Энергетический нейтральный атом

редактировать
В Викиновости есть новости по теме:
Викиновости есть новости по теме:
Изображения ENA флуктуации кольцевого тока Земли во время геомагнитной бури, произошедшей 15–16 июля 2000 г. Изображения были использованы с использованием имеющегося прибора Нейтральный атом высокой энергии (HENA) на космическом корабле ИЗОБРАЖЕНИЕ.

Получение изображений энергетического нейтрального атома (ENA ), часто описываемое как «видение с помощью элементов », используемое технологией для создания глобальных изображений невидимых в случае явлений в магнитосфере планет и по всей гелиосфере, даже до ее внешней границы. Он составляет дальний край солнечной системы.

солнечный ветер состоит из разорванных на части элементов (называемых плазмой ), вылетающих из Солнца. В основном это водород, то есть голые электроны и протоны, а также другие типы ядер, в основном гелий. пространство между солнечными системами похоже, но они исходят от других звезд в галактике. Эти заряженные частицы могут быть перенаправлены магнитными полями ; например, магнитное поле Земли защищает нас от этих частиц. Время от времени некоторые из них становятся крупномасштабными электромагнитными полями. Все еще двигаясь очень быстро, они, как правило, движутся в основном по прямой линии под действием силы тяжести. Это так называемые энергетические нейтральные атомы . Изображения ENA на основе обнаружения энергичных нейтральных атомов.

магнитосфера Земли сохраняет атмосферу Земли и защищает нас от разрушающего клетки излучения. Этот регион «космической погоды » является местом геомагнитных бурь, которые нарушают работу систем связи и оказывает радиационную опасность для людей, путешествующих на самолетах (если и высота, и широта высокие) или на орбитальных космических аппаратах. Более глубокое понимание этого региона жизненно важно. Геомагнитные погодные системы с опозданием воспользовались снимками со спутника , которые занимаются само собой разумеющимся в прогнозировании погоды и космической физики, потому что их происхождение от магнитосферной плазмы создает дополнительную проблему невидимости.

защищает всю Солнечную систему от космических лучей, но настолько удалена, что только метод визуализации, такой как получение изображений ENA, может раскрыть ее свойства. Структура гелиосферы обусловлена ​​невидимым взаимодействием между солнечным ветром и холодным газом из межзвездной среды.

Создание космической плазмой ENA было предсказано, но их открытие было как преднамеренным, так и случайным. Хотя были предприняты некоторые ранние методы обнаружения, их сигнатуры также использовали противоречивые результаты ионных исследований в регионах. Ионные детекторы были использованы для дальнейших экспериментов по обнаружению ENA в других областях с соответствующим содержанием. Однако разработка детекторов ENA повлекла за собой преодоление препятствий как в скептицизме, так и в технологии.

Хотя ENA наблюдались в космосе с 1960-х по 1980-е годы, первая специализированная камера ENA не использовалась до 1995 года на шведском Спутник Астрид-1 для изучения магнитосферы Земли.

Сегодня специализированные инструменты ENA предоставили подробные магнитосферные изображения Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна. Снимки Сатурна, сделанные Кассини, показали уникальную магнитосферу со сложными взаимодействиями, которые еще предстоит полностью объяснить. Три специализированные камеры ENA миссии IMAGE наблюдали за магнитосферой Земли в период 2000–2005 годов, в то время как миссия TWINS, запущенная в 2008 году, обеспечивает получение стереоизображения ENA магнитосферы Земли с использованием одновременных изображений с двух спутников.

Первые изображения гелиосферы. Граница, опубликованная в октябре 2009 года, была проведена приборами ENA на борту космических аппаратов IBEX и Cassini. Эти изображения очень интересны, потому что они бросают вызов теориям об этом регионе.

