Подсистема космических лучей
Подсистема космических лучей ( CRS , или система космических лучей ) [1] прибор на борту космических кораблей «Вояджер-1» и «Вояджер-2» программы НАСА «Вояджер» и представляет собой эксперимент по обнаружению космических лучей . [2] [3] CRS включает в себя систему телескопов высоких энергий (HETS), систему телескопов низкой энергии (LETS) и электронный телескоп (TET). [4] Он предназначен для обнаружения энергичных частиц, и некоторые требования заключались в том, чтобы прибор был надежным и имел достаточное разрешение по заряду. [5] Он также может обнаруживать энергичные частицы, такие как протоны из Галактики Земли или Солнца . [1]
По состоянию на 2019 год CRS является одним из оставшихся активных инструментов на обоих космических кораблях «Вояджер», и он описывается как способный обнаруживать электроны с энергией 3–110 МэВ и ядра космических лучей 1–500 МэВ / н. [6] Во всех трех системах использовались твердотельные детекторы. [7] CRS — это один из пяти экспериментов с полями и частицами на каждом космическом корабле, и одна из целей — получить более глубокое понимание солнечного ветра . [8] Другие объекты исследования, включая электроны и ядра планетарных магнитосфер и из-за пределов Солнечной системы. [9]
Летом 2019 года нагреватель CRS на «Вояджере-2» был отключен в целях экономии энергии, однако, хотя он и остыл, он все равно возвращал данные при новой, более низкой температуре, выходящей за пределы исходного рабочего диапазона. [10] Количество энергии на космическом корабле "Вояджер" медленно снижается, поэтому в целях экономии энергии отключаются различные элементы оборудования. [10]
Обзор [ править ]
Области первоначального исследования для этого расследования: [11]
- процесс происхождения и ускорения, история жизни и динамический вклад межзвездных космических лучей,
- нуклеосинтез элементов в источниках космических лучей
- поведение космических лучей в межпланетной среде
- окружающая среда планетарных энергетических частиц.
Телескопическая система высоких энергий: [4]
- 6 и 500 МэВ/нуклон для атомных номеров от 1 до 30.
- Электроны от 3 и 100 МэВ
Низкоэнергетическая телескопическая система: [4]
- 0,15 и 30 МэВ/нуклон для атомных номеров от 1 до 30.
- Измеряет анизотропию электронов и ядер.
Электронный телескоп (ТЭТ):
- ТЭТ измеряет энергетический спектр электронов от 3 до 110 МэВ. [4]
ТЕТ состоит из восьми твердотельных детекторов с вольфрамом разной толщины между каждым детектором. [12] Детекторы и вольфрамовые слои уложены друг на друга. [13] Слои вольфрама имеют толщину от 0,56 мм до 2,34 мм и выполняют функцию поглотителей. Каждый твердотельный детектор ТЕТ имеет площадь 4,5 см. 2 и имеет толщину 3 мм. [13]
Главный исследователь — профессор Эдвард С. Стоун -младший. [14]
CRS была протестирована на работу при температуре минус 49 градусов по Фаренгейту (минус 59 градусов по Цельсию) во время ее разработки в 1970-х годах. [10]
Рабочая температура [ править ]
Во время разработки CRS была рассчитана на работу при температуре минус 49 градусов F (минус 45 градусов C). [10] До 2019 года прибор эксплуатировался как на «Вояджере-1» , так и на «Вояджере-2» , однако летом 2019 года на «Вояджере-2» возникла необходимость сэкономить немного энергии . [10] Нагреватель CRS в это время был выключен, что привело к снижению температуры CRS до уровня ниже минимальной номинальной рабочей температуры. [10] Устройство остыло до минус 74 градусов по Фаренгейту (минус 59 градусов по Цельсию), но все равно продолжало работать при этой температуре. [10]
Результаты [ править ]
спектры гелия (He), углерода, азота, кислорода и неона во время солнечного минимума . В 1977 году на борту «Вояджеров» с помощью инструмента CRS были измерены [16] Солнечный минимум 1977 года пришелся на конец года, и можно было наблюдать как межпланетные, галактические, так и аномальные энергетические спектры. [16]
В начале 1980-х годов CRS обнаружил заряженные частицы вокруг Сатурна . [17] Он обнаружил поток протонов напряжением 0,43 миллиона вольт, проходивший через магнитосферу Сатурна . [17] В 1980-х годах данные CRS обоих «Вояджеров» использовались для определения содержания энергичных частиц на Солнце и получения дополнительной информации. [18] Еще одной областью, изученной в 1980-х годах с использованием данных CRS, были вариации галактических космических лучей во внешней гелиосфере. [19]
