Olas ( Juno )

Waves es un experimento en la nave espacial Juno para estudiar ondas de radio y plasma . [1] [2] Es parte de la colección de varios tipos de instrumentos y experimentos en la nave espacial; Waves está orientado a comprender los campos y partículas de la magnetosfera de Júpiter. [2] Waves está a bordo de la nave espacial no tripulada Juno , que fue lanzada en 2011 y llegó a Júpiter en el verano de 2016. [1] El principal foco de estudio de Waves es la magnetosfera de Júpiter , que si pudiera verse desde la Tierra sería aproximadamente el doble del tamaño de una luna llena. [3]Tiene forma de lágrima y esa cola se aleja del Sol al menos 5 AU (distancias Tierra-Sol). [3] El instrumento Waves está diseñado para ayudar a comprender la interacción entre la atmósfera de Júpiter, su campo magnético, su magnetosfera y para comprender las auroras de Júpiter. [4] Está diseñado para detectar radiofrecuencias desde 50 Hz hasta 40.000.000 Hz (40 MHz), [5] y campos magnéticos desde 50 Hz hasta 20.000 Hz (20 kHz). [6] Tiene dos sensores principales, una antena dipolo y una bobina de búsqueda magnética . [6] La antena dipolo tiene dos antenas tipo látigo que se extienden 2,8 metros (110 pulgadas / 9,1 pies) y están unidas al cuerpo principal de la nave espacial. [6] [7] Este sensor se ha comparado con una antena de TV decodificadora de orejas de conejo . [8] La bobina de búsqueda es en general una varilla de metal mu de 15 cm (6 pulgadas) de longitud con un alambre de cobre fino enrollado 10.000 veces a su alrededor. [6] También hay dos receptores de frecuencia, cada uno de los cuales cubre determinadas bandas. [6] El manejo de datos se realiza mediante dos sistemas reforzados con radiación en un chip . [6] Las unidades de manejo de datos se encuentran dentro de la Cámara de Radiación Juno . [9] A Waves se le asignaron 410 Mbits de datos por órbita científica. [9]

Componentes de ondas
Datos de ondas cuando Juno cruza el arco de choque joviano (junio de 2016)
Datos de ondas Juno entra en Magnetopausa (junio de 2016)
Ondas instaladas en la nave espacial Juno
Aurora de Júpiter ; el punto brillante en el extremo izquierdo es el final de la línea de campo hacia Io; los puntos en la parte inferior conducen a Ganímedes y Europa . Capturada por el Telescopio Espacial Hubble desde la órbita terrestre en ultravioleta, representó una forma de estudiar la aurora de Júpiter, que también será estudiada por el instrumento Waves desde la órbita, detectando ondas de radio y plasma in situ
La trayectoria de la nave espacial Ulysses a través de la magnetosfera de Júpiter en 1992 muestra la ubicación del arco de choque joviano.
Esta ilustración muestra cómo se cree que la magnetosfera joviana interactúa con el viento solar entrante (flechas amarillas)
La observación de Chandra (AXAF) de los rayos X de Júpiter sorprendió a todos en el cambio de milenio cuando su alta resolución angular mostró que los rayos X jovianos provenían de los polos.

El 24 de junio de 2016, el instrumento Waves registró a Juno pasando a través del arco de choque del campo magnético de Júpiter. [3] La nave espacial no tripulada tardó aproximadamente dos horas en cruzar esta región del espacio. [3] El 25 de junio de 2016 se encontró con la magnetopausa . [3] Juno entraría en la órbita de Júpiter en julio de 2016. [3] La magnetosfera bloquea las partículas cargadas del viento solar, y el número de partículas de viento solar que Juno encontró disminuyó 100 veces cuando entró en la magnetosfera joviana. [3] Antes de que Juno entrara, estaba encontrando alrededor de 16 partículas de viento solar por pulgada cúbica de espacio. [3]

Hay varias otras antenas en Juno, incluidas las antenas de comunicación y la antena para el radiómetro de microondas. [9]