Содержание

  • 1 Создание ENA
    • 1.1 Обмен заряда
    • 1.2 Виды ENA
    • 1.3 Фоновые газы
    • 1.4 Энергия
  • 2 Изображение магнитосферы ENA
    • 2.1 Магнитосфера Земли
      • 2.1.1 Обнаружение ENA в магнитосфере Земли
    • 2.2 Планетарная и другие магнитосферы
      • 2.2.1 Земля Луна
      • 2.2.2 Меркурий
      • 2.2.3 Венера
      • 2.2.4 Марс
      • 2.2.5 Юпитер
      • 2.2.6 Сатурн
      • 2.2.7 Титан
      • 2.2.8 Уран и Нептун
  • 3 Гелиосферные изображения ENA
  • 4 Вспышки / CME
  • 5 Инструменты ENA
    • 5.1 Камеры ENA средней и высокой энергии
      • 5.1.1 Коллиматор
      • 5.1.2 Отражение фотонов и время пролета (TOF)
      • 5.1.3 Энергия
      • 5.1.4 Масса
      • 5.1.5 2D и 3D изображения
    • 5.2 Энергосберегающие камеры ENA
    • 5.3 Будущее
  • 6 Важность для Земли
  • 7 Примечания
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Внешние ссылки

Создание ENA

Самый распространенный ион в космической плазме - это ион водорода. - голый протон без возбудимых электронов, испускающий видимые фотоны. Случайной видимости других плазмы недостаточно для визуализации. ENA возникает при перезарядке столкновения между горячими ионами солнечной плазмы и холодным нейтральным фоновым газом. Эти процессы перезарядки достигаются с высоким достижением в планетных магнитосферах и на краю гелиосферы.

Обмен заряда

Горячая плазма ион «крадет» заряд у холодного нейтрального атом, чтобы стать E нервным N эвтральным A томом (ENA )

В столкновение с перезарядкой между ионом плазмы высокой энергии и холодным нейтральным атомом ион «отдает» электроны через нейтральный атом, образуя холодный ион и энергетический нейтральный атом (ENA).

I1+ A 2 → A 1 + I 2

где

  • I1ионные плазмы
  • A2фоновый нейтральный атом (более низкая энергия)
  • A1энергетически нейтральный атом (ENA)
  • I2нижний энергетический иона

Виды 1 и 2 могут быть одинаковыми или разными, и возможен обмен двумя электронами, например,

ENA оставляет перезарядку по

H + H → H + H. Протон-водородная перезарядка. or. He + He → He + He. перезарядка альфа-гелия.

Из- за заряд нейтральности результирующий ENA подвержен толь гравитационным силам. зывает влияние гравитации, обычно можно игнорировать, что ENA поддерживает вектор импульс исход плазменного иона до взаимодействия.

Некоторые ENA являются теряются при дальнейшей перезарядке, столкновении электронов и фотоионизации, но очень большие расстояния в космосе без помех.

Хотя рекомбинация плазмы и ускорение нейтральных элементов, солнечная гравитация также может вносить вклад в популяцию ENA при определенных условиях, большой из альтернативных факторов создания поток из межзвездного газа, где нейтральные частицы из локального межзвездного пространства проникает в гелиосферу со скоростью со скоростью, что также классифицирует их как ENA.

Виды ENA

Столкновения протон-водородной перезарядки являются важными процессами в космосе. плазмы, потому что Водород является наиболее распространенным средством как плазмы, так и фоновые газы и перезка водорода при высоких скоростях с небольшим обменом импульсов.

В общем, только несколько обменом. разновидностей важны для образования ENA, а именно водород, гелий, кислород и сера :

  • Атомарный водород доминирует в среде нейтральных частиц Земли на высотах от От 600 км до 1000 км (солнечный минимум - максимум.)
  • Межзвездный и солнечный ветер в основном из протонов, при этом солнечный ветер также содержит ~ 5% альфа-частиц (He)
  • Гелий и кислород являются важными частями Земли.
  • Планетная магнитосферная плазма состоит в основном из протонов с небольшим количеством гелия и кислорода.
  • Магнитосфера Юпитера также содержит ионы серы, из-за вулканической активности его спутник Ио.

Фоновые газы

Соответствующие нейтральные газами являются:

Энергии

Энергии ENA классифицируются в соответствии с приборами, а не ENA

ENA обнаруживаются повсюду в космосе и напрямую наблюдаются при энергиях от 10 эВ до более чем 1 M эВ. Их энергия описана больше применительно к инструментам, используемым для их обнаружения, чем к их происхождению.

