stringtranslate.com

Детекторы пыли Galileo и Ulysses

Детектор пыли Galileo с электронным блоком

Детекторы пыли Galileo и Ulysses — это почти идентичные приборы для измерения пыли в миссиях Galileo и Ulysses . Приборы представляют собой высоконадежные ударно-ионизационные детекторы с большой площадью (чувствительная площадь 0,1 м2 ) для обнаружения субмикронных и микронных частиц пыли . С помощью этих приборов было охарактеризовано межпланетное пылевое облако между орбитами Венеры и Юпитера и над полюсами Солнца. Был обнаружен поток межзвездной пыли, проходящий через планетную систему. Вблизи и внутри системы Юпитера были обнаружены и охарактеризованы потоки нанометровых частиц пыли, которые были выброшены вулканами на спутнике Юпитера Ио , а также облака выброса вокруг галилеевых спутников .

Схемы пыледетекторов Галилео и Улисс с сигналами

Обзор

Траектории Галилея (синий) и Улисса (черный) от Земли (зеленый) до Юпитера (красный).

После первых пылевых приборов от Института ядерной физики Макса Планка (MPIK), Гейдельберг (Германия) на спутнике HEOS 2 [1] [2] и космическом аппарате Helios [3] группа ученых и инженеров Эберхарда Грюна разработала новый пылевой прибор для обнаружения космической пыли во внешней планетной системе. Этот прибор имел в 10 раз большую чувствительную площадь (0,1 м2 ) и использовал многократное совпадение ударных сигналов для того, чтобы справиться с низкими потоками космической пыли и враждебной средой во внешних магнитосферах планет .

Детекторы пыли Galileo и Ulysses используют ударную ионизацию от гиперскоростных ударов космических пылевых частиц о полусферическую мишень. Электроны и ионы из ударной плазмы разделяются электрическим полем между мишенью и центральным коллектором ионов. Ионы частично собираются полупрозрачной сеткой и центральным каналотронным умножителем . Амплитуды удара, времена нарастания и временные соотношения сигналов заряда измеряются, сохраняются и передаются на землю. Используя эту информацию, шум от событий удара был разделен, и были определены свойства (масса и скорость) ударяющихся пылевых частиц. Центральная сетка из трех сеток на входе детектора улавливает электрический заряд пылевой частицы. К сожалению, эти приборы не смогли надежно идентифицировать заряды пыли во время своей космической работы.

Детектор пыли Galileo [4] был разработан группой ученых и инженеров под руководством Эберхарда Грюна в Институте ядерной физики Макса Планка (MPIK), Гейдельберг (Германия) и был выбран в 1977 году NASA для исследования пылевой среды Юпитера на борту орбитального аппарата Galileo Jupiter Orbiter . Космический аппарат Galileo был двухвальным космическим аппаратом с антенной, направленной на Землю. Детектор пыли был установлен на вращающейся секции под углом 60° по отношению к оси вращения. Galileo был запущен в 1989 году и в течение 6 лет курсировал в межпланетном пространстве между орбитами Венеры и Юпитера, прежде чем в 1995 году начал свой 7-летний путь через систему Юпитера с несколькими пролетами всех галилеевых лун . Детектор пыли Galileo работал в течение всей миссии.

Примерно через год после Galileo был выбран двойной инструмент [5] для внеэклиптической миссии Ulysses . Ulysses был вращающимся космическим аппаратом с детектором пыли, установленным под углом 85° к оси вращения. Запуск Ulysses состоялся в 1990 году, и космический аппарат вышел на прямую траекторию к Юпитеру, которого он достиг в 1992 году для маневра качки , который вывел космический аппарат на гелиоцентрическую орбиту с наклоном 80 градусов. Эта орбита имела период 6,2 года и перигелий 1,25 а.е. и афелий 5,4 а.е. Ulysses совершил 2,5 оборота, пока миссия не была завершена. Детектор пыли Ulysses работал в течение всей миссии.

Первоначальным главным исследователем обоих инструментов был Эберхард Грюн . В 1996 году PI-корабль был передан Харальду Крюгеру из Института Макса Планка по исследованию солнечной системы , Геттинген, Германия.

Основные открытия и наблюдения

Межпланетная пыль

Галилео и Улисс пересекли межпланетное пространство от орбиты Венеры (0,7 а.е.) до орбиты Юпитера (~5 а.е.) и примерно на 2 а.е. выше и ниже солнечных полюсов. В течение всего времени эксперименты с пылью регистрировали частицы космической пыли [6], которые были важными входными данными для модели межпланетной пыли. [7] [8]

Межзвездная пыль

После пролета Юпитера «Улисс» обнаружил поток межзвездной пыли [9], проносящийся через Солнечную систему.

Пыль в системе Юпитера

После пролета Юпитера аппарат «Улисс» обнаружил сверхскоростные потоки нанопыли [9] , которые испускаются Юпитером и затем взаимодействуют с магнитным полем Солнца.

