Волны ( Юнона )

Waves - это эксперимент на космическом корабле Juno по изучению радиоволн и плазменных волн . [1] [2] Является частью коллекции различных типов приборов и экспериментов на космическом корабле; Волны ориентированы на понимание полей и частиц в магнитосфере Юпитера. [2] Волны находятся на борту беспилотного космического корабля « Юнона» , который был запущен в 2011 году и прибыл к Юпитеру летом 2016 года. [1] Основным направлением исследований волн является магнитосфера Юпитера , которую можно было бы увидеть с Земли. примерно в два раза больше полной луны. [3]Он имеет форму слезной капли, а его хвост отходит от Солнца не менее чем на 5 а.е. (расстояние от Земли до Солнца). [3] Инструмент «Волны» разработан, 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 , которые простираются на 2,8 метра (110 дюймов / 9,1 фута), и они прикреплены к основному корпусу космического корабля. [6] [7] Этот датчик сравнивают с телевизионной антенной с заячьими ушками . [8] Поисковая катушка представляет собой металлический стержень длиной 15 см (6 дюймов) с тонкой медной проволокой, намотанной на него 10 000 раз. [6] Также есть два частотных приемника, каждый из которых покрывает определенные диапазоны. [6] Обработка данных осуществляется двумя радиационно-стойкими системами на кристалле . [6] Блоки обработки данных расположены внутри радиационного хранилища Juno . [9] Waves было выделено 410 Мбит данных на одну научную орбиту. [9]

Компоненты волн
Данные о волнах, когда Юнона пересекает ударную волну носовой части Юпитера (июнь 2016 г.)
Данные по волнам Juno входит в Магнитопаузу (июнь 2016 г.)
На космическом корабле Juno устанавливают волны
Юпитер полярное сияние; яркое пятно в дальнем левом углу - конец линии поля на Ио; пятна внизу ведут к Ганимеду и Европе . Снимок сделан космическим телескопом Хаббла с околоземной орбиты в ультрафиолете, что представляет собой один из способов изучения полярного сияния Юпитера, которое также будет изучаться с орбиты с помощью инструмента Waves, обнаруживающего радиоволны и плазменные волны на месте.
Путь космического корабля Ulysses через магнитосферу Юпитера в 1992 году показывает местоположение головной ударной волны Юпитера.
На этой иллюстрации показано, как считается, что магнитосфера Юпитера взаимодействует с приходящим солнечным ветром (желтые стрелки).
Наблюдение Чандрой (AXAF) рентгеновских лучей Юпитера удивило всех на рубеже тысячелетий, когда его высокое угловое разрешение показало, что рентгеновские лучи Юпитера исходят с полюсов.

24 июня 2016 года прибор Waves зафиксировал прохождение Юноны через ударную волну магнитного поля Юпитера. [3] Беспилотному космическому кораблю понадобилось около двух часов, чтобы пересечь эту область космоса. [3] 25 июня 2016 г. 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, уменьшилось в 100 раз, когда она вошла в магнитосферу Юпитера. [3] Перед тем, как Юнона вошла в нее, она сталкивалась с примерно 16 частицами солнечного ветра на кубический дюйм пространства. [3]

На Juno есть различные 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] Инструмент 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, образованная вулканизмом на Ио (Луне), и волны также должны помочь понять это явление. [6]

Основная цель миссии Juno - исследование полярной магнитосферы Юпитера. В то время как Улисс ненадолго достиг широты ~ 48 градусов, это было на относительно большом расстоянии от Юпитера (~ 8,6 RJ). Следовательно, полярная магнитосфера Юпитера - это в значительной степени неизведанная территория, и, в частности, область аврорального ускорения никогда не посещалась. ...

-  Исследование волн для миссии Juno на Юпитер [11]

Еще одна проблема, которая возникла в 2002 году, заключалась в том, что Чандра с ее высоким угловым разрешением определила, что рентгеновские лучи исходят от полюсов Юпитера. [12] Обсерватория Эйнштейна и немецкий ROSAT ранее наблюдали рентгеновские лучи от Юпитера. [12] Новые результаты Чандры, полученные в ходе наблюдений в декабре 2000 г., 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, они были обнаружены с 1950-х годов, и есть даже астрономический проект Citizen, организованный НАСА под названием Radio Jove для всех, кто может слушать радиосигналы Юпитера. [13] [14] Километрическое радиоизлучение не было обнаружено до пролетов космического корабля " Вояджер " над Юпитером в конце 1970-х годов. [14] Двумя кандидатами на источник рентгеновских лучей являются частицы солнечного ветра или Ио . [12]

Волны были разработаны в Университете штата Айова , и эксперимент проводится там ученым-исследователем. [8]

Есть два основных датчика волн, и эти сигналы поля передаются частотным приемникам. [6] Оба датчика прикреплены к основному корпусу космического корабля. [6]

  • Дипольная антенна
  • Магнитная поисковая катушка

MSC изготовлен из стержня из мю-металла ( ферромагнитного сплава никеля и железа), обернутого тонкой медной проволокой . [6]

