Der Staubsensor der Cassini Mission

Transkript

1 Der Staubsensor der Cassini Mission Dr. 1

2 Forschungsaktivitäten Dr. Projekt Cassini Staubdetektor Entwicklung, Bau, Test, Flugsoftware Groundsoftware Kalibration Wissenschaftsplanung Missionsbetrieb Datenanalyse Neue Instrumententwicklung Andere Projekte Staubbeschleuniger 2

3 Optische Beobachtung: Zodiakallicht / Komet

4 Staub im Sonnensystem 4

5 Wissenschaftliche Bedeutung Staub als Informationsträger über Raum und Zeit Entstehung unseres Planetensystems Kometen und Asteroiden Planetarer Staub (Ringsysteme und ( Monden Staubatmosphären bei Interstellarer Staub (aus der Richtung des ( Gases interstellaren

6

7 Observed Damage Clear perforations: 4/m2 Large damage: 8/m2 50 cm2 destroyed Impact features from a few microns to more than 7-8 mm For each side: classification by entry side (FT,FB,RT,RB) Identified pairs: 4/m2 identified (Sun+Antisun features) Slide courtesy of Aurelie Moussi

8 Einschlag einer Kugel mit 4.6mm Alu, 7km/s auf 1.2mm Alu-Blech

9 Wie wird der Staubeinschlag gemessen? Einschlagsionisation! High-velocity impact of particle ejecta, neutral atoms/molecules, plasma The generated charge of the impact plasma is devided in an electrical field. The electrons are collected at the target, the ions are collected at the grid. - V + V

10 HEOS 2

11 Cosmic Dust Analyser (CDA) Staubdetektor auf der Cassini Raumsonde dust mass/velocity: impact ionisation detector chemical composition: time of flight mass spectrometer dust charge/velocity/impact angle: charge sensitive entrance grids ( HRD ) high rate detector 11

12 CDA Messbereich CDA findet 1 Staubpartikel in 1 km³ 12

13 Cosmic Dust Analyser An impact ionization detector 13

14 Rohdaten Einschlag IIT 13 Rs, 11 lat 14

15 Kalibration lg(m) = *y *y² - 5.1*x *x*y *x² IIT impacts QT ( log(m ( x=lg(v ( y=lg(q ( log(q ( Log(v

16 Rohdaten Einschlag CAT 6Rs, 40 lat 16

17 Cassini CDA Massenspektrum eines nanometer großen Partikels mit v> 100 km/s

18 Messung der elektr. Ladung auf Staubteilchen 15 fc 21 Rs 5 lat 18

19 Wissenschaftsplanung 19

20 Wissenschaftsplanung : Kamera IR Spektrometer: 20

21 Cassini CDA Wissenschaftsplanung hell = große Fläche in Staubrichtung 21

22 Example: RPXing

23 Compare : Model and CDA in-situ data Angle between Dust sensor boresight and Dust RAM varies ( mode with time (S/C rocking Cassini distance to Saturn: ~ 8.2 Rs Dust impact rate onto CDA: Modelled / observed 23

24 Staubeinschläge... 24

25 CDA impact rates to

26 Staubdichte im Saturnsystem 26

27 E-Ring Dust Composition : 4 Populations Time-of-flight mass spectra of the impact generated plasma Dark grey: Type I Water ice clusters Light grey : Type II Water ice + organic/silicious impurities Most abundant: >90% 27

28 Spectrum - Type III Type III Non-water Metallic signatures Presence of sulfur oxygen and carbon: metals are bound in minerals 28

29 New : Spectrum Type IV Water ice plus high sodium content Clusters of water molecules plus sodium No pure water clusters Na content: ~ 1 % 29

30 Der aktive Eismond Enceladus 30

31 Enceladus: Quelle von Ring-Staubteilchen passive source Enc. is bombarded by ring particles and interplanetary particles active source ice volcanoes

32 ENCELADUS and his dust environment Primary dust impact generates ejecta Impactor sources: A) Interplanetary dust B) E-Ring particle HILL SHERE OR/AND active dust ( volcanism ) sources Hill sphere: 530 km 500 km Cassini 32

33 Results Galileo: Dust Cloud around Ganymed : Moons as Dust Amplifiers H. Krüger 33

34 Staubbeschleuniger

35 The Accelerator Tank

36 The 2MV Accelerator

37 Die Staubquelle

38 Die Staubquelle

39 Eisenpulver Iron dust particles used in the lab, 0.1 to 2 micron in diameter

40 Das Staubangebot

41 Anwendung: Kalibration von Staubsensoren CIDA Stardust Cassini (CDA) Galileo MDC Nozomi

42 Staubeinschlag - Physik ( Taylor 100nm Ni on Cr with 360nm Au layer (E. Dust Collector Studies ( Stardust (Aerogel, Crater Studies

43 NASA Project Study: Dust Telescope on the Lunar Surface 43