MIMOS
Zminiaturyzowany spektrometr Möessbauera jest instrumentem służącym do identyfikacji minerałów żelaza w regolicie (krzemianów, tlenków, węglanów, wodorotlenków, fosfatów, soli i innych). Do pozostałych celów naukowych należy określenie zawartości żelaza w regolicie, oraz określenie zawartości żelaza na różnych stopniach utlenienia (Fe2+, Fe3+, Fe6+). Informacje te przyczynią się do scharakteryzowania geologii miejsca lądowania oraz do badań pochodzenia Phobosa.
Instrument MIMIS znajduje się na obrotowej platformie na końcu ramienia opracowanego przez IKI. Jest to unowocześniona wersja instrumentów MB łazików MER Spirit i Opportunity. Poprawiono w nim efektywność pomiarów, zmniejszono masę, zapewniono stabilną pracę w znacznie niższych temperaturach (do -150°C) i uaktualniono oprogramowanie. Wykonano też dodatkową kalibrację w niskich temperaturach co zapewnia otrzymanie najlepszych rezultatów we wszystkich oknach cieplnych (patrz dalej). Instrument wykorzystuje efekt Möessbauera polegający na rezonansowej emisji promieniowania gamma przez jądra atomowe po naświetleniu promieniowaniem gamma. Masa instrumentu wynosi 0.55 kg. Całkowity pobór mocy jest mniejszy od 2 W. Urządzenie może pracować niezależnie od innych instrumentów i systemów sondy przez długi czas. W skład instrumentu wchodzi głowica sensorów (Sensorhead Unit), oraz jednostka elektroniki (Eletronics Unit).
Głowica sensorów jest zlokalizowana na końcu ramienia IKI. Jest ona pozycjonowana na powierzchni regolitu za pomocą ramienia. Analiza nie wymaga żadnego przygotowania badanego materiału. Głowica ma postać prostopadłościennej jednostki o wymiarach 50 × 50 × 90 mm i masie 450 g. Składa się z oscylatora elektromechanicznego, dwóch źródeł promieniowania gamma, kolimatora, układu chroniącego przed promieniowaniem, układu detektorów wraz z ich przedwzmacniaczami, oraz układu głównych wzmacniaczy liniowych. Źródła promieniowania gamma są złożone z izotopu kobaltu 57Со o okresie połowicznego rozpadu 271 dni. Jedno ze źródeł jest używane do pomiarów, a drugie do kalibracji. To ostatnie pozwala na rejestrację spektrum Möessbauera ze standardowym absorberem (αFe). Aktywność źródła głównego przed lotem wynosiła 300 mCi, a źródła kalibracyjnego - 10 mCi. Są one rozmieszczone po przeciwnych stronach kolimatora. Układ detektorów składa się z 5 niezależnych diod krzemowych PIN. 4 z nich służą do pomiarów, a 1 do kalibracji. Rejestrują one promieniowanie gamma i promieniowanie rentgenowskie w zakresie energii 14.4 - 6.4 keV. Ich powierzchnia ma wymiary 10 x 10 mm, co zapewnia odpowiednio krótki czas pomiarów. Rozdzielczość jest wysoka, wynosi około 1.0 - 1.5 keV w temperaturze pokojowej i zwiększa się wraz ze spadkiem temperatury. Pozwala to na redukcję wpływu promieniowania tła w zakresie 14.4 - 6.4 keV. Efektywność pomiaru jest bliska 100% przy 6.4 keV i 70% przy 14.4 keV. Oscylator ma średnicę 22 mm i długość 40 mm. Jego masa wynosi około 50 g. Pozwala on na przesuwanie źródeł względem próbki. Są one przesuwane za pomocą magnesu SmCo produkującego pole jednorodne.