Ни один анализатор отдельных частиц не может охватить весь энергетический интервал от 10 эВ до более 1 M эВ. Инструменты ENA примерно делятся на группы с низкими, средними и высокими уровнями, которые могут быть произвольными и сообществу от автора к автору. Показано на графике вместе с диапазоном энергии для трех устройств спутника ИЗОБРАЖЕНИЕ:

  • инструмент энергии, HENA, измеряющий энергию 10–500 кэВ для исследования Земли кольцевой ток ;
  • средний прибор ENA, MENA, измеряющий 1–30 кэВ, для исследования плазменного слоя ; и
  • прибор с низким ENA, измеряющий от 10 до 500 эВ, для изучения ионосферного источника, истекающего из полярной шапки.

Атомы обычно считают ENA, если они имеют кинетическую энергию явно выше, чем достигается с помощью типичных термодинамических может планетарных атмосферного воздуха, которые обычно превышают 1 эВ. Эта классификация в некоторой степени произвольна, поскольку обусловлена ​​нижними пределами измерительных приборов ENA. Ограничения высокого уровня накладываются как методы измерения, так и по научным причинам.

Получение изображений ENA магнитосферы

Магнитосферы формируются потоком плазмы солнечного ветра вокруг планет с внутренним магнитным полем (Меркурий, Земля, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун ), хотя планеты и луны, лишенные магнитных полей, могут иногда образовывать плазменные структуры, подобные магнитосфере. Ионосферы слабомагниченных планет, таких как Венера и Марс, используют токи, которые частично отклоняют поток солнечного ветра вокруг планеты.

Хотя магнитосферная плазма имеет очень низкую плотность; например, вблизи спутника Юпитера, Европы давление плазмы составляет около 10 бар, по сравнению с 1 бар на поверхности Земли, и оно отвечает за динамику магнитосферы и выбросы. Например, геомагнитные бури вызывают серьезные нарушения в земных кабельных системах связи, навигационных системах и распределении электроэнергии.

Напряженность и ориентация магнитного поля по отношению к потоку солнечного ветра определяют форму магнитосферы. Обычно оно сжимается на дневной стороне и вытягивается на ночной.

Магнитосфера Земли

Магнитное поле Земли доминирует над земной магнитосферой и не позволяет солнечному ветру ударить нас в лоб. Считается, что из-за отсутствия большого защитного магнитосферы Марс потерял большую часть прежних океанов и атмосферы прямого воздействия солнечного ветра. Считается, что Венера с ее атмосферой потеряла часть своей воды в большой степени в космосе в большой степени из-за абляции ветра.

Данные ISEE 1 подтвердили концепцию картографирования магнитосферы ENA в 1982 году.

Понимание магнитосферы стало важным событием пагубного осознания геомагнитных воздействий, вызванных солнечными корональными выбросами массы, особенно в годы высокой солнечной активности. Помимо давно известных последствий для земных систем кабельной связи, приложения связи, радиовещания, навигации и безопасности все больше зависит от спутников. Большинство этих спутников находятся в пределах защитной магнитосферы. Есть также радиационная опасность для людей, путешествующих на больших полярных высотах или находящихся на орбите космических кораблей. Многие страны, включая США, предоставляют услуги бурения космической погоды, сообщающие услуги или прогнозируемые геомагнитные скважины, солнечные радиационные бурях и отключение радиосвязи.

Обнаружение ENA в магнитосфере Земли

Первый специализированный инструмент ENA был запущен на зондирующую ракете Nike - Tomahawk из форта Черчилль, Манитоба, Канада. За этим экспериментом последовал запуск прибором носителе «Джавелин» в 1970 году на высоте 840 км на острове Уоллопс у побережья Вирджинии. В 1972 и 1973 годах наличие сигнатур ENA объяснило несоответствие в измерениях со спутников IMP-7 и 8.

Данные ENA со спутника NASA / ESA ISEE 1 позволили построить первое глобальное изображение шторма. в 1982 году. Это был прорыв, проложивший путь к использованию ENA в качестве мощного метода визуализации. ENA также были обнаружены во время магнитной бури 1982 года прибором SEEP на космическом корабле NASA S81-1. В 1989 году популяция экзосферена вокруг Земли была тщательно изучена спутником NASA Dynamic Explorer (DE-1).