Были обнаружены потоки пыли от Юпитера и их взаимодействие со спутником Юпитера Ио [10] , а также облака выбросов вокруг галилеевых лун [11] .

Ссылки

  1. ^ "HEOS 2" . Получено 11 февраля 2022 г.
  2. ^ Фехтиг, Х.; Грюн, Э.; Морфилл, Г. Э. (апрель 1979 г.). «Микрометеороиды в пределах десяти радиусов Земли». Planetary and Space Science . 27 (4): 511-531. Bibcode : 1979P&SS...27..511F. doi : 10.1016/0032-0633(79)90128-4 . Получено 11 февраля 2022 г.
  3. ^ Грюн, Э.; Пайлер, Н.; Гехтиг, Х.; Киссель, Й. (март 1980 г.). «Орбитальные и физические характеристики микрометеороидов во внутренней солнечной системе, наблюдаемые Гелиосом-1». Planetary and Space Science . 28 (3): 333-349. Bibcode :1980P&SS...28..333G. doi :10.1016/0032-0633(80)90022-7 . Получено 11 февраля 2022 г. .
  4. ^ Грюн, Э.; Фехтиг, Х.; Ханнер, М.; Киссель, Й.; Линдблад, БА; Линкерт, Д.; Маас, Д.; Морфилл, GE; Зук, Х. (май 1992 г.). «Детектор пыли Галилео». Space Science Reviews . 60 (1–4): 317-340. Bibcode :1992SSRv...60..317G. doi :10.1007/BF00216860 . Получено 11 февраля 2022 г. .
  5. ^ Грюн, Э.; Фехтиг, Х.; Киссель, Дж.; Линкерт, Д.; Маас, Д.; Макдоннелл, Дж. А. М.; Морфилл, Г. Э.; Швем, Г.; Зук, Х.; Гизе, Р. Х. (январь 1992 г.). «Пылевой эксперимент ULYSSES». Серия дополнений к астрономии и астрофизике . 92 (2): 411–423. Bibcode : 1992A&AS...92..411G. ISSN  0365–0138 . Получено 11 февраля 2022 г.
  6. ^ Grün, E.; Staubach, P.; Baguhl, M.; Hamilton, DP; Zook, H.; Dermott, S.; Gustafson, BA; Fechtig, H.; Kissel, J.; Linkert, D.; Linkert, G.; Srama, R.; Hanner, MS; Polanskey, C.; Horanyi, M.; Lindblad, BA; Mann, I.; McDonnell, JAM; Morfill, G.; Schwehm, G. (октябрь 1997 г.). "Юг-север и радиальные траверсы через межпланетное пылевое облако". Icarus . 129 (2): 270-288. Bibcode :1997Icar..129..270G. doi :10.1006/icar.1997.5789.
  7. ^ Штаубах, П.; Грюн, Э.; Мэтни, М. (2001). «Синтез наблюдений». Синтез наблюдений . Библиотека астрономии и астрофизики. стр. 347–384. doi :10.1007/978-3-642-56428-4_8. ISBN 978-3-642-62647-0. Получено 12 февраля 2022 г. .
  8. ^ Грюн, Э.; Густафсон, БА; Дермотт, С.; Фехтиг, Х., ред. (2001). Межпланетная пыль. Библиотека астрономии и астрофизики. Берлин: Springer. doi :10.1007/978-3-642-56428-4. ISBN 978-3-642-56428-4. Получено 12 февраля 2022 г. .
  9. ^ ab Grün, E.; Zook, HA; Baguhl, M.; Balogh, A.; Bame, SJ; Fechtig, H.; Forsyth, R.; Hanner, MS; Horanyi, M.; Kissel, J.; Lindblad, BA; Linkert, D.; Linkert, G.; Mann, I.; McDonnell, JAM; Morfill, GE; Phillips, JL; Polanskey, C.; Schwehm, G.; Siddique, N. (апрель 1993 г.). «Открытие потоков пыли и межзвездных зерен Юпитера космическим аппаратом Ulysses» (PDF) . Nature . 362 (6419): 428–430. Bibcode : 1993Natur.362..428G. doi :10.1038/362428a0. S2CID  4315361 . Получено 23 января 2022 г. .
  10. ^ Graps, A.; Grün, E.; Svedhem, H.; Horanyi, M.; Heck, A.; Lammers, S. (май 2000 г.). «Ио как источник потоков пыли Юпитера». Nature . 405 (6782): 48–50. Bibcode :2000Natur.405...48G. doi :10.1038/35011008. PMID  10811212. S2CID  4418537 . Получено 9 февраля 2022 г. .
  11. ^ Крюгер, Х.; Кривов А.В.; Сремшевич, М.; Грюн, Э. (июль 2003 г.). «Облака пыли, образовавшиеся в результате удара, окружающие галилеевы спутники». Икар . 164 (1): 170–187. arXiv : astro-ph/0304381 . Бибкод : 2003Icar..164..170K. дои : 10.1016/S0019-1035(03)00127-1. S2CID  6788637 . Проверено 29 января 2022 г.