Jednostka elektroniki znajduje się wewnątrz lądownika. Ma wymiary 160 x 100 x 20 mm i masę 100 g. Składa się z zasilacza, mikroprocesora 8051, zestawu pamięci, oraz komponentów elektronicznych obsługujących instrument i zapewniających obróbkę danych. Procesor zapewnia kontrolę pracy instrumentu przez długi czas pomiarów. W skład zestawu pamięci wchodzi ROM, FRAM, SRAM i EEPROM. Pamięć ROM 16 Kb zawiera oprogramowanie kontrolne i zestaw parametrów podstawowych pracy instrumentu. Kasowana po wyłączeniu zasilania pamięć SRAM 2 x 64 Kb służy do przechowywania danych spektralnych i inżynieryjnych. Pamięć FRAM 6 Kb służy do zapisywania parametrów pracy instrumentu i wydarzeń w trakcie pomiarów. Pamięć EEPROM 128 Kb służy do zapisywania kopii zapasowej danych spektralnych. Pozwala na odzyskanie wszystkich danych albo ich część po problemach z zasilaniem. Instrument jest połączony z systemem obsługującym instrumenty sondy za pomocą interfejsu RS 422. Pozwala on na przesyłanie danych z szybkością 38 400 bps.
Instrument może pracować w 6 trybach. W trybie bezczynności (Idle Mode) oczekuje on na instrukcje. Pobór mocy jest minimalny. W trybie niezależnym od temperatury (Möessbauer Temperature Independent Mode) dane są pozyskiwane ciągle aż do komendy kończącej pomiar. Wszystkie dane są zapisywane w jednym segmencie pamięci niezależnie od temperatury próbki. W trybie zależnym od temperatury (Möessbauer Temperature Dependent Mode) pomiar wygląda podobnie, ale dane są zapisywane w różnych segmentach pamięci zależnie od temperatury próbki (w tzw. "oknach temperaturowych"). Tryb energetyczny (Energetic Mode) służy do testowania działania detektorów. Pomiar w nim trwa około 10 minut. Następnie instrument wraca w tryb bezczynności. Tryb inżynieryjny (Engineering Mode) służy do testu oscylatora. Pomiar trwa tutaj około 1 minutę. Następnie instrument wraca w tryb bezczynności. W trybie standardowym (Standard Mode) wykonywana jest sekwencja kolejnych pomiarów w trybach energetycznym, inżynieryjnym i zależnym od temperatury. Typowy pomiar wygląda następująco. Po umieszczeniu głowicy na powierzchni regolitu instrument jest uruchamiany a do elektroniki przesyłane są komendy rozpoczynające pomiary. Podczas pomiarów zewnętrzny system informatyczny nie wykonuje żadnych czynności. Po zakończeniu pomiarów wysyła on komendy kończące rejestrację danych i rozpoczynające transfer zgromadzonych informacji.
Do pomiarów temperatury służą 3 sensory. Pierwszy znajduje się wewnątrz jednostki elektroniki, drugi w głowicy blisko absorbera kalibracyjnego (określa temperaturę wewnątrz głowicy), a trzeci na płycie kontaktowej głowicy (określa temperaturę próbki). Odczyty z ostatniego sensora są używane w trakcie przeprowadzania pomiarów w trybie zależnym od temperatury. Gdy nie jest dostępny sensor wewnątrz głowicy może być wykorzystany w takim samym charakterze. Sensory są wybierane przez oprogramowanie w trakcie pomiarów. Odczyty temperatur są automatycznie zapisywane. Możliwe jest uzyskanie kompletnego profilu temperatur w trakcie pomiarów. Pomiary kalibracyjne z użyciem absorbera kalibracyjnego są wykonywane jednocześnie z właściwymi pomiarami.
Instrument został opracowany przez Mainz University w Niemczech (głowica i częściowo elektronika) oraz IKI (część elektroniki oraz oprogramowanie). W przyszłości planowane jest wykorzystanie instrumentu tego typu na łaziku ExoMars. Wersja ta zostanie zaopatrzona w nowy detektor (Si-Drift Detector - SDD) zwiększający rozdzielczość pomiarów energii.