Jupiter-järjestelmä. ja Galileo-luotain luotain I

Transkriptio

1 Jupiter-järjestelmä ja Galileo-luotain luotain I

2 Johdantoa Jättiläisplaneetat Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus Avaruusluotaimet Galileo, Cassini/Huygens ja Voyager 2

3 Jupiter ja Galilein kuut

4 Galileo-luotain Jupiterissa NASA, laukaisu Gaspra Ida ja ja sen kuu Dactyl Jupiter Galileo/Proben törmäys Galileon törmäys

5 Galileo -avaruusluotain-

6 Galileo lähiavaruudessa

7 Galileon instrumentit päävastuutahot tieteelliset tavoitteet instrumenttien kuvaukset yhteensä 12 tiedeinstrumenttia (aakkosjärjestys)

8 Galileo: : DDS (1/5) Dust Detector Subsystem Max-Planck-Institut für Kernphysik,, Heidelberg

9 Galileo: DDS (2/5) Jupiterin Galilein kuiden vuorovaikutus pöly-ympäristön ympäristön kanssa Pölyn, plasman ja magneettikentän vuorovaikutus Pölykeskittymien ja hiukkassäteilyn suhde Jupiterin magneettikentän vaikutus varattujen hiukkasten ratoihin Jupiterin renkaiden etsintä Jupiterin painovoimakentän vaikutus interplanetaarisen pölyyn

10 Galileo: DDS (3/5) Pölyhiukkasten massan, sähkövarauksen ja nopeuden mittaus Massat väliltä g g Sähkövaraukset C C negatiivisilla ja C C positiivisilla varauksilla Nopeudet väliltä 1 km/s -70 km/s Mittaustaajuus 1/(115 d) - 100/s

11 Galileo: DDS (4/5) Maadoitettu impaktin ionisoivaan vaikutukseen perustuva puolipallodetektori

12 Yksityiskohtaista tietoa Galileo: DDS (5/5)

13 Galileo: : EPD (1/5) Energetic Particle Detector Applied Physics Laboratory, The Johns Hopkins University

14 Galileo: EPD (2/5) Jupiterin sieppaamaan hiukkassäteilyn energia ja kulmajakaumat, koostumus ja stabiilisuus Energeettisten hiukkasten ja Galilein kuiden sekä aurinkotuulen vuorovaikutus Termisen plasmavuon nopeudet ja lämpötilat Hiukkassäteilyn adiabaattiset ja ei-termiset prosessit

15 Galileo: EPD (3/5) yli 20 kev:n elektronien ja ionien mittaus ionien tulosuunnan mittaus, samaten koostumus mittaukset ajan ja paikan funktiona

16 Galileo: EPD (4/5) Kiinteän olomuodon Si-detektori ja time-of- flight detektori kaksi osalaitetta, askelmoottori pyörittää

17 Galileo: EPD (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

18 Galileo: : EUV (1/5) Extreme Ultraviolet Spectrometer University of Colorado

19 Galileo: EUV (2/5) Jupiterin yläkaasukehän koostumus ja rakenne Galilein kuiden helposti haihtuvien kaasujen hukkamäärät Ion plasmatoruksen fysikaaliset prosessit Voyager-löytöjen jälkiseuranta

20 Galileo: EUV (3/5) hilaspektrometri jossa mekaaninen kollimaattori konkaavi dispersiohila joka fokusoi ääriultraviolettisäteilyn yhden heijastuksen kautta detektorille detektori fotokatodi, mikrokanavalevy elektronivahvistimena sekä anodisarja modifioitu Voyager-luotaimia varten rakennetusta varalaitteesta

21 Galileo: EUV (4/5)

22 Galileo: EUV (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

23 Galileo: : HIC (1/5) Heavy Ion Counter Jet Propulsion Laboratory

24 Galileo: HIC (2/5) raskaiden ionien (C:stä Ni:hin hin) muodostaman hiukkassäteilyn monitorointi elektroniikka erityisen herkkää raskaiden ionien säteilylle: teknologioiden kehittämistehtävä muiden instrumenttien havaintojen komplementointi Voyagerin ja Pioneerin aiempien havaintojen täydentäminen Auringon koostumuksen tutkimus

