Jump to content

Анализатор космической пыли

Детектор космической пыли Кассини, CDA

Анализатор космической пыли ( CDA ) миссии Кассини представляет собой установку большой площади (0,1 м2). 2 общая чувствительная площадь) мультисенсорный пылевой прибор, включающий химический анализатор пыли ( времяпролетный масс-спектрометр ), высоконадежный детектор ударной ионизации и два высокоскоростных поляризованных детектора из поливинилиденфторида (ПВДФ). За 6 лет пути к Сатурну CDA проанализировал межпланетное пылевое облако , поток межзвездной пыли и Юпитера пылевые потоки . В течение 13 лет на орбите Сатурна CDA изучал кольцо E, пыль в шлейфах Энцелада и пыль в окрестностях Сатурна .

Пыль воздействует на мишень анализатора состава (CAT) CDA и генерируемые сигналы.

Анализатор космической пыли, CDA [ 1 ] был седьмым пылевым прибором Института ядерной физики Макса Планка (MPIK), Гейдельберг (Германия) после детекторов пыли на спутнике HEOS 2 и детекторов пыли на космических зондах «Галилео» и «Улисс» , а также более сложных анализаторов пыли на космическом корабле «Гелиос». , космические корабли Джотто и VeGa к комете Галлея . Новая система анализатора пыли была разработана группой ученых под руководством Эберхарда Грюн и инженеров под руководством Дитмара Линкерта для анализа пыли в системе Сатурна на борту космического корабля «Кассини» . Этот прибор имеет большую чувствительную зону (0,1 м2). 2 ) детектор удара, химический анализатор времяпролетного масс-спектрометра меньшего размера и два высокоскоростных детектора из поляризованного поливинилиденфторида (ПВДФ), чтобы справиться с высокими потоками во время пересечения кольца E. Институт ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге отвечал за общую разработку и испытания прибора. Основной вклад внесли DLR в Берлине-Адлерсхофе (механика, чистота, тепловое проектирование, испытания), Тони Макдоннелл из Кентерберийского университета (химический анализатор, Великобритания), лаборатория Резерфорда Эпплтона (электроника спектрометра, Великобритания) и Г. Пал (механический анализатор). дизайн, Мюнхен, Германия). Детекторы PVDF предоставил Тони Туццолино из Чикагского университета . Главным исследователем CDA был предложен Эберхард Грюн . В 1990 году PI-корабль был передан Ральфу Шраме из Института ядерной физики Макса Планка , который сейчас находится в Штутгартском университете , Германия. Ральф Шрама получил степень доктора технических наук. » из Технического университета Мюнхена за диссертацию (10 ноября 2000 г., на немецком языке) «От анализатора космической пыли к модели, описывающей научный космический корабль». [ 2 ]

Космический корабль Кассини с инструментами

Основным датчиком CDA является детектор ударной ионизации (IID), подобный детекторам пыли Galileo и Ulysses . В центре полусферической мишени находится меньшая (0,016 м). 2 ) Мишень химического анализатора, CAT, при электрическом потенциале +1000 В. В трех миллиметрах перед мишенью находится сетка с потенциалом 0 В. При воздействии пыли на CAT образуется плазма, которая отделяется сильным электрическим полем. Ионы получают энергию ~1000 эВ и фокусируются в направлении центрального коллектора. Ионы частично собираются полупрозрачной сеткой на расстоянии 230 миллиметров и центральным электронным умножителем . Формы сигналов заряда измеряются, сохраняются и передаются на землю. Сигнал умножителя представляет собой времяпролетный масс-спектр выпущенных ионов. Две из четырех решеток на входе в анализатор улавливают электрический заряд пылевых частиц. Благодаря этим возможностям CDA можно считать прототипом пылевого телескопа .

CDA измеряла среду микрометеороидов в течение 18 лет, с 1999 года до последних секунд активности Кассини в 2017 году, без серьезных ухудшений. Отлетная крышка прибора была выпущена уже в 1997 году, на 317-й день. Научное планирование и операции осуществлялись Институтом ядерной физики Макса Планка, а затем Штутгартским университетом.

Космический корабль Кассини представлял собой трехосный стабилизированный космический корабль с антенной, время от времени направленной на Землю для загрузки данных и получения рабочих команд. Тем временем положение Кассини контролировалось запрошенными наблюдениями одного или нескольких из 12 бортовых инструментов. Чтобы получить больший контроль над положением наведения, CDA использовала поворотный стол между космическим кораблем и анализатором пыли.