Есть два частотных приемника, каждый из которых покрывает определенные диапазоны, верхний и нижний диапазоны, которые, в свою очередь, имеют разные приемные секции. [6] Приемники размещены в радиационном хранилище Juno вместе с другой электроникой. [9]

Разбивка: [6]

  • Приемник высокой частоты [6]
    • Высокочастотный приемник ~ 100 кГц - 40 МГц (спектр (высокий) и форма волны (низкий)) [6]
    • Приемник высокочастотных сигналов [6]
      • Приемник основной полосы частот включает: [6]
        • усилитель с регулируемым усилением [6]
        • Полосовой фильтр от 100 Гц до 3 МГц [6]
        • 12-битный аналого-цифровой преобразователь [6]
      • Гетеродинный приемник с двойной боковой полосой от 3 до 40 МГц (приемник с качающейся частотой) [6]
  • Низкочастотный приемник [6]
    • Приемник высоких и низких частот ~ 10 кГц - 150 кГц (форма волны E) [6]
    • Низкочастотный приемник ~ 50 Гц - 20 кГц (сигналы E и B) [6]

Все выходы отправляются в блок обработки данных (DPU) [6]

Выходные данные частотных приемников, в свою очередь, обрабатываются Juno DPU. [6] DPU имеет два микропроцессора, в которых используются программируемые вентильные матрицы, поскольку оба они представляют собой систему на кристалле . [6] Две фишки: [6]

  • Y180: ядро ​​интеллектуальной собственности
  • Арифметический блок с плавающей запятой

DPU отправляет данные на главный компьютер Juno для связи с Землей. [6] Электроника находится в радиационном хранилище Juno вместе с приемниками. [9]

Waves обнаружила радиоизлучение от полярных сияний Юпитера, самых мощных из известных на сегодняшний день в Солнечной системе. [15]

"> Воспроизвести медиа
Это видео со звуком преобразует радиочастоту в звуковые волны и включает в себя инфографику этих звуков при воспроизведении. Видео было создано на основе данных, записанных инструментом Waves.

  • Другие инструменты на Юноне
    • СВЧ радиометр
    • Jovian Infrared Auroral Mapper
    • Магнитометр
    • Наука о гравитации
    • Эксперимент по распределению полярных сияний на Юпитере
    • Детектор энергетических частиц Jovian
    • Спектрограф ультрафиолетового изображения
    • JunoCam (общественная информационная камера)
  • Радио
  • Плазма
  • Волны в плазме
  • Улисс (космический корабль)
  • Магнитосфера Юпитера
  • Радиоастрономия
  • ПОЛЯ (исследование солнечного зонда Parker , начатое летом 2018 г.)
  • Подсистема плазменных волн (прибор на зондах "Вояджер")

  1. ^ a b Грейсиус, Тони (13 марта 2015). «Космические аппараты и инструменты Juno» . НАСА . Проверено 4 января 2017 .
  2. ^ а б 4, Джефф Браун / опубликовано в январе; 2017 (30.06.2016). «Джуно из НАСА и JEDI готовятся раскрыть тайны Юпитера» . Хаб . Проверено 4 января 2017 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Б с д е е г ч Грейсиус, Тони (2016-06-29). «Космический корабль НАСА Juno входит в магнитное поле Юпитера» . НАСА . Проверено 5 января 2017 .
  4. ^ "Инструменты Юноны | Миссия Джуно" . Миссия Юнона . Проверено 5 января 2017 .
  5. ^ Сампл, М .; Освальд, Т .; Ракер, Х.о .; Karlsson, R .; Plettemeier, D .; Курт, WS (ноябрь 2011 г.). «Первые результаты исследований антенн JUNO / Waves». Конференция по распространению антенн в Лафборо, 2011 : 1–4. DOI : 10,1109 / LAPC.2011.6114038 . ISBN 978-1-4577-1016-2.
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab [1]
  7. ^ «Встреча Юпитера» . 2016-06-29.
  8. ^ а б «Юнона и ее инструмент, построенный в Университете Айовы, вот-вот достигнут Юпитера | The Gazette» . Газета . Проверено 8 февраля 2017 .
  9. ^ а б в г д [2]
  10. ^ а б «Пресс-релиз» .
  11. ^ Курт и др. - Исследование волн для миссии Juno на Юпитер - 2008
  12. ^ а б в г д е "Загадочные рентгеновские лучи с Юпитера | Управление научной миссии" . science.nasa.gov . Проверено 8 февраля 2017 .
  13. ^ Небо и телескоп - Проект Radio Jove: Слушание на Юпитере - 2013
  14. ^ а б Джон В. Макэналли (2007). Юпитер: и как его наблюдать . Springer Science & Business Media. п. 82. ISBN 978-1-84628-727-5.
  15. ^ «Юнона отправляет новые невероятные изображения Юпитера | Планетарная наука, исследования космоса | Sci-News.com» . Последние новости науки | Sci-News.com . Проверено 24 января 2018 .

  • Космический аппарат и инструменты NASA Juno
  • Инструменты Juno (Видео)