Научное исследование спектрометра энергетических частиц Плутона
Инструмент на космическом зонде New Horizons
Расположение PEPSSI среди семи инструментов на New Horizons указано

Спектрометр частиц энергии Плутона ( PEPSSI ) — это прибор на космическом зонде New Horizons , летящем к Плутону и далее. Он предназначен для измерения ионов и электронов. [1] В частности, он предназначен для измерения ионов, выходящих из атмосферы Плутона во время пролета в 2015 году . [2] Это один из семи основных научных приборов на борту космического корабля. [2] Космический корабль был запущен в 2006 году, пролетел мимо Юпитера в следующем году и совершил пролет мимо Плутона в 2015 году, где PEPSSI смог записать и передать на Землю запланированные наборы данных. [3] [4]

PEPSSI разработан, чтобы помочь понять скорость потери атмосферы Плутона в космос, что, как считается, представляет собой потерю атмосферы кометы в открытый космос. [5] [1] Эти ионы смешиваются с окружающим солнечным ветром , который пролетал мимо Плутона. [4] Во время пролета PEPSSI ежедневно отправлял данные обратно на Землю. [6] Во время путешествия к Плутону PEPSSI также использовался для записи данных о межпланетной среде . [7] Данные о Юпитере и его магнитосферном хвосте также были собраны PEPSSI во время пролета этой планеты в 2007 году. [8] За пределами Плутона и в поясе Койпера PEPSSI может использоваться для изучения того, как солнечный ветер взаимодействует с межзвездным ветром, дополняя массив данных от Voyager, который также покинул Солнечную систему в том же направлении, что и траектория New Horizons. [9]

Одним из ожиданий, которое не было подтверждено PEPSSI, было то, что солнечный свет создаст большой пузырь ионизированных газов вокруг Плутона из его атмосферы. [10] PEPSSI обнаружил, что скорость атмосферных потерь составила всего 0,01 процента от ожидаемой, а область взаимодействия с солнечным ветром оказалась намного меньше, чем ожидалось. [10]

Дизайн

PEPSSI является одним из семи основных инструментов на New Horizons и, наряду с SWAP, предназначен для обнаружения ионов. [11] Ионы входят и проходят через две фольги, которые, проходя через эти фольги, хронометрируются, затем они попадают в твердотельный детектор. [11] Время пролета между двумя фольгами помогает определить массу частиц, а детектор измеряет энергию, и на основании этого можно определить состав частицы в пределах определенных параметров. [11] Прибор предназначен для «пробы» атмосферы Плутона, и его конструкция ориентирована на малый вес, низкую мощность и понимание природы атмосферных потерь от Плутона. [11]

PEPPSI — это компактное маломощное устройство для измерения ионов, относящееся к типу приборов, измеряющих время пролета [5]. Конструкция обнаруживает ионы от 10 кэВ до 1 МэВ в форме веера 160 градусов на 12 градусов. [1] Устройство имеет массу 1,5 кг (3,31 фунта) и может потреблять около 2,5 Вт электроэнергии. [1] Ионизированные частицы проходят через две микроканальные пластины , при этом время между этими обнаружениями регистрируется. [12] После прохождения через эту секцию находится твердотельный кремниевый детектор. [12] Конструкция позволила избежать использования магнитов для секции измерения времени пролета, что увеличило вес и/или экономию энергии для прибора. [13] Датчик и коллиматор прибора объединены в модуль датчика, который установлен на плате электронного стека. [14]

Поле зрения размером 160 на 12 градусов покрывается шестью детекторами, каждый с полем зрения размером 25 на 12 градусов. [12] Отметив, к какому детектору пришла частица, можно определить общее направление ее входа. [12]

Для соответствия требованиям по низкому энергопотреблению и весу устройство использовало специализированные интегральные схемы (ASIC). [7] Дополнительные решения по энергосбережению включали использование микроканальных пластин с низким током, недавно разработанный источник питания низкого напряжения и переработанную плату с схемой Fime-of-Flight с более высоким коэффициентом усиления и сниженным энергопотреблением. [14]

PEPSSI основан на приборе, который был на борту MESSENGER программы Discovery (орбитальный аппарат для изучения Меркурия, запущенный в 2004 г./закончился в 2015 г.), называемом спектрометром энергетических частиц. [12] PEPSSI дополняет фокус SWAP, который ориентирован на ионы с более низкой энергией. [12] В то время как PEPSSI измеряет ионы с энергией от 10 кэВ до 1000 кэВ, SWAP измеряет ионы от 25 до 7,5 кэВ. [12] Электронные детекторы PEPSSI способны измерять энергетическую электронику в диапазоне от 25 кэВ до 500 кэВ. Также присутствует алюминиевый слой для фильтрации протонов и ионов. [14]

PEPSSI имеет улучшенную конструкцию для снижения веса и энергопотребления, связанную с обнаружением электронов, с наследием, восходящим к 1980-м и 1990-м годам. [9] Прибор на MESSENGER был основан на приборе для предложений того периода для миссии по облету Плутона. [9] Конструкция может восходить к некоторому наследию инструментов 1980-х годов для обнаружения ионов. [15]

Технические характеристики

Характеристики: [1] [16]

  • Масса: 1,5 килограмма (3,31 фунта); 1475 граммов [16]
  • Потребляемая мощность: ~2,5 Вт
  • Поле зрения: 160°×12°
  • Диапазон детектирования энергии ионов: от 20 кэВ до 1 МэВ [17]