Основные открытия и наблюдения

[ редактировать ]

Во время межпланетного круиза

[ редактировать ]

С момента запуска в 1997 году до прибытия на Сатурн в 2004 году Кассини-Гюйгенс путешествовал по межпланетному пространству от 0,7 до 10 а.е. В это время были длительные периоды, полезные для наблюдений межпланетной и межзвездной пыли. [ 3 ] во внутренней планетной системе. Самым ярким моментом стало обнаружение электрических зарядов. [ 4 ] пыли в межпланетном пространстве и определение состава [ 5 ] частиц межпланетной пыли. Никакие измерения во время пересечения пояса астероидов были невозможны. Во время пролета Юпитера в 2000 году появилась возможность проанализировать частицы потока пыли нанометрового размера. [ 6 ] и продемонстрировать их композиционное отношение к спутнику Юпитера Ио, откуда они происходят. При подлете к Сатурну в 2004 году были обнаружены аналогичные потоки субмикронных зерен со скоростями порядка 100 км/с. [ 7 ] Эти частицы происходят в основном из внешних частей плотных колец. Они были выброшены магнитным полем Сатурна, пока не оказались вовлечены в магнитное поле солнечного ветра. Частицы потока Сатурна состоят из силикатных примесей частиц первичного ледяного кольца.

На орбите Сатурна

[ редактировать ]

