We propose using grain-of-sand-scale microscopy (1-micrometre resolution) to study the microstructure and composition of planetary material in a fast, in-situ, solid-state device. We have constructed a small and light prototype instrument (100 grams, 0.3 litres) from commercial-off-the-shelf components, targeted for applications in miniaturised robotic exploration, mounted to a robotic arm, or used as a hand-held tool. This microscope employs a programmable LCD aperture to virtually record multiple perspectives, and a dome studded with LEDs surrounding the sample to control illumination. With this prototype microscope we have captured rich and intuitive raw images for a human observer, and reconstructed 3D surfaces and photometric properties of the samples. The broad applicability of this method is demonstrated by integration into a novel exploration concept in which sensor projectiles are launched from a rover into inaccessible environments. Our microscope can there deliver 3D-maps of the surfaces they encounter and extract relevant morphological properties. Our prototype device is evaluated using a range of lunar and planetary simulants. We argue that this microscope delivers large scientific value on its own, and context for other instruments, with small resource requirements similar to those of a camera alone. / Vi presenterar en metod där mikroskopi med mikrometerupplösning används för att studera mikrostruktur och sammansättning på ytan av planeter. En liten och lätt prototyp (ca. 100 gram, 0.3 liter) av detta mikroskop konstrueras av kommersiellt tillgängliga komponenter och utan rörliga delar. Det är speciellt anpassat för applikationer inom robotik eller som ett handhållet instrument. Mikroskopet använder en programmerbar LCD-apertur för att virtuellt fånga bilder från flera perspektiv samt en kupol med lysdioder för att styra belysningen av provet. Med denna prototyp har vi genererat detaljrika och intuitiva rådata för människor samt implementerat metoder för att rekonstruera 3D-formen och de fotometriska egenskaperna hos provet. Vi understryker användbarheten genom att integrera prototypen i ett nytt koncept för utforskning av planeter, där instrumentet monteras i projektiler som avfyras från en strövare till annars oåtkomliga platser. Därifrån levererar vårt mikroskop 3D-formen samt relevanta morfologiska data om den ytan som påträffas. Vi utvärderar metoden vidare med en uppsättning material som liknar regolit från Månen respektive Mars. Vi anser att denna metod levererar stort vetenskapligt värde samtidigt som den har små resursbehov liknande en enkel kameras.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-235974 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Pettersson, Gustav |
| Publisher | KTH, Rymdteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2018:314 |
Page generated in 0.0015 seconds