected light from Jupiter and
  45. Saturn, relay optics, and two dual-channel multiplier detectors, each designed
  46. to sense two polarization components in one of two colors (a total of four
  47. channels).  The field of view of the instrument could be varied by use of
  48. three apertures on a carrier that also carried polarization processing
  49. elements (depolarizer and half-wave retardation plate) and an internal
  50. calibration lamp.
  51.  
  52.      Analog signals from the detectors were digitized, buffered in the
  53. spacecraft's data storage unit, and transmitted together with instrument
  54. status information in either of two telemetry formats.
  55.  
  56.      After a command into the data-taking mode had been received, the
  57. electronic logic processor automatically provided all internal commands
  58. required to sequence a complete measurement operation with the IPP and then
  59. return the instrument to standby.  Additional commands were available to
  60. adjust power supply voltages, thereby controlling the gain of the instrument,
  61. to alter sampling rates, to inhibit functions, to change the direction in
  62. which the telescope stepped, and so on.
  63.  
  64.      The field of view of 0.028 square was employed in the imaging mode of the
  65. IPP.  This field of view was moved slightly in steps every roll of the
  66. spacecraft, unless inhibited by command.  Step direction could be selected by
  67. command.  A six-bit telemetry format provided 64 shades of gray for imaging.
  68. In that mode only two of the four detector channels were used, and the light
  69. was depolarized before detection.  Sampling took place on the dark sky, and
  70. the resultant output was used to compensate for zero-level shifts and
  71. background caused by the radiation belt environment.  Detector output was
  72. measured, alternating colors, each 0.0150 of spacecraft roll, or 0.03 if the
  73. low sampling rate had been commanded.  The spacecraft buffer stored imaging
  74. data collected over 140 of each roll or 280 in the low sampling rate.
  75.  
  76.      Scan lines, analogous to the horizontal lines on a television screen,
  77. were produced by the instrument looking in a fixed direction with respect to
  78. the spacecraft as the spaceecraft spun on its axis.  The start of each scan
  79. was controlled by a series of "spoke" commands that related the start to the
  80. spin position.  An alternate mode, the "start data at threshold" mode, allowed
  81. the scan to be started automatically by the telescope receiving light from the
  82. limb of the planet.
  83.  
  84.      The equivalent of television vertical scanning was achieved either by
  85. mechanically stepping the instrument's telescope 0.5 mrad with respect to the
  86. spin axis between each rotation of the spacecraft or, during closest approach
  87. to a planet, by holding the telescope fixed and letting the relative motion of
  88. the spacecraft and the planet produce the scanning steps.  However, if the
  89. latter technique were used, during the close approach sequence, the scan lines
  90. could overlap or have gaps between them, depending on whether the relative
  91. motion of spacecraft and planet was too slow or too fast, respectively.
  92.  
  93.      In the imaging mode, the data were converted to 64 levels of intensities
  94. and stored in a 6144-bit buffer onboard the spacecraft.  The instrument
  95. overwrote the buffer as it started each "vertical" scan with each rotation of
  96. the spacecraft.  The memory read-in time was approximately 0.5 sec and the
  97. rotation period of Pioneer 10 was approximately 12.5 sec, which meant that
  98. approximately 12 sec were available for reading out the data from the memory.
  99. To read out the 6144 bits in the 12 sec available required a data rate of 512
  100. bits/sec.  The IPP instrument received 50% service rate on the spacecraft's
  101. telemetry downlink.  Thus a 1024-bit/sec telemetry downlink to Earth was the
  102. minimum data rate at which all the IPP data taken could be returned to Earth.
  103. During the encounter with Saturn, when the data rate had to be reduced because
  104. of interference from the Sun, the area of coverage, but not the resolution, of
  105. some of the IPP images had to be restricted so that the data could be returned
  106. at the low bit rates permissible.
  107.