Otros dos instrumentos ayudan a comprender la magnetosfera de Júpiter , el experimento de distribuciones de auroras jovianas (JIRAM) y el magnetómetro (MAG) . [10] El instrumento JEDI mide iones y electrones de mayor energía y JADE los de menor energía, son complementarios. [10] Otro objeto de estudio es el plasma generado por vulcanismo en Io (luna) y Waves debería ayudar a comprender ese fenómeno también. [6]

Un objetivo principal de la misión Juno es explorar la magnetosfera polar de Júpiter. Mientras que Ulises alcanzó brevemente latitudes de ~ 48 grados, esto fue a distancias relativamente grandes de Júpiter (~ 8,6 RJ). Por lo tanto, la magnetosfera polar de Júpiter es un territorio en gran parte inexplorado y, en particular, la región de aceleración de las auroras nunca ha sido visitada. ...

-  Una investigación de olas para la misión Juno a Júpiter [11]

Otro problema que surgió en 2002, fue cuando Chandra determinó con su alta resolución angular que los rayos X provenían de los polos de Júpiter. [12] El Observatorio Einstein y el ROSAT de Alemania observaron previamente rayos X de Júpiter. [12] Los nuevos resultados de Chandra, que tomó las observaciones durante diciembre de 2000, mostraron rayos X provenientes del polo norte magnético, no de la aurora. [12] Aproximadamente cada 45 minutos, Júpiter envía un pulso de rayos X de varios gigavatios , y esto se sincroniza con una emisión en radio de 1 a 200 kHz. [12] El orbitador Galileo y el orbitador solar Ulysses recogieron las emisiones de radio cada 45 minutos. [12] Las emisiones de radio se descubrieron antes de los rayos X, se han detectado desde la década de 1950, e incluso existe un proyecto de astrónomo ciudadano orquestado por la NASA llamado Radio Jove para que cualquiera pueda escuchar las señales de radio de Júpiter. [13] [14] La radiación de radio kilométrica no se detectó hasta los sobrevuelos de la Voyager sobre Júpiter a fines de la década de 1970. [14] Dos candidatos para la fuente de los rayos X son partículas de viento solar o de Io . [12]

Waves se desarrolló en la Universidad de Iowa y el experimento está dirigido por un científico investigador allí. [8]

Hay dos sensores principales para Waves, y estos campos envían señales a los receptores de frecuencia. [6] Ambos sensores están conectados al cuerpo principal de la nave espacial. [6]

  • Antena dipolo
  • Bobina de búsqueda magnética

El MSC está hecho de una varilla de Mu-metal (una aleación ferromagnética de níquel y hierro) envuelta en un fino alambre de cobre . [6]

Hay dos receptores de frecuencia que cubren cada uno ciertas bandas, una banda alta y una banda baja, que a su vez tiene diferentes secciones de recepción. [6] Los receptores se encuentran en la Cámara de Radiación Juno junto con otros componentes electrónicos. [9]

Desglose: [6]

  • Receptor de alta frecuencia [6]
    • Receptor de alta frecuencia ~ 100 kHz - 40 MHz (espectro (alto) y forma de onda (bajo)) [6]
    • Receptor de forma de onda de alta frecuencia [6]
      • El receptor de banda base incluye: [6]
        • amplificador de ganancia variable [6]
        • Filtro de paso de banda de 100 Hz a 3 MHz [6]
        • Convertidor de analógico a digital de 12 bits [6]
      • Receptor heterodino de doble banda lateral para 3 a 40 MHz (receptor de frecuencia de barrido) [6]
  • Receptor de baja frecuencia [6]
    • Receptor de alta y baja frecuencia ~ 10 kHz - 150 kHz (forma de onda E) [6]
    • Receptor de baja frecuencia ~ 50 Hz - 20 kHz (formas de onda E y B) [6]

Todas las salidas se envían a la Unidad de procesamiento de datos (DPU) [6]

