Инфракрасный интерферометр, спектрометр и радиоастрономия космического корабля «Вояджер»
Космический корабль «Вояджер» изучал нашу солнечную систему в течение последних четырех десятилетий. По мере приближения их 40-летнего юбилея, AAC еженедельно рассматривает эксперименты и разработки, которые сделали этот невероятный подвиг возможным.
В честь предстоящей 40-й годовщины миссий Voyager All About Circuits изучает необычайную технику, которая занималась разработкой этих космических аппаратов.
Ознакомьтесь с другими статьями в этой серии ниже:
- Введение
- RTG (радиоизотопный термоэлектрический генератор)
- Связь на большие расстояния
- Компьютеры управления, данных и управления положением
- Камеры, поляриметры и магнитометры
На этой неделе координатор серии Марк Хьюз проведет вас по инфракрасным, ультрафиолетовым и радиотехническим экспериментам, которые миссии миссии «Вояджер» были оборудованы для проведения.
Свет и радиоведение
Фотоны, генерируемые в фотосфере Солнца, охватывают широкий диапазон энергий и длин волн. Фотоны покидают Солнце и путешествуют во всех направлениях, пока не столкнутся с атомами и молекулами в атмосфере или на поверхности планет и их лун. Определенные длины волн отражаются, другие длины волн передаются, а некоторые длины волн поглощаются и повторно излучаются как более длинные волны.
Сравнивая интенсивности передаваемого и отраженного света на определенных длинах волн через атмосферу планет, ученые могут определить состав и относительные количества атомов и молекул, присутствующих в атмосфере и почве. Ученые также могут использовать эту информацию для определения энергетического баланса планеты или луны.
Атмосферное поглощение на разных длинах волн
Наблюдая свет или радиоволны, которые проходят сквозь атмосферу планеты или спутника во время затенения (когда тело планеты блокирует прямой вид космического корабля), ученые могут многое определить о количестве и типах атомов и молекул присутствующих в атмосфере.
Изображение радиопокрытия. Изображение предоставлено EUMeTrain
Инфракрасный интерферометр, спектрометр и радиометр
Инфракрасный свет - это электромагнитная энергия, которая находится за пределами видимого спектра для человека. Длина волны фотонов немного длиннее, а энергии немного ниже, чем у красного света. Это полезно ученым, потому что существует сильная корреляция между максимальной длиной волны инфракрасного излучения и температурой объекта.
Инфракрасные эксперименты на борту космического корабля «Вояджер» имели несколько заявленных целей:
- Измерение энергетического баланса планет;
- Исследования атмосферных композиций планет, Титана и других спутников;
- Температура, структура и динамика атмосферы;
- Измерения состава и характеристик поверхностей облаков и аэрозолей;
- Изучение состава и характеристик кольцевых частиц и поверхностей этих спутников будет наблюдать прибор.
Ложное цветное изображение Юпитера, сделанное в ближнем инфракрасном свете. Изображение предоставлено НАСА, ЕКА и Эрихом Каркошкой (Университет Аризоны)
Согласно «Voyager Backgrounder» (PDF): «Инструмент обеспечивает широкий спектральный охват, высокое спектральное разрешение и малошумящее эквивалентное излучение благодаря использованию двойных интерферометров. Это и переменное разрешение инструмента, а также точность радиометр позволит ученым получить информацию о широком спектре научных вопросов, касающихся атмосферы планет и спутников, локального и глобального энергетического баланса, а также природы спутниковых поверхностей и колец ». Прибор использует два поля зрения: телескоп Кассегрена и солнечную калибровку.
Радиоастрономическое исследование
Антенны Deep Space Network, которые передают и принимают данные с космического корабля Voyager, работают на частотах в диапазоне ГГц и способны обнаруживать вариации частоты, составляющие долю герц. Поскольку радиоволны передаются с Земли на космический корабль, они доплеровские корректируются для движения космического корабля, а также движения Земли. По мере того, как радиоволны перемещаются в пространстве, чтобы добраться до космического корабля и возвращаются обратно на Землю, они преломляются и возмущаются атомами и молекулами в атмосфере планеты или луны.
Ученые, изучающие изменения радиоволн в периоды окклюзии, могут использовать информацию для определения свойств атмосферы и ионосферы планеты. Частицы вокруг колец Сатурна рассеивают радиоволны и анализ позволяет определить среднее распределение частиц по размерам и размер планетарных колец.
И, как отмечается в нашей другой статье о связях Вояджера, несколько приемных станций могут одновременно записывать передачи космического корабля, чтобы точно определить траекторию космического корабля, когда она движется вокруг и около планет.
Ультрафиолетовый спектрометр
Эксперимент с ультрафиолетовым спектрометром имел четыре цели:
- Определить распределения основных составляющих верхних атмосфер планет и Титана как функции высоты
- Измерять поглощение солнечного ультрафиолетового излучения верхними атмосферами, поскольку Солнце скрыто планетами и спутниками
- Для измерения выбросов ультрафиолетового излучения атмосферы из ярких дисков трех тел, их ярких конечностей, ограничителей и темных сторон
- Определить распределение и отношение водорода и гелия в межпланетном и межзвездном пространстве
Из документа Voyager Backgrounder (PDF): «Прибор измеряет ультрафиолетовое излучение в полосе шириной 1200-200 ангстрем в диапазоне от 400 до 1800 ангстрем, использует спектрометр с решетчатым спектрометром с электронным умножителем с микроканальной пластиной и 128-канальной анодной матрицей. позиционное зеркало отражает солнечный свет в инструменте во время затенения. Инструмент имеет поле зрения 0, 86 градуса на 0, 6 градуса во время затенения и поле зрения с углом зрения 0, 6 на 2 градуса для измерений аэрографа. Ультрафиолетовый спектрометр весит 4, 49 кг (9, 89 фунтов).) и использует 2, 5 Вт мощности ».
Вывод
На электромагнитную энергию, которая проходит через разные слои атмосферы планеты, влияют атомы и молекулы, которые присутствуют. Изучая отклонения и изменения оптической и радиоэнергетики, ученые могут определять молекулярный состав, плотность и глубину атмосферы планеты.