25 Galileo: HIC (3/5) raskaiden ionien rekisteröinti niputettujen yksikiteisten Si-detektorien avulla energia-alue alue 6 MeV MeV / nukleoni esim. rikki S 16-kertaisella varauksella saadaan talteen 3200 MeV:n energialla uudelleen pakattu Voyager-varalaite

26 Galileo: HIC (4/5) Kaksi kiinteän olomuodon teleskooppia yhteinen kommunikointilinkki EUV:n kanssa

27 Galileo: HIC (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

28 Galileo: : MAG (1/1) Magnetometer University of California, Los Angeles

29 Galileo: MAG (2/5) Jupiterin magnetosfäärin kartoitus ja sen dynamiikan tutkimus ympäröivän magneettikentän muutosten mittaaminen magnetosfääri-ionosfääri ionosfääri -kytkennän tutkimus Galilein kuiden magneettikenttien olemassaolo kuiden ja magnetosfäärin vuorovaikutuksen luonne

30 Galileo: MAG (3/5) kaksi kolmen sensorin ryvästä kolme ortogonaalista sensoria tuottaa kolme magneettikentän komponenttia toinen ryväs on 11 m:n etäisyydellä pyörimisakselista puomin päässä toinen ryväs on 6.7 m:n etäisyydellä tavoite on pystyä eliminoimaan luotaimen aiheuttamat häiriöt

31 Galileo: MAG (4/5) ulomman alue ±32 nt - ± 512 nt sisemmän alue ±512 nt- ±16384 nt Magneettikenttä Maan pinnalla nt

32 Galileo: MAG (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

33 Galileo: : NIMS (1/5) Near-Infrared Mapping Spectrometer Jet Propulsion Laboratory

34 Galileo: NIMS (2/5) Galilein kuiden pintojen mineraalien kartoitus resoluutiolla 5-30 km mineraalifaasien ja mineraalien sekoitussuhteiden kartoitus mineraalijakaumien kytkentä SSI- instrumentin tuloksiin Jupiterin kaasukehän pilvien rakenteen määrittäminen monilla vaihekulmilla tehtävistä havainnoista

35 Galileo: NIMS (3/5) kuvantavana spektroskooppina ensimmäinen laatuaan planeettakunnan avaruustutkimuksessa aallonpituusalue µm, diffraktiohilaspektrometri f/3.5 peilikaukoputki 229 mm:n aukolla ja 80 cm:n polttovälillä (Ritchie-Chretien) detektorit InSb ja Si

36 Galileo: NIMS (4/5)

37 Yksityiskohtaista tietoa Galileo: NIMS (5/5)

38 Galileo: : PLS (1/5) Plasma Subsystem University of Iowa

39 Galileo: PLS (2/5) magnetosfäärin plasman lähteen selvittäminen ympäröivän plasman ja Galilein kuiden vuorovaikutuksen tutkimus plasman osuus Jupiterin säteilyvyöhykkeiden energeettisistä hiukkasista Jupiterin magnetosfäärin dynamiikka

40 Galileo: PLS (3/5) Seitsemän elektronidetektoria, seitsemän ionidetektoria (differentiaalinen/integroiva) 64 kanavaa energia-alueella alueella 0.9 ev - 52 kev, resoluutio ΔE/E = 0.11 Massaresoluutiot ΔM/M=0.24 (differentiaalinen( differentiaalinen) ja ΔM/M=0.5 (integroiva( integroiva) diff.: H+,H2+/He++,He+,O++,O+,Na+,S+ ja K+ int: : H+,H2+/He++,O++,S+ ja SO 2 +

41 Galileo: PLS (4/5) Tiedepuomilla, lähes 4π:n kattavuus

42 Galileo: PLS (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

43 Galileo: : PPR (1/5) Photopolarimeter- - Radiometer Goddard Institute for Space Studies, New York

44 Galileo: PPR (2/5) Jupiterin kaasukehän pilvien ja usvien pienhiukkasten vertikaalinen ja horisontaalinen kartoitus (taitekerroin, koko, muoto) Jupiterin energiatasapainon tutkimus: heijastuneen auringonvalon ja emittoituneen lämpösäteilyn määrä ja avaruusjakauma sekä Jupiterin terminen rakenne Galilein kuiden fotometriset, polarimetriset ja radiometriset ominaisuudet (myös muita kohteita)

