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Mercury is hot: A fractal thermal roughness Model for MERTIS spectral calibration

Wohlfarth, Kay und Wöhler, Christian und Bauch, K.E. und D'Amore, Mario und Hiesinger, Harald und Helbert, Jörn und Maturilli, Alessandro und Morlok, A. und Reitze, M.P. und Schmedemann, Nico (2022) Mercury is hot: A fractal thermal roughness Model for MERTIS spectral calibration. In: Mercury 2022 Abstract, Seiten 102-103. Institut d'Astrophysique Spatiale. Mercury 2022, 2022-06-07 - 2022-06-10, Orléans, France.

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Offizielle URL: https://mercury2020.ias.u-psud.fr/

Kurzfassung

The BepiColombo mission is a joint project of the European Space Agency (ESA) and the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). The Mercury Planetary Orbiter (MPO) carries the Mercury Radiometer and Thermal Infrared Spectrometer (MERTIS) that is planned to acquire infrared spectra of Mercury in the range of 7−14μm. The instrument is designed to characterize Mercury's surface composition, identify rock-forming minerals, map the surface mineralogy, and study the surface temperature variations and the thermal inertia. For mineralogical analysis, the emissivity has to be extracted from radiance measurements. In a laboratory setting, for a smooth surface or observations of planetary bodies under small emission and incidence angles, simple division of the measured spectral radiance by the Planck function for a single temperature value is sufficient. However, airless planetary bodies are rough and have comparatively low thermal inertias such that strong thermal gradients establish on scales of a few millimeters. Consequently, the thermal radiation detected by an infrared sensor significantly deviates from a simple black body spectrum, mainly when observed under oblique illumination geometry. The radiation due to thermal emission is no longer a simple Planck function but a non-linear superposition of many Planck functions with a unique mathematical structure. Consequently, surface roughness, self-heating, shadowing, and the spatial scales on which these effects occur must be considered. Various approaches to model surface roughness have been discussed before. We implemented a comprehensive thermal roughness model for airless bodies that enables accurate emissivity calibration and roughness analysis of the Moon and Mercury. Several methodic improvements such as fractal surfaces, fast self-heating computation, and angular dependent bolometic albedo make the model accurate and versatile. We present the most recent update of our model applied to two interesting datasets: Lunar infrared images taken by the Chinese weather satellite Gaofen 4 and MERTIS lunar measurements acquired during a gravity assist maneuver in April 2020. These datasets serve to test the model and prepare it for the prospective analysis of Mercury.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/191269/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Mercury is hot: A fractal thermal roughness Model for MERTIS spectral calibration
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wohlfarth, KayTU Dortmund University,Dortmund, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wöhler, ChristianTU Dortmund University,Dortmund, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bauch, K.E.Institut für Planetologie, Westfälische Wilhelms-Universität, Wilhelm-Klemm-Str. 10, 48149 Münster, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
D'Amore, MarioMario.DAmore (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9325-6889NICHT SPEZIFIZIERT
Hiesinger, HaraldInstitut für Planetologie, Westfälische Wilhelms-Universität, Münster, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Helbert, JörnJoern.Helbert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5346-9505NICHT SPEZIFIZIERT
Maturilli, AlessandroAlessandro.Maturilli (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4613-9799NICHT SPEZIFIZIERT
Morlok, A.Westfälische Wilhelms-Universität MünsterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reitze, M.P.Institut für Planetologie, Westfälische Wilhelms‐Universität Münster, Münster, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schmedemann, NicoInstitut für Planetologie, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Wilhelm-Klemm-Strasse 10, 48149 Münster, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2022
Erschienen in:Mercury 2022 Abstract
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 102-103
Verlag:Institut d'Astrophysique Spatiale
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mercury, Moon, thermal , roughness , model , airless
Veranstaltungstitel:Mercury 2022
Veranstaltungsort:Orléans, France
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:7 Juni 2022
Veranstaltungsende:10 Juni 2022
Veranstalter :Institut d'Astrophysique Spatiale
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt BepiColombo - MERTIS und BELA
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetare Labore
Hinterlegt von: Amore, Dr. Mario
Hinterlegt am:30 Nov 2022 13:48
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:52

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