Во время 292 витков Кассини вокруг Сатурна (с 2004 по 2017 год) CDA зафиксировало несколько миллионов ударов пыли, которые характеризуют пыль, в основном в кольце E Сатурна. [ 8 ] [ 9 ] В ходе этого процесса CDA обнаружила, что кольцо E простирается примерно в два раза дальше от Сатурна, чем наблюдалось оптически. Измерения переменных зарядов пыли [ 10 ] в зависимости от состояния магнитосферной плазмы (позволило определить динамическую модель пыли [ 11 ] кольца E Сатурна, описывающего наблюдаемые свойства. В 2005 году во время пролета Кассини вблизи Энцелада в 175 км от поверхности CDA вместе с двумя другими приборами Кассини обнаружил активные ледяные гейзеры. [ 12 ] расположен на южном полюсе спутника Сатурна Энцелада. Позже подробный композиционный анализ. [ 13 ] зерен водяного льда в окрестностях Энцелада привели к открытию крупных резервуаров океанов с жидкой водой [ 14 ] под ледяной коркой Энцелада. космического корабля «Кассини» Во время миссии «Гранд Финал» в 2017 году он совершил 22 обхода региона между Сатурном и его самым внутренним кольцом D. На этом пути CDA обнаружила пыль из плотных колец Сатурна. [ 15 ] Большинство проанализированных зерен имели размеры в несколько десятков нанометров и имели силикатный и водно-ледяной состав. На протяжении большей части орбитального полета Кассини CDA наблюдала слабый след межзвездной пыли на преобладающем переднем плане частиц водяного льда в кольце E. Масс-спектры межзвездных зерен позволяют предположить наличие богатых магнием зерен силикатного и оксидного состава, некоторые с включениями железа. [ 16 ] Основные открытия, сделанные до 2011 года, были обобщены в специальной статье. [ 17 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Шрама, Р.; Аренс, Ти Джей; Альтобелли, Н.; Ауэр, С.; Брэдли, Дж.; Бертон, М.; Дикарев В.; Эконому, Т.; Фехтиг, Х.; Гёрлих, М.; Гранде, М.; Грюн, Э.; Хавнес, О.; Хелферт, С.; Хораньи, М.; Игенбергс, Э.; Джессбергер, Э.; Джонсон, ТВ; Кемпф, С.; Кривов А.; Крюгер, Х.; Мокер-Алрип, А.; Морагас-Клостермайер, Г.; Лами, П.; Ландграф, М.; Линкерт, Д.; Линкерт, Г.; Лура, Ф.; Макдоннелл, ДЖЕМ; Мёльманн, Д.; Морфилл, Г.; Рой, М.; Шефер, Г.; Шлотцхауэр, Г.; Швем, Г.; Спан, Ф.; Стюбиг, М.; Свестка, Дж.; Чернявский, В.; Туццолино, А.; Васч, Р.; Зук, Х. (сентябрь 2004 г.). «Анализатор космической пыли Кассини» . Обзоры космической науки . 114 (1–4): 465–518. Бибкод : 2004ССРв..114..465С . дои : 10.1007/s11214-004-1435-z . S2CID   53122588 . Проверено 19 февраля 2022 г.
  2. ^ «Диссертация Ральфа Шрама» . Проверено 19 февраля 2022 г.
  3. ^ Альтобелли, Н.; Кемпф, С.; Ландграф, М.; Шрама, Р.; Дикарев В.; Крюгер, Х.; Морагас-Клостермайер, Г.; Грюн, Э. (октябрь 2003 г.). «Кассини между Венерой и Землей: обнаружение межзвездной пыли » Журнал геофизических исследований . 108 (A10): 8032. Бибкод : 2003JGRA..108.8032A . дои : 10.1029/2003JA009874 .
  4. ^ Кемпф, С.; Шрама, Р.; Альтобелли, Н.; Ауэр, С.; Чернявский, В.; Брэдли, Дж.; Бертон, М.; Хелферт, С.; Джонсон, ТВ; Крюгер, Х.; Морагас-Клостермайер, Г.; Грюн, Э. (октябрь 2004 г.). «Кассини между Землей и поясом астероидов: первые измерения заряда межпланетных зерен на месте» . Икар 171 (2): 317–3 Бибкод : 2004Icar..171..317K . дои : 10.1016/j.icarus.2004.05.017 . Получено 22 февраля.
  5. ^ Хиллер, Дж.; Грин, Э.; Макбрайд, Н.; Альтобелли, Н.; Постберг, Ф.; Кемпф, С.; Шваненталь, Дж.; Шрама, Р.; Макдоннелл, ДЖЕМ; Грюн, Э. (октябрь 2007 г.). «Межпланетная пыль, обнаруженная химическим анализатором Cassini CDA» . Икар 190 (2): 643–6 Бибкод : 2007Icar..190..643H . дои : 10.1016/j.icarus.2007.03.024 . Получено 22 февраля.
  6. ^ Постберг, Ф.; Кемпф, С.; Шрама, Р.; Грин, С.; Хиллер, Дж-; Макбрайд, Н.; Грюн, Э. (июль 2006 г.). «Состав частиц пылевого потока Юпитера» . Икар . 183 (1): 122-134. Бибкод : 2006Icar..183..122P . дои : 10.1016/j.icarus.2006.02.001 . Проверено 22 февраля 2022 г.
  7. ^ Кемпф, С.; Шрама, Р.; Постберг, Ф.; Грин, С.; Хелферт, С.; Хиллер, Дж.; Макбрайд, Н.; Макдоннелл, ДЖЕМ; Морагас-Клостермайер, Г.; Рой, М; Грюн, Э. (февраль 2005 г.). «Состав частиц Сатурнианского потока» . Наука . 307 (5713): 1274–1276. Бибкод : 2005Sci...307.1274K . дои : 10.1126/science.1106218 . ПМИД   15731446 . S2CID   35810874 . Проверено 25 февраля 2022 г.
