El Subsistema de Rayos Cósmicos ( CRS , o Cosmic Ray System ) [1] es un instrumento a bordo de las naves espaciales Voyager 1 y Voyager 2 del programa Voyager de la NASA , y es un experimento para detectar rayos cósmicos . [2] [3] El CRS incluye un sistema de telescopio de alta energía (HETS), un sistema de telescopio de baja energía (LETS) y el telescopio electrónico (TET). [4] Está diseñado para detectar partículas energéticas y algunos de los requisitos eran que el instrumento fuera confiable y tuviera suficiente resolución de carga. [5] También puede detectar partículas energéticas como protones delGalaxia o Sol de la Tierra . [1]
A partir de 2019, CRS es uno de los instrumentos activos restantes en ambas naves espaciales Voyager, y se describe como capaz de detectar electrones de 3 a 110 MeV y núcleos de rayos cósmicos de 1 a 500 MeV / n. [6] Los tres sistemas utilizaron detectores de estado sólido . [7] CRS es uno de los cinco campos y experimentos de partículas en cada nave espacial, y uno de los objetivos es obtener una comprensión más profunda del viento solar . [8] Otros objetos de estudio que incluyen electrones y núcleos de magnetosferas planetarias y del exterior del sistema solar. [9]
En el verano de 2019, el calentador del CRS en la Voyager 2 se apagó para ahorrar energía, sin embargo, aunque se enfrió, todavía estaba devolviendo datos a una nueva temperatura más baja fuera de su rango operativo original. [10] La cantidad de energía en la nave espacial Voyager ha disminuido lentamente, por lo que varios elementos del equipo se apagan para ahorrar energía. [10]
Descripción general
Áreas de estudio original para esta investigación: [11]
- origen y proceso de aceleración, historia de vida y contribución dinámica de los rayos cósmicos interestelares,
- nucleosíntesis de elementos en fuentes de rayos cósmicos
- comportamiento de los rayos cósmicos en el medio interplanetario
- Entorno de partículas energéticas planetarias atrapadas.
Sistema de telescopio de alta energía: [4]
- 6 y 500 MeV / nucleón para números atómicos del 1 al 30
- Electrones de 3 y 100 MeV
Sistema de telescopio de baja energía: [4]
- 0,15 y 30 MeV / nucleón para números atómicos del 1 al 30.
- Mide anisotropías de electrones y núcleos.
Telescopio de electrones (TET):
- El TET mide el espectro de energía de los electrones de 3 a 110 MeV. [4]
El TET consta de ocho detectores de estado sólido con diferentes espesores de tungsteno entre cada detector. [12] Los detectores y las capas de tungsteno se apilan uno encima del otro. [13] Las capas de tungsteno varían de 0,56 mm a 2,34 mm de espesor y funcionan como absorbentes. Cada detector de estado sólido TET tiene un área de 4,5 cm 2 y un grosor de 3 mm. [13]
El investigador principal es el profesor Edward C. Stone , Jr. [14]
El CRS fue probado para operar a una temperatura de menos 49 grados F (menos 59 grados C) durante su desarrollo en la década de 1970. [10]
Temperatura de funcionamiento
Durante su desarrollo, el CRS se calificó para funcionar a una temperatura de menos 49 grados F (menos 45 grados C). [10] Hasta 2019, el instrumento funcionaba tanto en la Voyager 1 como en la Voyager 2 , sin embargo, en el verano de 2019 era necesario ahorrar algo de energía en la Voyager 2 . [10] El calentador del CRS se apagó en este momento, lo que provocó una disminución de la temperatura del CRS por debajo de su temperatura de funcionamiento nominal más baja. [10] El dispositivo se enfrió a menos 74 grados Fahrenheit (menos 59 grados Celsius) pero siguió funcionando a esta temperatura. [10]
Resultados
En 1977, se midieron los espectros de helio (He), carbono, nitrógeno, oxígeno y neón durante el mínimo solar utilizando el instrumento CRS en las Voyager de ese año. [16] El mínimo solar de 1977 ocurrió hacia finales de año, y fue posible observar espectros de energía interplanetarios, galácticos y anómalos. [dieciséis]
A principios de la década de 1980, el CRS detectó partículas cargadas alrededor de Saturno . [17] Detectó un flujo de protones de 0,43 millones de voltios mientras viajaba a través de la magnetosfera de Saturno . [17] En la década de 1980, los datos de CRS de ambas Voyager se utilizaron para determinar la abundancia de partículas energéticas del Sol e información adicional. [18] Otra área estudiada en la década de 1980 utilizando datos de CRS fue la variación en los rayos cósmicos galácticos en la heliosfera exterior [19]
