Quais ferramentas a sonda solar da Parker possui

Fonte: Biblioteca de imagens do espaço Bruce Murray

(Nota do tradutor: como nos comentários ao artigo anterior as perguntas "o que pode ser observado lá e como?") Foram perguntadas repetidamente, decidi traduzir adicionalmente o artigo sobre as ferramentas com as quais a Parker está equipada.

A sonda solar da Parker, projetada para operar em condições extremamente extremas, seguirá em direção à coroa solar, onde nenhuma nave espacial jamais esteve. A sonda coletará dados sobre campos elétricos e magnéticos e várias partículas usando quatro dispositivos principais, cada um dos quais é especialmente projetado para suportar altas temperaturas e radiação.

CAMPOS

(Investigação de campos eletromagnéticos, pesquisa de campo eletromagnético)


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O FIELDS foi projetado para analisar o que não pode ser visto a olho nu - os campos elétrico e magnético da atmosfera solar, seus parâmetros e configuração. A ferramenta permitirá registrar a ocorrência de ondulações e vórtices nas profundezas da heliosfera com resolução extremamente alta, possibilitando estabelecer a relação entre as características do campo e fenômenos como ondas de Rossby , ondas de choque na cabeça e reconexão magnética .

Os sensores FIELDS são cinco antenas de dois metros, quatro das quais se estendem além do escudo térmico e são expostas a uma temperatura de 1370 graus Celsius, de modo que são feitas de liga de nióbio. A quinta antena, localizada na “sombra” do aparelho perpendicular ao plano das outras, ajuda a construir uma imagem tridimensional das oscilações do campo elétrico na faixa de alta frequência. Graças a eles, a Parker pode coletar dados diretamente e a longas distâncias. As antenas "na luz" funcionam em dois modos diferentes, distinguindo separadamente os ventos solares "lentos" e "velozes" - os fluxos de partículas constantemente emitidos pelo Sol.

CAMPOS "detecta" os campos magnéticos com três magnetômetros, cada um do tamanho de um punho. Um magnetômetro de indução SCM (Search Coil Magnetometer), cuja tensão de saída varia com o fluxo magnético ao seu redor, rastreia a mudança no campo ao longo do tempo e dois magnetômetros MAGi e MAGo de porta de fluxo idênticos são usados ​​para estimar a magnitude do campo. Os MAGs serão usados ​​principalmente em partes da trajetória remota do Sol, onde o campo muda sem problemas, e o SCM, que realiza leituras de até dois milhões de vezes por segundo, será necessário em órbita baixa.

O FIELDS foi desenvolvido no Berkeley Space Research Laboratory da Universidade da Califórnia (pesquisador principal Stuart D. Bale).

WISPR

(O Imager de campo amplo para a Parker Solar Probe, câmera grande angular)


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O WISPR ou The Wide-Field Imager para Parker Solar Probe , com o qual é suposto obter imagens de grandes estruturas formadas pelo vento solar e pela coroa, é a única ferramenta de observação visual da Parker. Esse dispositivo, do tamanho de uma caixa de sapatos, foi projetado para fotografar ejeção de massa coronal (CMEs), jatos e outros efeitos da perda de matéria pelo sol. Como a sonda, mais cedo ou mais tarde, encontrará esses fenômenos diretamente, coletando dados usando outros sistemas, as fotografias são úteis para entender a relação entre os parâmetros medidos e a imagem observada.

Para evitar a exposição direta e fotografar a coroa, o WISPR será colocado atrás do escudo térmico, e uma pequena quantidade de luz que pode entrar na câmera devido à difração na borda do escudo ou ao reflexo em outras superfícies da sonda absorverá capuzes e telas especiais.

Como elemento sensível no WISPR, são utilizadas duas matrizes CMOS resistentes à radiação com pixels ativos , mais leves e que consomem menos energia que as matrizes CCD . Além disso, os raios cósmicos e outras partículas de alta energia atuam menos nessas matrizes, o que é muito importante nas proximidades do Sol. As lentes da câmera são feitas de vidro resistente à radiação BK7, usado em telescópios orbitais, além de serem protegidas da poeira cósmica.

O WISPR, bem como seu programa de experimentos associado, foram desenvolvidos no Departamento de Física Solar e no Heliosphere, Laboratório de Pesquisa Naval, Washington (pesquisador principal Russell Howard).

SWEAP

(Investigação de alfas e prótons de elétrons eólicos solares)


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A investigação SWEAP, ou Alphas e Prótons de Elétrons de Vento Solar , consiste em duas ferramentas complementares, o Solar Probe Cup, também conhecido como SPC, e o SPAN, também conhecido como Solar Probe Analyzers. Esses dispositivos permitem calcular com precisão o número de partículas mais características do vento solar - alfa (núcleos de hélio), beta (elétrons) e prótons - e também medir seus parâmetros, como velocidade, densidade de fluxo e temperatura, complementando assim nosso conhecimento da energia solar. vento e plasma coronário.

