火星专用小型侦察影像频谱仪

火星专用小型侦察影像频谱仪（Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars，CRISM）是一个在光学和红外线波段下使用的光谱仪，装置在火星探测器火星侦察轨道器（MRO）上以寻找与火星上过去存在液态水的相关矿物。CRISM 的团队来自美国超过十所大学的科学家，主持人是斯科特·慕尔契（Scott Murchie）。CRISM 由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室进行设计和测试。

目的CRISM 是用来确定火星表面可能含有水的区域，因为水对火星上过去或现在可能曾经存在的生命是相当重要的化学溶剂。1为了达到目的，CRISM 可以绘出火星表面的矿物分布和化学分布以了解火星过去可能有水进行化学作用的地方，而这可能是低温环境或热液循环的状况。这些矿物包含由水透过化学作用改变的铁和氧化物，以及页硅酸盐和碳酸盐矿物。所有的这些矿物在可见光和红外线下的能量模式都可以轻易被 CRISM 观测到。此外，CRISM 可以观测火星大气层中由冰和尘埃组成的悬浮粒子以更加了解火星气候和季节。

仪器概述CRISM 可以量测波长在370到3920奈米之间的可见光和红外线波段，每个波段间隔波长6.55奈米。CRISM 有非针对多光谱影像和针对高光谱影像两种模式。非针对模式下 CRISM 使用544个频道中大约50个对火星表面进行光谱分析，光学分辨率在100到200 m/pixel 之间；这个模式下 CRISM 可以在气阻减速后数个月内绘制火星表面一半的矿物分布图，并且在一年后完成整个火星的矿物分布。这个模式的目的是确认在科学上引人注意，可以进一步研究的地点。而在针对模式下，CRISM 可以使用全部544个频道。在火星侦察轨道器高度300公里时，CRISM 可以探测宽度18米，但长达10800米的范围。该仪器在火星侦察轨道器探测火星表面时也会一同分析通过区域。

设计CRISM 收集资料的部分是光学感应单元（Optical Sensor Unit, OSU），其中包含两个摄谱仪，一个摄谱仪侦测波长400到830奈米的可见光，另一个则侦测波长830到4050奈米的红外线。红外线感应器使用散热器板和三个低温冷却器冷却至–173℃。当 CRISM 在针对模式时，内部的万向节在卫星运动时仍可使仪器保持对准同一个地点。透过针对某区域收集资料的额外时间可以增加讯杂比以提升影像的空间和光谱分辨率。这种扫描能力也允许仪器可以探测发射光谱功能，并透过观测相同区域的大气层变化以确认火星大气层特性。资料处理单元（The Data Processing Unit, DPU）则可以进行资料处理，包含将资料传回地球前进行压缩。

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刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所