Der Staubsensor der Cassini Mission Dr. 1
Forschungsaktivitäten Dr. Projekt Cassini Staubdetektor Entwicklung, Bau, Test, Flugsoftware Groundsoftware Kalibration Wissenschaftsplanung Missionsbetrieb Datenanalyse Neue Instrumententwicklung Andere Projekte Staubbeschleuniger 2
Optische Beobachtung: Zodiakallicht / Komet
Staub im Sonnensystem 4
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
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
Einschlag einer Kugel mit 4.6mm Alu, 7km/s auf 1.2mm Alu-Blech
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
HEOS 2
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
CDA Messbereich CDA findet 1 Staubpartikel in 1 km³ 12
Cosmic Dust Analyser An impact ionization detector 13
Rohdaten Einschlag IIT 13 Rs, 11 lat 14
Kalibration lg(m) = 10.0 + 2.9*y + 0.09*y² - 5.1*x - 0.135*x*y + 0.061*x² IIT impacts QT ( log(m ( x=lg(v ( y=lg(q ( log(q ( Log(v
Rohdaten Einschlag CAT 6Rs, 40 lat 16
Cassini CDA Massenspektrum eines nanometer großen Partikels mit v> 100 km/s
Messung der elektr. Ladung auf Staubteilchen 15 fc 21 Rs 5 lat 18
Wissenschaftsplanung 19
Wissenschaftsplanung : Kamera IR Spektrometer: 20
Cassini CDA Wissenschaftsplanung hell = große Fläche in Staubrichtung 21
Example: RPXing 2008-121 22
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
Staubeinschläge... 24
CDA impact rates 2004-200 to 2008-100 25
Staubdichte im Saturnsystem 26
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
Spectrum - Type III Type III Non-water Metallic signatures Presence of sulfur oxygen and carbon: metals are bound in minerals 28
New : Spectrum Type IV Water ice plus high sodium content Clusters of water molecules plus sodium No pure water clusters Na content: ~ 1 % 29
Der aktive Eismond Enceladus 30
Enceladus: Quelle von Ring-Staubteilchen passive source Enc. is bombarded by ring particles and interplanetary particles active source ice volcanoes
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
Results Galileo: Dust Cloud around Ganymed : Moons as Dust Amplifiers H. Krüger 33
Staubbeschleuniger
The Accelerator Tank
The 2MV Accelerator
Die Staubquelle
Die Staubquelle
Eisenpulver Iron dust particles used in the lab, 0.1 to 2 micron in diameter
Das Staubangebot
Anwendung: Kalibration von Staubsensoren CIDA Stardust Cassini (CDA) Galileo MDC Nozomi
Staubeinschlag - Physik ( Taylor 100nm Ni on Cr with 360nm Au layer (E. Dust Collector Studies ( Stardust (Aerogel, Crater Studies
NASA Project Study: Dust Telescope on the Lunar Surface 43