O SPC, também conhecido como copo de Faraday , é uma armadilha de metal para partículas carregadas montadas no vácuo e também deve suportar exposição prolongada ao sol, pois está localizado fora da borda do escudo térmico. Estruturalmente, é uma série de grades prontamente permeáveis, cada uma delas fornecida com alta voltagem de diferentes tamanhos para classificar as partículas por tipo e placas coletoras, que determinam as características das partículas que caem sobre elas. Além disso, as grades filtram o ruído de fundo, introduzindo um erro nas medições, como raios cósmicos e plasma fotoionizado. Provavelmente, durante a operação, os eletrodos esquentam cerca de 1600 graus Celsius, de modo que os isoladores das grades são feitos de safira. A cada segundo, o SPC faz 146 medições no plasma solar para determinar sua densidade, velocidade e temperatura.

O SPAN, por sua vez, é montado a partir de dois blocos, o SPAN-A e o SPAN-B, cada um com um setor de captura bastante amplo, permitindo detectar partículas que não são vistas pelo SPC. Cada partícula capturada por qualquer um dos blocos cai em uma espécie de labirinto de refletores e eletrodos que classificam o fluxo por carga e massa. O SPAN-A pode trabalhar com elétrons e íons, enquanto o SPAN-B pode funcionar apenas com elétrons.

O SWEAP foi amplamente desenvolvido como resultado da colaboração do Observatório Astrofísico Smithsonian em Cambridge, Massachusetts, e do Laboratório de Pesquisa Espacial da Universidade da Califórnia, Berkeley (pesquisador principal Justin Casper, Universidade de Michigan).

ISʘIS

(A Investigação Científica Integrada do Sol, Sistema Integrado de Pesquisa Solar)


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ISʘIS (pronunciado "isis", o círculo no meio é o símbolo astronômico do Sol) também é duas ferramentas interconectadas para o estudo abrangente de partículas solares em uma ampla faixa de energia. Usando o ISʘIS, pode-se estudar elétrons, prótons, íons - e descobrir de onde eles vieram, como eles aceleraram e como chegaram além dos limites do Sol. Os blocos do sistema são chamados EPI-Lo e EPI-Hi (EPI, Instrumento de Partículas Energéticas - uma ferramenta para estudar partículas de alta energia).

O EPI-Lo analisa o espectro de elétrons e íons, permitindo a liberação de carbono, oxigênio, néon, magnésio, silício, ferro e dois isótopos de hélio, He-3 e He-4 - este último pode ser verificado ao mesmo tempo devido à diferença característica entre eles várias hipóteses diferentes sobre a mecânica da aceleração de partículas pelo sol. O dispositivo lembra um ouriço do mar - uma cúpula octogonal, na qual existem 80 janelas, cada uma do tamanho de uma moeda pequena; Devido a isso, um amplo campo de visão é alcançado. Atrás de cada janela, há dois filmes compostos (carbono- poliimida- alumínio) e um detector de semicondutores na forma de uma placa de microcanal . Após colisão com cada filme, a partícula bate elétrons, que são capturados pela placa; Tendo determinado a quantidade de energia obtida após a colisão e o tempo de trânsito entre os filmes, pode-se determinar o tipo de partícula.

O EPI - Hi trabalha com partículas de maior energia que o EPI - Lo, e usa três sensores separados para isso, cada um dos quais é um conjunto de detectores camada por camada. Os detectores são feitos de camadas ultrafinas de silício e são divididos em segmentos, o que permitirá determinar a trajetória das partículas e reduzir o ruído de fundo. A identificação de partículas é realizada pela profundidade com que passa através das camadas e como cada uma ioniza. Supõe-se que o EPI-Hi nas áreas da órbita mais próxima do Sol possa identificar até cem mil partículas por segundo.

Graças ao trabalho conjunto desses dois subsistemas, o ISʘIS permitirá esclarecer os dados recebidos do SWEAP.

O programa ISʘIS é administrado pela Universidade de Princeton em Princeton, Nova Jersey (pesquisador principal David McComas), e os principais componentes da instalação foram produzidos no Laboratório Imperial de Física Aplicada. John Hopkins em Laurel, Maryland, e California Institute of Technology em Pasadena, Califórnia. O Instituto de Pesquisa Southwest, em San Antonio, Texas, e o Centro de Vôo Espacial da NASA, também fizeram uma enorme contribuição para a criação do ISʘIS. Goddard em Greenbelt, Maryland. O data center do ISʘIS estará localizado na Universidade de New Hampshire, em Durham.

Heliopsp

(As origens heliosféricas com Parker Solar Probe, natureza da heliosfera)

Não, este não é um dispositivo separado, mas um programa para estudar a natureza e a origem da heliosfera, que será liderada pela Universidade da Califórnia em Los Angeles (pesquisador principal Marco Valley).