VMC - Venus Monitoring Camera
Die Venus Monitoring Camera (VMC) ist Teil der Venus-Express-Mission, deren Ziel es ist, die Dynamik der Venus-Atmosphäre zu untersuchen. Diese Zielsetzung erfordert globales Bildmaterial des Planeten. VMC wurde entwickelt, genau dies mit Hilfe eines relativ weiten Gesichtsfeldes von 17.5° zu erreichen. VMC wird Bilder der Venus im UV- bis nahem IR-Bereich liefern, indem das Licht durch 4 Linsensysteme mit unterschiedlichen Filtern auf einen CCD abgebildet wird. Je nach Entfernung der Sonde vom Planeten beträgt die Auflösung 200 m bis 45 km pro Pixel, so dass die Venus nahe des Apozentrums des Orbits komplett ins Bild passt.
VMC vervollständigt die Instrumente auf Venus Express durch
- Aufzeichnung der globalen Wolkenbewegung in 70 km (hohe Wolken) und in 50 km (Haupt-Wolkenschicht) Höhe
- Beobachtung des O2 Nachtleuchtens
- Beobachtung der thermischen Abstrahlung auf der Nachtseite
- Untersuchung des Temperaturgefälles und des H2O-Gehaltes der unteren 6-10 km
Zusätzlich stellt VMC Bildmaterial für die gesamte Mission zur Verfügung und die erzeugten Filme der Venus-Atmosphäre sind von bedeutendem Interesse sowohl für die Wissenschaft, als auch für die Öffentlichkeit.
Wissenschaftliche Ziele
Das VMC-Instrument benutzt 4 schmalbandige Filter und einen CCD-Detektor, der über einen Wellenlängenbereich von 0.3 bis 1.0 µm empfindlich ist, um die folgenden wissenschaftlichen Ziele zu erreichen:
- Beobachtung der Tagseite im UV-Bereich
- Beobachtung des sichtbaren Leuchtens in der Thermosphäre auf der Nachtseite
- Beobachtung der Oberfläche und unteren Atmosphäre im 1 µm "Fenster"
Die Hauptaufgabe des Experiments besteht darin, die dynamischen Prozesse in der Venus-Atmosphäre zwischen Thermosphäre (~150 km) und Haupt-Wolkendecke (~50 km) zu beobachten sowie die Oberfläche durch das 1 µm Fenster abzutasten.
Instrumentbeschreibung
VMC besteht aus einer Einheit, die Optik, CCD und Auslese-Elektronik (CRE), Digital Processing Unit (DPU) und Stromversorgungs-Konverter beherbergt. Ein unter dem CCD angebrachtes Peltier-Element kühlt den Sensor um das Eigenrauschen zu minimieren.
Um bewegliche Teile wie Filterräder zu vermeiden teilen sich 4 Objektive (Kanäle) die Fläche nur eines CCDs. Interne und externe Blenden verhindern die Streulicht-Einstrahlung. Das Instrument ist an der +Y-Seite im Inneren der Raumsonde befestigt.
Die Bilddaten werden vom CCD durch die CRE ausgelesen und zum - in die DPU integrierten - 1 Gbit Massenspeicher gesendet. Die DPU ist ein so genanntes "system-on a chip" (SoC) welches alle DPU-Funktionen auf einem einzigen Chip unterbringt und somit wenig Platz in Anspruch nimmt. Der Prozessor basiert auf dem "LEON-2" SPARC V8 kompatiblen Core in einem strahlungsgeschützten Xilinx Virtex FPGA.
Bevor die Bilddaten an die Raumsonde via Hochgeschwindigkeits-IEEE-1355-Interface gesendet werden, können zeitgleich oder offline verschiedene Bildbearbeitungs-Funktionen wie JPEG2000-Komprimierung durchlaufen werden.
Alle VMC-internen Funktionen können mit Hilfe einer Skriptsprache ("On-board Command Language", OCL) konfiguriert werden, die es erlaubt, benutzerdefinierte Skripte parallel auf mehreren virtuellen Maschinen auszuführen.