Смотрите также

  • MAVEN (орбитальный аппарат Марса, который также занимался изучением взаимодействия планетарной атмосферы со средой Солнечной системы)
  • Кома (кометная)
  • JEDI (детектор энергетических частиц на орбитальном аппарате Юпитера в 2010-х годах)
  • Эксперимент по распределению полярных сияний на Юпитере (приборы космического корабля обнаруживают ионы)
  • IS☉IS (детектор энергетических частиц на зонде Parker Solar Probe, запущенном в 2018 году к Солнцу)
  • Список тем New Horizons
  • Pepsi (похожее по названию название американского газированного напитка, также отправленного в космос на космическом челноке)
  • Пикап ионы

Ссылки

  1. ^ abcde McNutt, Ralph L.; Livi, Stefano A.; Gurnee, Reid S.; Hill, Matthew E.; Cooper, Kim A.; Andrews, G. Bruce; Keath, Edwin P.; Krimigis, Stamatios M.; Mitchell, Donald G. (октябрь 2008 г.). «Исследование научного спектра частиц Плутона (PEPSSI) в миссии New Horizons». Space Science Reviews . 140 (1–4): 315–385. arXiv : 0709.4428 . Bibcode : 2008SSRv..140..315M. doi : 10.1007/s11214-008-9436-y. ISSN  0038-6308. S2CID  121584795.
  2. ^ ab Talbert, Tricia (2015-03-25). "Космические аппараты и приборы". NASA . Получено 20 октября 2018 г.
  3. ^ Паскалидис, Николас; МакНатт, Ральф (январь 2010 г.). «ASIC для научного исследования спектрометра энергетических частиц Плутона в рамках миссии NASA New Horizons к Плутону» – через ResearchGate .
  4. ^ ab Gipson, Lillian (2015-07-01). «Цветные изображения New Horizons раскрывают два отчетливых лица Плутона». NASA . Получено 20 октября 2018 г.
  5. ^ ab L., McNutt, Ralph; E., Hill, Matthew; M., Lisse, Carey; Peter, Kollmann; Fran, Bagenal; M., Krimigis, Stamatios; J., McComas, David; A., Elliott, Heather; J., Wolk, Scott (ноябрь 2015 г.). «Побег из атмосферы Плутона: измерения на месте с помощью инструмента научного исследования спектрометра энергетических частиц Плутона (PEPSSI) на New Horizons и удаленные наблюдения с рентгеновской обсерватории Chandra». AAA/Division for Planetary Sciences Meeting Abstracts #47 . 47 : 105.09. Bibcode : 2015DPS....4710509M.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Гипсон, Лиллиан (2015-07-01). «Цветные изображения New Horizons раскрывают два отчетливых лица Плутона». NASA . Получено 27 октября 2018 г.
  7. ^ ab Paschalidis, Nicholas; McNutt, Ralph (2010-01-01). "ASIC для научного исследования спектрометра энергетических частиц Плутона в рамках миссии NASA New Horizons к Плутону". 38-я научная ассамблея Cospar . 38 : 3. Bibcode : 2010cosp...38.2235P.
  8. ^ Макнатт, Ральф Л.; Ливи, Стефано А.; Герни, Рид С.; Хилл, Мэтью Э.; Купер, Ким А.; Эндрюс, Г. Брюс; Кит, Эдвин П.; Кримигис, Стаматиос М.; Митчелл, Дональд Г.; Тоссман, Барри; Багенал, Фрэн; Болдт, Джон Д.; Брэдли, Уолтер; Деверо, Уильям С.; Хо, Джордж К.; Яскулек, Стивен Э.; Лефевр, Томас У.; Малкольм, Хорас; Маркус, Джеффри А.; Хейс, Джон Р.; Мур, Г. Тай; Перри, Марк Э.; Уильямс, Брюс Д.; Уилсон, Пол; Браун, Лоуренс Э.; Кустерер, Марта Б.; Вандегрифф, Джон Д. (2008). «Исследование научного спектра энергетических частиц Плутона (PEPSSI) в миссии New Horizons» (PDF) . Обзоры космической науки . 140 (1–4): 315–385. arXiv : 0709.4428 . Bibcode :2008SSRv..140..315M. doi :10.1007/s11214-008-9436-y. S2CID  121584795.
  9. ^ abc https://pds-ppi.igpp.ucla.edu/data/NH-P-PEPSSI-2-PLUTO-V3.0/DOCUMENT/pepssi_ssr.pdf [ пустой URL PDF ]
  10. ^ Келли Битти - Атмосфера Плутона сбивает с толку исследователей (25 марта 2016 г.) - Sky & Telescope Magazine
  11. ^ abcd "Технические характеристики полезной нагрузки". Pluto.jhuapl.edu . Получено 2022-06-09 .
  12. ^ abcdefg Рассел, CT (28.02.2009). Новые горизонты: разведка системы Плутон-Харон и пояса Койпера. Springer Science & Business Media. ISBN 9780387895185.
  13. ^ http://www.boulder.swri.edu/pkb/ssr/ssr-pepssi.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
  14. ^ abc Макнатт, Ральф (2009). Научное исследование Плутонического спектрометра энергетических частиц (PEPSSI) в миссии New Horizons . Дордрехт: Springer Netherlands. стр. 381.
  15. ^ Макнатт и др. - Научное исследование Плутонского спектрометра энергетических частиц (PEPSSI) в миссии New Horizons
  16. ^ ab "Payload". pluto.jhuapl.edu . Получено 2019-01-03 .
  17. ^ "ASIC для научного исследования спектрометра энергетических частиц Плутона в рамках миссии NASA New Horizons к Плутону". ResearchGate . Получено 03.01.2019 .
  • NASA - Инструменты New Horizons
  • Ссылка на данные о столкновении с Плутоном PEPSSI
  • Новые горизонты PEPSSI Pluto Encounter Калиброванные данные v3.0
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Исследование_научного_спектрометра_энергетических_частиц_Плутона&oldid=1167796689"