  8. ^ Шрама, Р.; Кемпф, С.; Морагас-Клостермайер, Г.; Хелферт, С.; Аренс, Ти Джей; Альтобелли, Н.; Ауэр, С.; Бекманн, Ю.; Брэдли, Дж.; Бертон, М.; Дикарев В.; Эконому, Т.; Фехтиг, Х.; Грин, С.; Гранде, М.; Хавнес, О.; Хиллер, Дж.; Хораньи, М.; Игенбергс, Э.; Джессбергер, Э.; Джонсон, ТВ; Крюгер, Х.; Мэтт, Г.; Макбрайд, Н.; Мокер, А.; Лами, П.; Линкерт, Д.; Линкерт, Г.; Лура, Ф.; Макдоннелл, ДЖЕМ; Мёльманн, Д.; Морфилл, Г.; Постберг, Ф.; Рой, М.; Швем, Г.; Спан, Ф.; Свестка, Дж.; Чернявский, В.; Туццолино, А.; Васч, Р.; Грюн, Э. (август 2006 г.). «Измерения пыли на месте во внутренней системе Сатурна» . Планетарная и космическая наука . 54 (9–10): 967–987. Бибкод : 2006P&SS...54..967S . дои : 10.1016/j.pss.2006.05.021 . Проверено 25 февраля 2022 г.
  9. ^ Хиллер, Дж.; Грин, Сан-Франциско; Макбрайд, Н.; Шваненталь, Дж.; Постберг, Ф.; Шрама, Р.; Кемпф, С.; Морагас-Клостермайер, Г.; Макдоннелл, ДЖЕМ; Грюн, Э. (июнь 2007 г.). «Состав кольца Е Сатурна» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 377 (4): 1588–1596. Бибкод : 2007MNRAS.377.1588H . дои : 10.1111/j.1365-2966.2007.11710.x . S2CID   124773731 .
  10. ^ Кемпф, С.; Бекманн, Ю.; Шрама, Р.; Хораньи, М.; Ауэр, С.; Грюн, Э. (август 2006 г.). «Электростатический потенциал частиц E-кольца» . Планетарная и космическая наука . 54 (9–10): 999–1006. Бибкод : 2006P&SS...54..999K . дои : 10.1016/j.pss.2006.05.012 . Проверено 25 февраля 2022 г.
  11. ^ Хораньи, М.; Юхас, А.; Морфилл, GE (февраль 2008 г.). «Крупномасштабная структура Е-кольца Сатурна» . Письма о геофизических исследованиях . 35 (4): L04203. Бибкод : 2008GeoRL..35.4203H . дои : 10.1029/2007GL032726 . S2CID   129314362 .
  12. ^ Спан, Ф.; Шмидт, Дж.; Альберс, Н.; Хёрнинг, М.; Макуч, М.; Зейсс, М.; Кемпф, С.; Шрама, Р.; Дикарев В.; Хелферт, С.; Морагасд-Клостермейер, Г.; Кривов А.; Сремчевич, М.; Туццолоно, А.; Эконому, Т.; Грюн, Э. (март 2006 г.). «Измерения пыли Кассини на Энцеладе и их значение для происхождения кольца E » Наука 311 (5766): 1416–1418. Бибкод : 2006Sci... 311.1416S CiteSeerX   10.1.1.466.6748 . дои : 10.1126/science.1121375 . ПМИД   16527969 . S2CID   33554377 . Получено 25 февраля.
  13. ^ Постберг, Ф.; Кемпф, С.; Хиллер, Дж.; Шрама, Р.; Грин, С.; Макбрайд, Н.; Грюн, Э. (февраль 2008 г.). «Кольцо Е в окрестностях Энцелада. II. Исследование недр Луны — Состав частиц кольца Е» . Икар . 193 (2): 438–454. Бибкод : 2008Icar..193..438P . дои : 10.1016/j.icarus.2007.09.001 . Проверено 25 февраля 2022 г.
  14. ^ Постберг, Ф.; Шмидт, Дж.; Хиллер, Дж.; Кемпф, С.; Шрама, Р. (июнь 2011 г.). «Резервуар с соленой водой как источник стратифицированного по составу шлейфа на Энцеладе» . Природа . 474 (7353): 620–622. Бибкод : 2011Natur.474..620P . дои : 10.1038/nature10175 . ПМИД   21697830 . S2CID   4400807 . Проверено 25 февраля 2022 г.
  15. ^ Сюй, Х.В.; Шмидт, Дж.; Кемпф, С.; Постберг, Ф.; Морагас-Клостермайер, Г.; Зейсс, М.; Хоффманн, Х.; Бертон, М.; Он, С.Ю.; Курт, В.; Хораньи, М.; Хаваджа, Н.; Спан, Ф.; Ширдеван, Д.; О'Донохью, Дж.; Мур, Л.; Куцци, Дж.; Джонс, Дж-; Шрама, Р. (октябрь 2018 г.). «Сбор пылинок, падающих из колец Сатурна в его атмосферу, на месте» (PDF) . Наука 362 (6410). Бибкод : 2018Наука... 362.3185H дои : 10.1126/science.aat3185 . ПМИД   30287635 . S2CID   52920453 .
  16. ^ Альтобелли, Н.; Постберг, Ф.; Фиге, К.; Триелофф, М.; Кимура, Х.; Стеркен, В.; Сюй, WH; Хиллер, Дж.; Хаваджа, Н.; Морагас-Клостермайер, Г.; Блюм, Дж.; Бертон, М.; Шрама, Р.; Кемпф, С.; Грюн, Э. (апрель 2016 г.). «Поток и состав межзвездной пыли на Сатурне по данным анализатора космической пыли Кассини» . Наука . 352 (6283): 312–318. Бибкод : 2016Sci...352..312A . дои : 10.1126/science.aac6397 . ПМИД   27081064 . S2CID   24111692 . Проверено 26 февраля 2022 г.
  17. ^ Шрама, Р.; Кемпф, С.; Морагас-Клостермайер, Г.; Альтобелли, Н.; Ауэр, С.; Бекманн, Ю.; Бугель, С.; Бертон, М.; Экономоу, Т.; Фехтиг, Х.; Фиге, К. (2011). «Анализатор космической пыли на борту Кассини: десять лет открытий» . Космический журнал CEAS . 2 (1–4): 3–16. arXiv : 1802.04772 . Бибкод : 2011CEAS....2....3S . дои : 10.1007/s12567-011-0014-x . ISSN   1868-2502 . S2CID   15586830 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 46a2919f40b963e580a25224a46c3998__1705157760
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/46/98/46a2919f40b963e580a25224a46c3998.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Cosmic Dust Analyzer - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)