CRS помогла предсказать, что «Вояджер-1» и «Вояджер -2» преодолеют крайний шок Солнечной системы в 2003 году. [20] Это помогло подтвердить более поздний вывод о том, что «Вояджер-1» преодолел терминальную шоковую волну в декабре 2004 года, а «Вояджер-2» — в августе 2007 года. [21]
В 2011 году данные CRS вместе с магнитометром «Вояджер» обнаружили область, где солнечный ветер не движется ни в одном направлении. [22] Эта область была идентифицирована как своего рода депрессия заряженных частиц, где частицы из Солнечной системы отталкиваются космическими силами. [22] На расстоянии 17 световых часов «Вояджеру-1» было приказано повернуть несколько раз (в направлении, противоположном его вращению), чтобы произвести обнаружение в других направлениях. [21]
Установлено, что в 2012 году «Вояджер-1» вошел в межзвездное пространство, то есть в межзвездную среду между звездами. [23] Одной из причин, по которой это было признано, было значительное увеличение галактических космических лучей. [24]
В 2013 году данные CRS заставили некоторых предположить, что «Вояджер-1» вошел в «переходную зону» при выходе из гелиосферы . [25] Произошли некоторые изменения в количестве и типе обнаружений, что потребовало более глубокого анализа. [26] Результаты магнитометра запутали воды интерпретации. [27]
Во-первых, я не думаю, что кто-либо из нас из команды CRS [Подсистема космических лучей, инструмент на «Вояджере]» когда-либо забудет наблюдение за мониторами компьютеров, даже ежечасно, в одном случае, когда интенсивности некоторых частиц резко падали, и другие увеличивались одновременно несколько раз в июле и августе 2012 года.
— [28]
Другие ученые предположили, что это указывает на выход из Солнечной системы в том смысле, что она покинула гелиосферу Солнца. [26] Проблема заключалась в интерпретации падения космических лучей, которое произошло на расстоянии 123 а.е. от Солнца для «Вояджера-2» в том же году. [26] Множество откровений и реструктурированных представлений по мере продвижения «Вояджеров» под влиянием данных CRS и других активных инструментов было названо изданием Nature «долгим прощанием». [21]
CRS на «Вояджере-2» помог определить отход этого космического корабля от гелиосферы Солнца в 2018 году. [10]
Местоположение CRS [ править ]
См. также [ править ]
- Обсерватория космических лучей
- New Horizons (см. комплект спектрометров плазмы и частиц высоких энергий)
- Местное межзвездное облако
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Команда подсистемы космических лучей "Вояджера". «ЦЕЛИ» . voyager.gsfc.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ «NASA – NSSDCA – Эксперимент – Детали «Вояджера-2»» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ «NASA – NSSDCA – Эксперимент – Детали «Вояджера-1»» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д «НАСА — NSSDCA — Эксперимент — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ Стоун, ЕС; Фогт, Р.Э.; Макдональд, ФБ; Тигарден, Би Джей; Трейнор, Дж. Х.; Джокипии, младший; Уэббер, WR (1977). «1977ССРв...21..355С стр. 355». Обзоры космической науки . 21 (3): 355. Бибкод : 1977ССРв...21..355С . дои : 10.1007/BF00211546 . S2CID 121390660 .
- ^ JPL.NASA.GOV. «Вояджер — Межзвездная миссия» . voyager.jpl.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ Команда подсистемы космических лучей "Вояджера". «ИНСТРУМЕНТЫ» . voyager.gsfc.nasa.gov . Проверено 2 февраля 2017 г.
- ^ Эванс, Бен; Харланд, Дэвид М. (2008). Миссии НАСА "Вояджер": исследование внешней Солнечной системы и за ее пределами . Springer Science & Business Media. п. 67. ИСБН 978-1-85233-745-2 .
- ^ Дуди, Дэйв (2010). Корабли глубокого космоса: обзор межпланетных полетов . Springer Science & Business Media. п. 218. ИСБН 978-3-540-89510-7 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я «Новый план по поддержанию работы старейших исследователей НАСА» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 22 сентября 2019 г.
