«Волны» — эксперимент на космическом корабле «Юнона» по изучению радио- и плазменных волн . [1] [2] Это часть коллекции различных типов инструментов и экспериментов на космическом корабле; Waves ориентирован на понимание полей и частиц в магнитосфере Юпитера. [2] Waves находится на борту беспилотного космического корабля «Юнона» , который был запущен в 2011 году и прибыл к Юпитеру летом 2016 года. [1] Основным объектом исследования Waves является магнитосфера Юпитера , которую, если бы можно было увидеть с Земли, можно было бы увидеть примерно в два раза больше полной луны. [3] Он имеет каплевидную форму, и этот хвост простирается от Солнца как минимум на 5 а.е. (расстояния Земля-Солнце). [3] Инструмент Waves предназначен для того, чтобы помочь понять взаимодействие между атмосферой Юпитера, его магнитным полем и магнитосферой, а также понять полярные сияния Юпитера. [4] Он предназначен для обнаружения радиочастот от 50 Гц до 40 000 000 Гц (40 МГц), [5] и магнитных полей от 50 Гц до 20 000 Гц (20 кГц). [6] Он имеет два основных датчика: дипольную антенну и магнитную поисковую катушку . [6] Дипольная антенна имеет две штыревые антенны длиной 2,8 метра (110 дюймов/9,1 фута), прикрепленные к основному корпусу космического корабля. [6] [7] Этот датчик сравнивают с телевизионной антенной с кроличьими ушками . [8] Поисковая катушка представляет собой мю-металлический стержень длиной 15 см (6 дюймов) с тонкой медной проволокой, намотанной на него 10 000 раз. [6] Также имеются два частотных приемника, каждый из которых покрывает определенные диапазоны. [6] Обработка данных осуществляется двумя радиационно-стойкими системами на чипе . [6] Блоки обработки данных расположены внутри радиационного хранилища Юноны . [9] Waves было выделено 410 Мбит данных на научную орбиту. [9]
24 июня 2016 года прибор Waves зафиксировал прохождение Юноны через головную ударную волну магнитного поля Юпитера. [3] Беспилотному космическому кораблю потребовалось около двух часов, чтобы пересечь эту область космоса. [3] 25 июня 2016 года он столкнулся с магнитопаузой . [3] Юнона выйдет на орбиту Юпитера в июле 2016 года. [3] Магнитосфера блокирует заряженные частицы солнечного ветра, при этом количество частиц солнечного ветра, с которыми столкнулась Юнона , упало в 100 раз, когда она вошла в магнитосферу Юпитера. [3] До того, как Юнона вошла в него, она столкнулась с примерно 16 частицами солнечного ветра на кубический дюйм пространства. [3]
На Юноне есть и другие антенны , включая антенны связи и антенну для микроволнового радиометра. [9]
Два других инструмента помогают понять магнитосферу Юпитера : эксперимент по распределению полярных сияний Юпитера (JIRAM) и магнитометр (MAG) . [10] Прибор JEDI измеряет ионы и электроны с более высокой энергией, а JADE — с более низкой энергией, они дополняют друг друга. [10] Еще одним объектом исследования является плазма, образующаяся в результате вулканизма на Ио (луне), и «Волны» также должны помочь понять это явление. [6]
Основная цель миссии «Юнона» — исследование полярной магнитосферы Юпитера. Хотя Улисс ненадолго достиг широты ~ 48 градусов, это произошло на относительно большом расстоянии от Юпитера (~ 8,6 RJ). Следовательно, полярная магнитосфера Юпитера представляет собой в значительной степени неизведанную территорию и, в частности, область аврорального ускорения никогда не посещалась. ...
- Волновое исследование для миссии «Юнона» к Юпитеру [11]
Другая проблема возникла в 2002 году, когда Чандра с помощью своего высокого углового разрешения определила, что рентгеновские лучи исходят от полюсов Юпитера. [12] Обсерватория Эйнштейна и немецкий спутник ROSAT ранее наблюдали рентгеновские лучи от Юпитера. [12] Новые результаты Чандры, которая проводила наблюдения в декабре 2000 года, показали, что рентгеновские лучи исходят от северного магнитного полюса, а не от полярного сияния. [12] Примерно каждые 45 минут Юпитер излучает рентгеновский импульс мощностью в несколько гигаватт, который синхронизируется с радиоизлучением на частоте от 1 до 200 кГц. [12] Орбитальный аппарат Галилео и солнечный орбитальный аппарат Улисс улавливали радиоизлучение каждые 45 минут. [12] Радиоизлучение было обнаружено до рентгеновских лучей, их обнаруживают с 1950-х годов, и существует даже астрономический проект «Гражданин», организованный НАСА, под названием «Радио Юпитер», позволяющий любому желающему слушать радиосигналы Юпитера. [13] [14] Километровое радиоизлучение не было обнаружено до тех пор, пока «Вояджер» не пролетел мимо Юпитера в конце 1970-х годов. [14] Двумя кандидатами на источник рентгеновских лучей являются частицы Солнечного ветра или Ио . [12]
Waves был разработан в Университете Айовы , и эксперимент проводит там учёный-исследователь. [8]
Есть два основных датчика волн, и эти поля подают сигналы на частотные приемники. [6] Оба датчика прикреплены к основному корпусу космического корабля. [6]
MSC состоит из стержня из мю-металла ( ферромагнитного сплава никеля и железа), обернутого тонкой медной проволокой . [6]
Существует два частотных приемника, каждый из которых охватывает определенные диапазоны: верхний и нижний диапазон, которые, в свою очередь, имеют разные секции приема. [6] Приемники размещены в радиационном хранилище «Юнона» вместе с другой электроникой. [9]
Разбивка: [6]
Все выходные данные отправляются в блок обработки данных (DPU) [6].
Выходной сигнал частотных приемников, в свою очередь, обрабатывается Juno DPU. [6] DPU имеет два микропроцессора, которые используют программируемые пользователем вентильные матрицы, и оба они представляют собой систему на кристалле . [6] Две фишки: [6]
DPU отправляет данные на главный компьютер Juno для связи с Землей. [6] Электроника находится в радиационном хранилище «Юнона» вместе с приёмниками. [9]
Компания Waves обнаружила радиоизлучение полярных сияний Юпитера, самых мощных из известных на сегодняшний день в Солнечной системе. [15]