Запущенный в 2008 году, NASA TWINS в настоящее время использует детекторы ENA на спутниках-близнецах для получения трех -D-изображения магнитосферы Земли

На спутнике NASA CRRES 1991 г. был запущен прибор со специальным каналом обнаружения ENA высокой энергии. Более сложный прибор для измерения частиц высоких энергий запущен на космическом корабле НАСА / ИСАС GEOTAIL в 1992 году, предназначенном для наблюдения за магнитосферой Земли. Осадки ENA можно изучать с низкой околоземной орбиты, и они были измерены "со стороны" с помощью CRRES и шведских спутников ASTRID 1995 года.

В новом тысячелетии ENA Imaging вступила в свои права. Обширные и подробные наблюдения магнитосферы Земли были выполнены с помощью трех инструментов ENA на борту миссии NASA IMAGE в период с 2000 по 2005 год. В июле 2000 года во время геомагнитной бури был сделан набор изображений кольцевого тока Земли, полученных с помощью ENA.. (См. Изображение вверху страницы.) Шторм был вызван быстрым выбросом корональной массы, который произошел от Солнца 14 июля 2000 г. и прибыл на Землю на следующий день.

Запущенный в 2008 году NASA TWINS Mission (два широкоугольных спектрометра нейтрального атома с визуализацией) обеспечивает возможность стереоскопического изображения магнитосферы. Создавая изображения ENA в широком диапазоне энергий (~ 1–100 кэВ) с помощью идентичных инструментов на двух широко разнесенных высотных и наклонных космических аппаратах, TWINS создает трехмерную визуализацию и разрешение крупномасштабных структур и динамики в магнитосфере.

Планетарные и другие магнитосферы

Магнитосферы других планет изучались с помощью пролетных космических аппаратов, орбитальных аппаратов, посадочных устройств и наблюдений с Земли.

Луна Земли

В феврале 2009 года прибор ESA SARA LENA на борту индийского Chandrayaan-1 обнаружил водородные ENA , распыленные с поверхности Луны протонами солнечного ветра. Прогнозы были таковы, что все столкнувшиеся протоны поглощаются лунным реголитом, но по пока неизвестной причине 20% из них в виде низкоэнергетических водородных ENA. Предполагается, что поглощенные протоны могут образовывать воду и гидроксилы во взаимодействии с реголитом. У Луны нет магнитосферы.

Меркурий

Запущенная в 2018 году миссия ESA BepiColombo включает инструменты ENA для дальнейшего изучения происхождения, структуры и динамики магнитного поля Меркурия. Инструмент LENA будет напоминать инструмент SARA, отправленный на Луну Земли. Помимо магнитосферных ENA, ожидается также распыление с поверхности Меркурия.

Венера

Запущенный в 2005 году космический аппарат ESA VEX (Venus Express ) ASPERA (анализатор энергетических нейтральных элементов) из двух единиц детекторов ENA. В 2006 г. были получены впечатления солнечного ветра с верхними слоями атмосферы Венеры, полученные с помощью ENA.

Марс

Запущенный в 2003 г., ESA MEX (Mars Express ) прибором ASPERA были получены изображения солнечного ветра, связанные с верхними слоями марсианской атмосферы. Наблюдения 2004 г. показывают плазму солнечного ветра и ускоренные ионы очень глубоко в ионосфере, до 270 км. над дневной поверхностью планеты - свидетельство атмосферной эрозии солнечным ветром.

Юпитер

Прибор GAS на спутнике ESA / NASA Ulysses, запущенный в 1990 году, предоставил уникальные данные о характеристиках межзвездного гелия и ENA, испускаемые тором Иоанн Юпитера. Во время пролета Юпитера в 2000 году NASA / ESA / ASI Cassini INCA подтвердил наличие тора нейтрального газа, связанного с Европой. Снимки Кассини ENA также показали, что в магнитосфере Юпитера преобладают атомы водорода в диапазоне от нескольких до 100 кэВ. Атомы испускаются из атмосферы нейтральных газовых торов внутренних галилеевых спутников. Также была обнаружена популяция более тяжелого животного, что указывает на значительный выброс кислорода и / или серы из магнитосферы Юпитера.

Сатурн

Первая специализированная камера ENA была запущена на NASA / ESA / ASI. Миссия Кассини, запущенная в 1997 году для изучения магнитосферы Сатурна.