- ^ «НАСА — NSSDCA — Эксперимент — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 13 января 2017 г.
- ^ Команда подсистемы космических лучей "Вояджера". «ИНСТРУМЕНТЫ» . voyager.gsfc.nasa.gov . Проверено 2 февраля 2017 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Команда подсистемы космических лучей "Вояджера". «Подсистема космических лучей «Вояджера» . voyager.gsfc.nasa.gov . Архивировано из оригинала 12 февраля 2017 г. Проверено 11 февраля 2017 г.
- ^ «НАСА — NSSDCA — Эксперимент — Подробности» . nssdc.gsfc.nasa.gov . Проверено 2 февраля 2017 г.
- ^ Браун, Дуэйн; Фокс, Карен; Кофилд, Калия; Поттер, Шон (10 декабря 2018 г.). «Выпуск 18-115 — Зонд НАСА «Вояджер-2» входит в межзвездное пространство» . НАСА . Проверено 10 декабря 2018 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б К., Каммингс А.; К., Стоун, Э.; Р., Уэббер, В. (15 декабря 1984 г.). «Доказательства того, что аномальный компонент космических лучей однократно ионизирован» . Письма астрофизического журнала . 287 : L99–L103. Бибкод : 1984ApJ...287L..99C . дои : 10.1086/184407 . Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 года . Проверено 11 февраля 2017 г. .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Бёме, С.; Фрике, В.; Хефеле, Х.; Генрих, И.; Хофманн, В.; Кран, Д.; Матас, ВР; Шмадель, Л.Д.; Зех, Г. (2013). Рефераты по астрономии и астрофизике: Литература 1982 . Springer Science & Business Media. п. 343. ИСБН 978-3-662-12334-8 .
- ^ Бёме, С.; Эссер, У.; Фрике, В.; Хефеле, Х.; Генрих, И.; Хофманн, В.; Кран, Д.; Матас, ВР; Шмадель, Л.Д. (2013). Литература 1985 . Springer Science & Business Media. стр. 380. ИСБН 978-3-662-11178-9 .
- ^ Макдональд, ФБ; Лал, Н. (1987). «Вариации галактических космических лучей с гелиоширотой во внешней гелиосфере». Международная конференция по космическим лучам . 3 : 393. Бибкод : 1987ICRC....3..393M .
- ^ «подсистема космических лучей» . Оксфордский справочник . Издательство Оксфордского университета. Архивировано из оригинала 19 апреля 2022 года.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Коуэн, Рон (5 сентября 2012 г.). «Долгое прощание с «Вояджером»» . Природа . 489 (7414): 20–21. Бибкод : 2012Natur.489...20C . дои : 10.1038/489020a . ПМИД 22962703 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Диас, Хесус (5 декабря 2011 г.). «Вояджер открывает космическое чистилище» .
- ^ «Как мы узнаем, когда «Вояджер» достигнет межзвездного пространства?» . НАСА/Лаборатория реактивного движения .
- ^ «Как мы узнаем, когда «Вояджер» достигнет межзвездного пространства?» . НАСА/Лаборатория реактивного движения . Проверено 11 февраля 2017 г.
- ^ Коуэн, Рон (2013). «Итак, «Вояджер-1» покинул Солнечную систему? Ученые померились силами» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.12662 . S2CID 124689125 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Коуэн, Рон (2013). «Итак, «Вояджер-1» покинул Солнечную систему? Ученые померились силами» . Природа . дои : 10.1038/nature.2013.12662 . S2CID 124689125 .
- ^ Оукс, Келли. «Вояджер» находится в новой области космоса, и теперь у этого места есть имя» . Сеть блогов Scientific American . Проверено 11 февраля 2017 г.
- ^ Оукс, Келли. «Вояджер» находится в новой области космоса, и теперь у этого места есть имя» .
Внешние ссылки [ править ]
- Исследование космических лучей для миссий «Вояджер»: исследования энергетических частиц во внешней гелиосфере и за ее пределами, Стоун и др.
- НАСА – Космические лучи (общий обзор CR)
- Цель CRS
- Статьи по десятилетиям от CRS
- CRS
- Voyager Instruments — Подсистема космических лучей
- CRS – Графики
- Информация ТЕТ
- Новый план по поддержанию работы старейших исследователей НАСА (июль 2019 г.)