La salida de los receptores de frecuencia es a su vez procesada por Juno DPU. [6] La DPU tiene dos microprocesadores que usan arreglos de puertas programables en campo y ambos tienen diseños de sistema en chip . [6] Las dos fichas: [6]

  • Núcleo de propiedad intelectual Y180
  • Unidad aritmética de coma flotante

La DPU envía datos a la computadora principal de Juno para comunicarse con la Tierra. [6] La electrónica está en la Cámara de Radiación Juno junto con los receptores. [9]

Waves ha detectado emisiones de radio de las auroras de Júpiter, las más poderosas conocidas en el Sistema Solar hasta la fecha. [15]

"> Reproducir medios
Este video con sonido traduce la frecuencia de radio en ondas sonoras e incluye una infografía de esos sonidos a medida que se reproduce. El video fue creado con datos registrados por el instrumento Waves

  • Otros instrumentos en Juno
    • Radiómetro de microondas
    • Mapeador de auroras infrarrojas jovianas
    • Magnetómetro
    • Ciencia de la gravedad
    • Experimento de distribuciones aurorales jovianas
    • Instrumento detector de partículas energéticas Jovian
    • Espectrógrafo de imágenes ultravioleta
    • JunoCam (cámara de alcance público)
  • Radio
  • Plasma
  • Ondas en plasmas
  • Ulises (nave espacial)
  • Magnetosfera de Júpiter
  • Astronomía radial
  • CAMPOS (investigación sobre la sonda solar Parker , lanzada en el verano de 2018)
  • Subsistema de ondas de plasma (instrumento en las sondas Voyager)

  1. ↑ a b Greicius, Tony (13 de marzo de 2015). "Instrumentos y nave espacial Juno" . NASA . Consultado el 4 de enero de 2017 .
  2. ^ a b 4, Geoff Brown / Publicado en enero; 2017 (30 de junio de 2016). "Juno y JEDI de la NASA se preparan para descubrir los misterios de Júpiter" . The Hub . Consultado el 4 de enero de 2017 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  3. ^ a b c d e f g h Greicius, Tony (29 de junio de 2016). "La nave espacial Juno de la NASA entra en el campo magnético de Júpiter" . NASA . Consultado el 5 de enero de 2017 .
  4. ^ "Instrumentos de Juno | Misión Juno" . Misión Juno . Consultado el 5 de enero de 2017 .
  5. ^ Sampl, M .; Oswald, T .; Rucker, HO; Karlsson, R .; Plettemeier, D .; Kurth, WS (noviembre de 2011). "Primeros resultados de las investigaciones de antenas JUNO / Waves". Conferencia de propagación de antenas de Loughborough 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. ^ "Encuentro con Júpiter" . 2016-06-29.
  8. ^ a b "Juno, y su instrumento construido por la Universidad de Iowa, a punto de llegar a Júpiter | The Gazette" . La Gaceta . Consultado el 8 de febrero de 2017 .
  9. ^ a b c d e [2]
  10. ^ a b "Comunicado de prensa" .
  11. ^ Kurth, et al - Una investigación de ondas para la misión Juno a Júpiter - 2008
  12. ^ a b c d e f "Rayos X desconcertantes de Júpiter | Dirección de misión científica" . science.nasa.gov . Consultado el 8 de febrero de 2017 .
  13. ^ Cielo y telescopio - El proyecto Radio Jove: escuchando en Júpiter - 2013
  14. ^ a b John W. McAnally (2007). Júpiter: y cómo observarlo . Springer Science & Business Media. pag. 82. ISBN 978-1-84628-727-5.
  15. ^ "Juno envía nuevas imágenes increíbles de Júpiter | Ciencia planetaria, exploración espacial | Sci-News.com" . Últimas noticias científicas | Sci-News.com . Consultado el 24 de enero de 2018 .

  • Nave espacial e instrumentos de la NASA Juno
  • Instrumentos Juno (Vídeos)