CRS ayudó a predecir que la Voyager 1 y 2 cruzarían el choque de terminación del Sistema Solar en 2003. [20] Esto ayudó a respaldar la conclusión posterior de que la Voyager 1 cruzó el choque de terminación en diciembre de 2004 y que la Voyager 2 lo cruzó en agosto de 2007. [21]
En 2011, los datos de CRS junto con el magnetómetro Voyager descubrieron un área donde el viento solar no iba en ninguna dirección. [22] El área fue identificada como una especie de estancamiento de partículas cargadas, donde las partículas del Sistema Solar son empujadas hacia atrás por fuerzas cósmicas. [22] A una distancia de 17 horas luz, se ordenó a la Voyager 1 que girara varias veces (en la otra dirección que giraba), para hacer la detección en otras direcciones. [21]
Se determinó que en 2012 la Voyager 1 ingresó al espacio interestelar, es decir, ingresó al medio interestelar entre las estrellas. [23] Una de las razones por las que se reconoció esto fue un aumento significativo en los rayos cósmicos galácticos. [24]
En 2013, los datos de CRS llevaron a algunos a proponer que la Voyager 1 había entrado en una "zona de transición" al salir de la heliosfera . [25] Hubo algunos cambios en las cantidades y el tipo de detecciones que provocaron un análisis más profundo. [26] Los resultados del magnetómetro enturbiaron las aguas de la interpretación. [27]
Primero, no creo que ninguno de nosotros en el equipo de CRS [Cosmic Ray Subsystem, un instrumento en la Voyager] se olvide nunca de mirar en los monitores de la computadora, incluso cada hora, en un caso, ya que algunas intensidades de partículas cayeron precipitadamente, y otros aumentaron simultáneamente en varias ocasiones en julio y agosto de 2012.
- [28]
Otros científicos propusieron que esto indicaba una desviación del Sistema Solar en el sentido de que había abandonado la heliosfera del Sol. [26] El problema fue la interpretación de la caída de los rayos cósmicos, que ocurrió a 123 AU del Sol para la Voyager 2 ese año. [26] Las muchas revelaciones y entendimientos reestructurados a medida que avanzan los Voyager, influenciados por los datos del CRS y otros instrumentos activos, fueron llamados por la publicación de Nature como el "largo adiós". [21]
El CRS de la Voyager 2 ayudó a identificar la salida de esa nave espacial de la heliosfera del Sol en 2018. [10]
Ubicación de CRS
Ver también
- Observatorio de rayos cósmicos
- New Horizons (ver el conjunto de espectrómetros de partículas de alta energía y plasma)
- Nube interestelar local
Referencias
- ^ a b Equipo, Subsistema de rayos cósmicos Voyager. "OBJETIVOS" . voyager.gsfc.nasa.gov . Consultado el 13 de enero de 2017 .
- ^ "NASA - NSSDCA - Experimento - Detalles de la Voyager 2" . nssdc.gsfc.nasa.gov . Consultado el 13 de enero de 2017 .
- ^ "NASA - NSSDCA - Experimento - Detalles de la Voyager 1" . nssdc.gsfc.nasa.gov . Consultado el 13 de enero de 2017 .
- ^ a b c d "NASA - NSSDCA - Experimento - Detalles" . nssdc.gsfc.nasa.gov . Consultado el 13 de enero de 2017 .
- ^ Stone, EC; Vogt, RE; McDonald, FB; Teegarden, BJ; Trainor, JH; Jokipii, JR; Webber, WR (1977). "1977SSRv ... 21..355S Página 355". Reseñas de ciencia espacial . 21 (3): 355. Bibcode : 1977SSRv ... 21..355S . doi : 10.1007 / BF00211546 .
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( ayuda ) - ^ a b c Cowen, Ron (5 de septiembre de 2012). "Largo adiós de la Voyager" . Naturaleza . 489 (7414): 20–21. Código bibliográfico : 2012Natur.489 ... 20C . doi : 10.1038 / 489020a .
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enlaces externos
- Investigación de rayos cósmicos para las misiones Voyager: estudios de partículas energéticas en la heliosfera exterior y más allá, Stone, et al.
- NASA - Rayos cósmicos (descripción general de CR)
- Objetivo de CRS
- Artículos por década de CRS
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- Instrumentos Voyager - Subsistema de rayos cósmicos
- CRS - Gráficos
- Información TET
- Un nuevo plan para mantener en marcha a los exploradores más antiguos de la NASA (julio de 2019)