Characterization of a Fabry-Perot infrared spectrometer for space exploration

Kurzfassung

Das Reisen in den Weltraum wird zunehmend günstiger. Für einen nachhaltigen Anschluss an den Weltraum und die Möglichkeit der Bleibe im Weltraum müssen jedoch Ressourcen vor Ort analysiert, aufbereitet und genutzt werden. Zur Analyse der verschiedenen Ressourcen bietet sich unter anderem die Infrarotspektroskopie an, da jedes Objekt über 0 K eine charakteristische Abstrahlung von Infrarotwellen besitzt. Diese können analysiert werden, um daraus Rückschlüsse auf das Material zu ziehen. Mit Hilfe des hier vorgestellten FabryPérot-Spektrometers soll das Spektrum im infraroten Bereich aufgenommen und analysiert werden, um dieses später in der In-Situ Anwendung nutzen zu können. Bevor dieses jedoch verwendet wird um Proben zu analysieren, muss das Fabry-Pérot-Spektrometer in seiner späteren Form des Einsatzes erst vollständig verstanden und analysiert werden. Für den Einsatz soll eine möglichst kleine und leichte Variante verwendet werden, welche unter die Kategorie der MEMS (micro-electromechanical systems) fällt. Hierzu wird zunächst mit Hilfe eines Black Bodys eine Strahlung im thermischen Infrarotbereich erzeugt und diese unter Einsatz des Fabry-Pérot-Spektrometer analysiert. Dabei befindet sich das FabryPérot-Spektrometer in einer Thermal-Vakuum-Kammer, um die Umgebungsbedingungen des Weltraums annähernd zu simulieren. Während der Messung ist eine fluktuierende lineare Steigung über die Zeit aufgetreten. Dennoch konnte eine reproduzierbare Kalibrierkurve aufgenommen werden, welche je nach Temperatur eine Verschiebung aufweist. Die gemessene Verschiebung ist linear. Die genaue Steigung unterscheidet sich abhängig von dem benutzten Filter.