Измерения основного радиационного пояса Сатурна начинались на высоте 70 000 км от его поверхности и доходили до 783 000 км.. Кассини также обнаружил ранее неизвестный внутренний пояс около его поверхности толщиной около 6000 км.

Сатурна Динамика сильно отличается от земной. Плазма вращается вместе с Сатурном в своей магнитосфере. Сильное магнитное поле и быстрое вращение Сатурна показывает сильное вращательное электрическое поле, которое ускоряет плазму в его магнитосфере, пока она не достигает скорости вращения, близкой к скорости вращения планеты. В этом очень высокостном потоке наблюдалось сложное взаимодействие между плазмой и атмосферным воздухом Титана.

Титан

MIMI-INCA ENA Кассини Инструмент много раз наблюдал Титан, обнаруживая себя магнитосферного взаимодействия с плотной атмосферой Титана.

Титан, погруженный в быстро движущийся поток плазмы, окружающий Сатурн, показан с усиленным ENA на его задней стороне. ENA, произведенные на передней стороне, перемещаются от камеры.

Было проведено несколько исследований по излучению ENA Титана.

Уран и Нептун

НАСА Вояджер 2 воспользовался своей орбитой, чтобы исследовать Уран и Нептун, единственный космический корабль, который когда-либо делал это. В 1986 году космический аппарат обнаружил уранское магнитное поле, которое одновременно является большим и необычным. Более подробное расследование еще не проведено.

Гелиосферное изображение ENA

Гелиосфера представляет собой полость, образованную солнечнымром, поскольку он давит наружу против давления местного межзвездная среда (ЛИЗМ). Солнечный ветер представляет собой плазму, он заряжен и уносит с собой магнитное поле Солнца. Таким образом, гелиосферу можно представить как магнитосферу Солнечной системы. Край гелиосферы находится далеко за пределами орбиты Плутона, где уменьшение давления солнечного ветра останавливается давлением LISM.

Возможное объяснение яркой ленты Эмиссия ENA, как видно на карте IBEX, заключается в том, что галактическое магнитное поле формирует гелиосферу, когда оно накрывает ее. Лента, по-видимому, образована выравниванием магнитных полей в нашей гелиосфере.

. Фоновый нейтральный газ для образования ENA на границе гелиосферы происходит в основном из межзвездного газа, проникающего в гелиосферу. Незначительное количество поступает от нейтрализации межпланетной пыли солнечным ветром около Солнца. Границы гелиосферы невидимы и колеблются. Хотя плотности невелики, огромная толщина гелиооболочки делает его доминирующим элементом ENA, помимо планетных магнитосфер. Из-за сильных характеристик модели ENA от свойств гелиосферы, методы получения изображений на расстоянии ENA обеспечивает представление о структуре и динамике гелиосферы, недостижимое никакими другими средствами.

Первый проблеск этого вида был объявлен в Октябрь 2009 года, когда НАСА Миссия IBEX вернуло первое изображение неожиданной ленты ENA на краю гелиосферы. Результаты выявили ранее непредсказуемую «очень узкую ленту, которая в два-три раза ярче, чем что-либо еще в небе» на краю гелиосферы, которая не была обнаружена Вояджером 1 и Вояджером 2 в регионе. Эти результаты действительно впечатляют, поскольку они не соответствуют существующей теоретической модели этой области.

Кассини также сделал изображения гелиосферы, полученные с помощью ENA, и его результаты дополняют и расширяют выводы IBEX, позволяя ученым построить первые комплексные карты звездного неба гелиосферы. Предварительные данные Кассини предполагают, что гелиосфера, возможно, не имеет кометоподобной формы, предсказываемой существующими моделями, но ее форма может быть больше похожа на большой круглый пузырь.

Оценки размера гелиосферы варьируются от 150 до 200 AU. Считается, что "Вояджер-1 " прошел терминирующую ударную волну гелиосферы в 2002 г. на приблизительной скорости. 85 - 87 астрономических единиц, в то время как «Вояджер-2» прошел терминирующий шок в 2007 году примерно на уровне 85 а.е. Другие помещают ударную нагрузку на среднее расстояние ≈100 а.е. Время солнечный ветер изменяется в 2 раза в течение 11-летнего солнечного цикла, будут изменения в размере и форме гелиосферы, известные как «дыхание» гелиосферы.

