home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / space / 10767 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-07-24  |  7.3 KB  |  142 lines

  1. Newsgroups: sci.space
  2. Path: sparky!uunet!gatech!paladin.american.edu!darwin.sura.net!tulane!rouge!srl01!pgf
  3. From: pgf@srl01.usl.edu (Phil G. Fraering)
  4. Subject: Re: More Lunar Resource Mapper Information
  5. Message-ID: <pgf.711998024@srl01>
  6. Sender: anon@usl.edu (Anonymous NNTP Posting)
  7. Organization: Univ. of Southwestern Louisiana
  8. References: <1992Jul18.140549.19705@mnemosyne.cs.du.edu> <19JUL199217191291@judy.uh.edu> <1992Jul20.041249.13663@elroy.jpl.nasa.gov> <1992Jul23.043201.21060@elroy.jpl.nasa.gov> <23JUL199222124705@judy.uh.edu>
  9. Date: Fri, 24 Jul 1992 17:13:44 GMT
  10. Lines: 130
  11.  
  12. And now, reformatted!
  13.  
  14. Here is some more Lunar Resource Mapper information that I have gleaned from
  15. publications and proceedings. I hope this is of some interest.
  16.  
  17.     Gamma-Ray and Neutron Spectrometer for the Lunar Resource Mapper           
  18.  
  19. One of the early Space Exploration Initiatives will be a lunar orbiter
  20. to map the composition of the Moon. This mission is needed to support
  21. further lunar exploration and habitation and will provide a valuable
  22. dataset for understanding lunar geological processes. The payload will
  23. consist of the gamma-ray and neutron spectrometer discussed here, an
  24. X-ray fluorescence imager, and possibly one or two other instruments.
  25. The spacecraft will be small (<100 kg), built on a fast schedule
  26. (about three years), and have a low cost (about $100M including
  27. launch). Launch is tentatively scheduled for April 1995. The program
  28. will be similar to the ALEXIS (Array of Low- Energy X-ray Imaging
  29. Sensors) program at Los Alamos, which is scheduled to be launched as a
  30. small satellite in April 1992.
  31.  
  32.     Most gamma rays used to map lunar elements are in the energy
  33. range of 0.2-8 MeV. The gamma-ray detector will contain a ~70%
  34. efficient [relative to a 7.62-cm- diameter x 7.62-cm-length NaI(Tl)
  35. scintillator] n-type germanium crystal. N-type is used because it is
  36. much less susceptible to radiation damage than p-type germanium. No
  37. annealing is planned because the radiation damage accumulated in the
  38. one-year mission will not seriously degrade the energy resolution if
  39. the crystal remains below 100 K. Because a Stirling cycle cooler will
  40. be used, the crystal will be mounted ustechniques commercially
  41. developed in recent years for operating germanium detectors on
  42. vibrating platforms. A bismuth germanate (BGO) anticoincidence shield
  43. on the sides and back of the germanium crystal will eliminate most
  44. events due to charged particles, gamma rays produced by cosmic rays
  45. incident on the spacecraft, and Compton- scattered events in the
  46. crystal. A plastic scintillator over the nadir-pointing surface of the
  47. germanium crystal will provide a similar capability in the forward
  48. direction without significantly attenuating the gamma-ray flux from
  49. the Moon. The gamma-ray detector will be on a short boom to further
  50. reduce the background from the spacecraft.
  51.  
  52.     The critical issue for operating a germanium detector in space
  53. is the method of cooling. For short missions, stored cryogens such as
  54. liquid nitrogen, solid methane, or solid argon have been proposed. For
  55. longer missions a passive radiator, as used on the Mars Observer, or
  56. an active device, such as a Stirling cycle cooler, is required.
  57.  
  58.     We have chosen not to use a passive radiator because of the
  59. complications in shielding the radiator from the Sun, Earth, and Moon
  60. when the spacecraft is in a polar orbit and instead have chosen to use
  61. the British Aerospace Stirling cycle cooler based on the Oxford
  62. design. This closed-cycle mechanical cooler is designed for a 10-year
  63. lifetime and has operated successfully in the laboratory without
  64. maintenance for over three years. Two of these miniature cryocoolers
  65. were launched on 12 September 1991 as part of the ISAMS multichannel
  66. infrared radiometer on the Upper Atmosphere Research Satellite, and
  67. they are still operating successfully. Research is being done on these
  68. coolers (1) concerning vibration, thermal performance, and
  69. reliability.