45 Galileo: PPR (3/5) polarimetrilla kolme kaistaa näkyvässä alueessa fotometrissa seitsemän kapeaa kaistaa näkyvässä ja lähi-infrapunassa infrapunassa (metaanin ja ammoniakin absorptiovyöt) seitsemän radiometriakaistaa, yksi ilman suodatinta, yksi puhtaalle Auringon spektrille viisi lisäkanavaa µm:n alueella

46 Galileo: PPR (4/5) perustuu Pioneer- Venus -luotaimen- isntrumenttiin 10-cm:n aukolla varustettu peilikaukoputki

47 Galileo: PPR (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

48 Galileo: : PWS (1/5) Plasma Wave Subsystem

49 Galileo: PWS (2/5) plasman aaltojen ja radioemission merkitys Jupiterin sieppaaman hiukkassäteilyn sironnassa ja hiukkasten katoamisessa Fundamentaalien plasman parametrien johtaminen plasman aaltoilmiöistä (esim. elektronitiheys)

50 Galileo: PWS (3/5) sähköinen dipoliantenni sähkökenttien mittaamiseksi taajuusalue 5.62 Hz MHz kaksi magneettista kehäantennia magneettikenttien mittaamiseksi toisen taajuusalue 5 Hz khz, toisen 1-50 khz kaksi systeemiä: hidas (kolme analysaattoria) ) ja nopea (yksi leveäkaista-analysaattori analysaattori)

51 Galileo: PWS (4/5)

52 Galileo: PWS (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

53 Galileo: : Radio Science (1/2) Radio Science Jet Propulsion Laboratory Stanford University

54 Galileo: : Radio Science (2/2) Kappaleiden massojen ja sisäisen rakenteen johtaminen avaruusluotaimeen vaikuttavista voimista Kuiden kokojen ja ionosfäärien koostumuksen määrittäminen radioaaltojen etenemisestä Jupiterin paikanmääritys interferometrian avulla tutkimuksessa hyödynnetään radioalueen telekommunikointijärjestelmää (ei erillistä instrumenttia) Taajuus 2500 Hz, 5000 mittausta/s

55 Galileo: SSI (1/5) Solid State Imaging National Optical Astronomy Observatories

56 Galileo: SSI (2/5) Galilein kuiden kartoitus 1 km:n resoluutiolla Jupiterin kaasukehän ja pilvien rakenne Jupiterin kaasukehän dynamiikka Galilein kuiden kokojen ja muotojen johtaminen ja pyörähdysakseleiden määrittäminen 3 km:n tarkkuudella Jupiterin renkaiden tutkimus ja niihin liittyvien pienkuiden etsintä Jupiterin ja kuiden revontuli-ilmiöiden ilmiöiden kartoitus kaasukehän tilan laskeutujakokeessa (aika ja paikka)

57 Galileo: SSI (3/5) katadioptrinen teleskooppi, f/8.5 ja polttoväli 150 cm näkökenttä 8.1 mrad,, µrad/pixel modifioitu Voyager-varakamera suljin ja kahdeksanpaikkainen suodatinpyörä myös peräisin Voyagerilta kahdeksan suodatinta: : 611, 404, 559, 671, 734, 756, 887 ja 986 nm detektorina paksu, etupuolelta valaistu 800 x 800 viiva CCD

58 Galileo: SSI (4/5)

59 Galileo: SSI (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

60 Galileo: : UVS (1/5) Ultraviolet Spectrometer University of Colorado

61 Galileo: UVS (2/5) Jupiterin yläkaasukehän rakenne ja koostumus Galilein kuiden helposti haihtuvien kaasujen poistoteho Ion plasmatoruksen fysikaaliset prosessit

62 Galileo: UVS (3/5) 5.03 cm x 5.28 cm:n aukolla ja 25 cm:n polttovälillä varustettu Cassegrain kaukoputki 12.5 cm:n skannaava spektrometri spektrometrin polttotasossa kolme valomonistinputkidetektoria

63 Galileo: UVS (4/5)

64 Galileo: UVS (5/5) Yksityiskohtaista tietoa

65