Огромные расстояния означают, что нам никогда не удастся накопить большое количество измерений на месте различных слоев гелиосферы. Вояджеры 1 и 2 заняли 27 лет. и 30 лет. соответственно, чтобы прийти к завершающему шоку. Стоит отметить, что на больших расстояниях до объекта одновременно излучаемые с высокой энергией (скоростью) и более медленные ENA будут обнаруживаться в разное время. Эта разница во времени рассматривается от 1–15 минут наблюдений за магнитосферой Земли с высотного космического корабля до более года для получения изображений границы гелиосферы с орбиты Земли.

Вспышки / CME

В 2006 году появился совершенно другой источник ENA. Космический аппарат STEREO обнаружил нейтральные атомы водорода с энергиями в диапазоне 2–5 МэВ от вспышки / CME SOL2006-12-05. Эти частицы не были обнаружены прибором, предназначенным для наблюдения за ENA, но было достаточно дополнительных данных, чтобы сделать наблюдение достаточно однозначным. Ускорение ENA без их ионизации было затруднительным, поэтому разумная интерпретация состоит в том, что протоны SEP от вспышки / CME смогли добиться однозарядные He и He-подобные атомы в солнечном ветре, а преобразовать и продолжить без магнитных эффекты. Таким образом, частицы прибыли раньше самих протонов SEP, вынуждены следовать по спирали Паркера. Хотя никакое другое событие не было обнаружено таким образом, вероятно, могло бы и в принципе было бы возможно предоставить существенную информацию о процессах, вовлеченных в ускорение и распространение SEP.

Инструменты ENA

Хотя исследование ENA обещало улучшить понимание глобальных магнитосферных и гелиосферных процессов, его продвижение было затруднено из-за изначально огромных экспериментальных трудностей.

В конце 1960-х первые попытки прямого измерения ENA выявили связанные с этим трудности. Потоки ENA очень слабые, иногда менее 1 частицы на см в секунду, обычно появляются посредством вторичной электронной эмиссии при контакте с твердой поверхностью. Они используют ультрафиолетовое излучение и крайнее ультрафиолетовое (EUV) излучение с потоками в 100 раз больше, чем производят аналогичные излучения.

IMAGE HENA M ission H igh Energy N нейтральный A том-камера. Подобно инструменту Cassini INCA.

В идеале инструмент ENA также должен:

  1. предотвращать проникновение заряженных частиц;
  2. подавлять фоновый свет (фотоны), особенно УФ- и EUV-излучение
  3. измерять массу и энергию входящих ENA
  4. определять траектории входящих ENA
  5. измерять потоки ENA от 10 до 10 на см на стерадиан в секунду
  6. измерять ENA в диапазоне энергии от нескольких эВ до>100 кэВ

Проблема дистанционного зондирования с помощью ENA заключается в объединении масс-спектрометрии с получением потоков слабых частиц в рамках строгих ограничений, накладываемых приложений на космический корабль.

Среда и Камеры ENA с высокой энергией

Очень рано стало ясно, что для достижений инструменты должны специализироваться на определенных энергиях ENA. Далее в очень упрощенном виде описывается типичная функция прибора для прибора с высокой (HENA) или средней (MENA) энергией, с отмеченными отличиями. На прилагаемой иллюстрации изображена камера HENA, использовавшаяся в миссии НАСА IMAGE, описание, которое следует ниже, наиболее похоже на инструменты миссии IMAGE.

Коллиматор

Набор электростатических пластин отклоняет заряженные частицы и прибор коллимирует пучок нейтральных чисел на несколько градусов.

Отклонение фотонов и время пролета (TOF)

HENA : TOF определяет требование обнаружения совпадений, которое также оказывается эффективным при устранении фонового шума фотонов. ENA проходит через тонкую пленку к детектору энергии частиц с почти полностью сохраненной энергией. В то же время электроны, рассеянные вперед от пленки, электростатически отклоняются к детектору для создания пускового импульса. ENA, прибывающий к своему твердотельному детектору (SSD), создает конечный импульс, его положение удара определяет его траекторию и, следовательно, длину пути. Сигналы пуска и останова позволяют определить TOF.

