مُحلل الخرائط الموضوعية

يُعدّ جهاز رسم الخرائط الموضوعية (TM) أحد أجهزة استشعار رصد الأرض التي طُرحت في برنامج لاندسات . وُضع أول جهاز من هذا النوع على متن القمر الصناعي لاندسات 4 (الذي أُخرج من الخدمة عام 2001)، بينما ظلّ جهاز آخر يعمل على متن لاندسات 5 حتى عام 2012. ^{[ 1 ] [2]} تتميز أجهزة استشعار TM بسبعة نطاقات من بيانات الصور (ثلاثة في نطاق الأطوال الموجية المرئية، وأربعة في نطاق الأشعة تحت الحمراء )، ويبلغ معظمها دقة مكانية تصل إلى 30 مترًا. يعمل جهاز TM كجهاز مسح ضوئي يلتقط صورًا متعددة الأطياف على طول مساره الأرضي ، ولكنه لا يُنتج خريطة موضوعية بشكل مباشر .

الصورة العلوية على اليمين هي تكبير 50 ​​مرة للأقنعة الضوئية المُجمّعة المستخدمة في تصنيع مصفوفة الثنائيات الضوئية السيليكونية الخطية Hughes H4040، المستخدمة في جهاز رسم الخرائط الموضوعية لتصوير النطاقات المرئية. يبلغ طول ضلع كل ثنائي ضوئي من الثنائيات الستة عشر 100 ميكرون، والمسافة بينها 100 ميكرون. يوجد صفان لأن المسح يتم عموديًا على خطوط الثنائيات، مما ينتج عنه خط كامل بدون فواصل. يمكن رؤية علامات المحاذاة وأسماء الطبقات عند كل طرف. كل طبقة بلون مختلف. الطبقة الوردية هي طبقة ثانية من الألومنيوم تعمل كفتحة. كان لا بد أن تكون الفتحات مربعة الشكل تمامًا بقياس 100 ميكرون. كانت هذه الأبعاد الدقيقة ضرورية لتحقيق دقة 30 مترًا على الأرض. تم تصنيع أربع وحدات من هذه الأجهزة، وتوثيق عملية التصنيع وفقًا لمتطلبات وكالة ناسا ، والتحقق من الأبعاد، وذلك خلال عملي في قسم المنتجات الصناعية بشركة هيوز للطائرات في كارلسباد، كاليفورنيا، عام ١٩٧٨. تمثل التحدي في تخصيص كل وحدة منها لتناسب أحد نطاقات الطيف المرئي الضيقة المطلوبة. ولتحقيق ذلك، كان لا بد من أن يفي سمك طبقة نتريد السيليكون المضادة للانعكاس بقيمة محددة بدقة، فعلى سبيل المثال، كان الهدف ١٢٠  نانومترًا لأحد النطاقات، بينما تطلب النطاق التالي ١٣٠  نانومترًا. إضافةً إلى ذلك، كان لا بد من أن تتمتع جميع الثنائيات الضوئية الستة عشر في المصفوفة بنفس السمك. في ذلك الوقت، كان النظام الوحيد المتاح لتصنيع هذا الغشاء هو نظام الترسيب الجوي الذي يعتمد أساسًا على حرق غاز السيلان (SiH4) بوجود الأمونيا في أنبوب أفقي مُسخن إلى حوالي ٨٥٠  درجة مئوية. إلا أن هذه العملية أنتجت غشاءً دخانيًا تباين بشكل كبير على رقاقة السيليكون ومصفوفة الثنائيات. بمساعدة زميل عمل كان قد اخترع ترسيب البولي سيليكون تحت ضغط منخفض (LPCVD) في شركة موتورولا قبل بضع سنوات، تم بناء نظام نتريد السيليكون تحت ضغط منخفض باستخدام السيلان والأمونيا لإنتاج السماكات الدقيقة القابلة للضبط والموحدة المطلوبة في كل نطاق. لولا هذا الابتكار، لما كان هناك نظام رسم الخرائط الموضوعية (TM). كان لا بد أن تتمتع الثنائيات الضوئية المنتشرة بالبورون بتيار مظلم منخفض للغاية وحساسية ضوئية عالية لتلبية مواصفات جهاز التصوير. استُخدمت الصلبان الكبيرة الظاهرة على النمط عند محاذاة المصفوفات المختلفة معًا في التجميع النهائي في جهاز رسم الخرائط الموضوعية. يظهر التجميع النهائي أو المستوى البؤري لنظام رسم الخرائط الموضوعية بدون مرشحات في الصورة الثانية على اليمين. ^[2] تم تشغيلها على متن القمر الصناعي لاندسات 4، واستمرت في العمل لمدة 20 عامًا.

كما يظهر على اليمين خطاب إقرار من قسم المنتجات الصناعية (IPD) التابع لشركة هيوز للطائرات بشأن اختراع نظام نيتريد السيليكون LPCVDs الذي جعل مصفوفات الصمام الثنائي لـ Thematic Mapper ممكنة.

بالإضافة إلى ذلك، تُظهر صورةٌ نشرة هيوز (IPD) الصادرة في أغسطس 1978، مُبرزةً الطبقة الثانية من الألومنيوم التي شكّلت درعًا واقيًا للضوء وحدّدت مواقع الفتحات. كان هذا شرطًا ضروريًا لمنع هذا الدرع من التسبب في قصرٍ كهربائيٍّ في أسلاك الألومنيوم السفلية المؤدية إلى الثنائيات الضوئية عبر العيوب والثقوب الدقيقة، نظرًا لأن هذه الطبقة كانت عبارة عن صفيحة كبيرة تغطي كل شيء. (مرجع إضافي 3).

.

أصبح جهاز رسم الخرائط الموضوعية أداةً مفيدةً في دراسة البياض وعلاقته بالاحتباس الحراري وتغير المناخ . وقد أثبت هذا الجهاز الموجود على متن القمر الصناعي لاندسات 5 فعاليته في تحديد كمية فقدان الجليد على الأنهار الجليدية نتيجة الذوبان.

يحمل القمر الصناعي لاندسات 7 مستشعر TM محسّن يُعرف باسم Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+).

2. JL Engle و O. Weinstein، "The Thematic Mapper---An Overview"، في IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing ، المجلد GE-21، العدد 3، الصفحات  258-265، يوليو 1983، doi: 10.1109/TGRS.1983.350551.

3. رسالة إلى البروفيسور ويليام طومسون بتاريخ 7/4/2021 تصف عملية تصنيع مصفوفة الثنائيات الضوئية H4040 لجهاز رسم الخرائط الموضوعية

• تتضمن صفحة ناسا على الإنترنت الخاصة بجهاز رسم الخرائط الموضوعية تفاصيل المستشعرات.