  70.  
  71.     Because the germanium detector energy resolution is degraded
  72. by vibration, we also will use a pair of these coolers with two
  73. compressors and two expanders mounted back to back to minimize
  74. vibration. In addition, we will use a low-distortion electronic
  75. feedback system to minimize harmonics and a flexible vibration
  76. decoupler between the expander cold tips and the germanium crystal.
  77.  
  78.     A neutron detector is required because it provides maximum
  79. sensitivity for hydrogen and hence water. Data from the gamma-ray
  80. detector and the neutron detector are complementary because the
  81. neutron flux, which produces most gamma rays, is needed to normalize
  82. the gamma-ray line intensities; in turn, the gamma-ray dattermine the
  83. composition of the lunar surface and hence the moderation of neutrons
  84. by elements other than hydrogen (2).
  85.  
  86.     Three different sensors are used to measure the neutrons in
  87. three energy ranges. Thermal (E(sub)n ~ 0.01-0.4 eV) neutrons are
  88. measured with a bare ^3He proportional counter, epithermal (E(sub)n ~
  89. 0.4-10^3 eV) neutrons with a ^3He proportional counter wrapped with
  90. thermal-neutron-absorbing cadmium, and fast (E(sub)n ~ 0.5-10 MeV)
  91. neutrons with a plastic scintillator and ^3He proportional counter
  92. operated in coincidence (3). The thermal se the epithermal sensor will
  93. be mounted on a short boom opposite the gamma-ray detector boom to
  94. reduce neutron backgrounds. Ratios of the three count rates are very
  95. sensitive to the amount of hydrogen in the lunar surface (4).
  96.  
  97.     The gamma-ray and neutron spectrometer will provide data on
  98. almost all elements over all of the lunar surface. Published estimates
  99. of the detection limits for similar detectors range from 0.016 ppm for
  100. uranium to 1.3% for calcium (5). We estimate a hydrogen detection
  101. limit of 100 ppm based on the neutron detector (4). The spatial
  102. resolution is about 140 km x 140 km, which is determined by the orbit
  103. altitude of 100 km (6). Both gamma rays and neutrons sense the
  104. elemental composition of the lunar surface to depths of tens of
  105. centimeters. The data from this instrument will complement the data
  106. from the X-ray fluorescence imager (7), which has a resolution of 1 km
  107. x 1 km for six elements.
  108.  
  109. [Figure w1, which appears in the hard copy here, shows the schematics
  110. of a genegermanium detector with a split cycle Stirling cooler
  111. (adopted from 5) and the neutron sensors for thermal, epithermal, and
  112. fast neutrons.]  Work supported by NASA and done under the auspices of
  113. the US DOE.
  114.  
  115. References 
  116.  
  117. (1) Ross R. G. et al. (1991) Advances in Cryogenic Engineering, 37, in press. 
  118. (2) Reedy R. C. et al. (1992), this workshop. 
  119. (3)Jenkins R. W. et al. (1970) J. Geophys. Res., 75, 4197-4204. 
  120. (4))Feldman W. C. et al. (1991) Geophys. Res. Lett., 18, 2157-2160. 
  121. (5) Metzger(6) Reedy R. C. et al. (1973) J. Geophys. Res., 78, 5847-5866. 
  122. (7) Edwards B. C. et al. (1992), this workshop. Edwards B. C.*   Ameduri F.   Bloch J. J.   
  123. Priedhorsky W. C.   Roussel-Dupre D.Smith B. W. 
  124.  
  125. Sorry about the slight overrun. I am still learning how to do this stuff. If
  126. someone can grab this and reformat, go for it. Thank you
  127.  
  128. Me: Maybe if they installed a good copy of emacs at the site,...
  129. Anyway, it took all of 20 seconds to reformat using M-q.
  130.  
  131. Dennis, University of Alabama in Huntsville
  132.  
  133.  
  134. Phil
  135.  
  136.  
  137. --
  138. Phil Fraering pgf@srl0x.cacs.usl.edu where the x is a number from 1-5.
  139. Phone: 318/365-5418
  140. "There are still 201969 unread articles in 1278 groups" - nn message
  141. "57 channels and nothing on" - Bruce Springsteen
  142.