Если электроны рассеиваются входящими фотонами, никакой ENA не будет обнаружен для создания стоп-импульса. Если в течение установленного времени, соответствует энергии ожидаемых частиц, импульс остановки не обнаруживается, импульс запуска отбрасывается.

MENA : ENA средней энергии теряют слишком много энергии, проникая в пленку, используемую в приборе HENA. Требуемая более тонкая пленка будет уязвима для повреждений падающим УФ и EUV. Таким образом, фотоны не попадают в прибор с помощью золотой дифракционной решетки. На тыльной стороне закреплена сверхтонкая углеродная пленка. ENA проходит через решетку и пленку, чтобы воздействовать на твердотельный детектор (SSD), рассеивая электроны и позволяя определять длину пути и время пролета, как для HENA, указанного выше.

Зная длина пути и время пролета, можно определить скорость.

Энергия

Твердотельный детектор (SSD), на который воздействует ENA после прохождения через фольгу, регистрирует свою энергию. Небольшие потери энергии из-за прохождения через фольгу компенсируются калибровкой прибора.

Масса

Зная энергия и скорость, частицы могут рассчитать по формуле энергию = mv / 2. В качестве альтернативы, количество обнаруженных рассеянных электронов также может служить для измерения массы ENA.

Требования к разрешающей способности по массе обычно скромные, требуя различать не более чем водород (1 а.е.м.), гелий (4 а.е.м.) и атомы кислорода (16 а.е. м.) с серой (32 а.е.м.) также ожидаются в магнитосфере Юпитера.

2D и 3D изображения

Обычно получение изображений с вращающегося космического корабля обеспечивает второе измерение направления. Благодаря объединению синхронизированных наблюдений с двух разных спутников становится возможным создание стереоизображений. С нетерпением ждем результатов миссии TWINS.

Камеры ENA с низким энергопотреблением

Хотя коллиматор похож, в приборах с низким энергопотреблением, таких как NASA GSFC LENA, используется метод снятия фольги. Падающие ENA взаимодействуют с поверхностью, такой как вольфрам, для генерации, которые затем анализируются ионным спектрометром.

Из-за обнаружения объектов , распыленных с поверхности Луны, а также более легких ENA, ESA LENA на Chandrayaan-1 включает масс-спектрометр, предназначенный для определения более тяжелых масс, включая натрий, калий и железо.

будущее

По состоянию на 2005 год в общей сложности было задействовано только шесть детекторов ENA. Запуск приборов на борту в миссиях TWINS и IBEX довел их общее количество до девяти в 2009 году - увеличение на 50% всего за 4 года. Наблюдение космической плазмы с использованием изображений ENA - это новая технология, которая наконец-то вступает в свои права.

Еще нужно несколько улучшений, чтобы усовершенствовать технику. Хотя угловое разрешение теперь уменьшилось до нескольких градусов, и можно разделить разные виды, одной из проблем является расширение диапазона энергий примерно до 500 кэВ. Этот диапазон высоких энергий покрывает большую часть давления плазмы внутренней магнитосферы Земли, а также некоторые из радиационных поясов с более высокими энергиями, поэтому он желателен для использования изображений наземной ENA.

Для ENA с более низкой энергией, ниже 1 кэВ, изображение совершенно разные методы на спектроскопический анализ, оторванном от поверхности падающим ENA. Для получения изображения магнитосферы Меркурия потребляются улучшения в измерении субкэВ из-за меньшего магнитного поля и меньшей геометрии.

Важность для Земли

Дополнение к очевидным интеллектуальным преимуществам. Благодаря более глубокому пониманию нашей космической среды, есть много практических примеров для расширения наших знаний о космической плазме.

Гелиосфера является защитным коконом для Солнечной системы, так же как магнитосфера Земли является защитным коконом для Земли. Понимание поведения космической плазмы, улучшенное ENA, улучшает понимание этих защитных механизмов.

Без магнитосферы подверглась прямой бомбардировке солнечным ветром и, возможно, не смогла бы удерживать атмосферу. Это, а также повышенное воздействие солнечного излучения означает, что жизнь на Земле в том виде, в каком мы ее знаем, была бы невозможна без магнитосферы. Точно так же гелиосфера защищает Солнечную систему от большинства космических лучей, которые в противном случае наносят ущерб, а остальные отражаются магнитосферой Земли.

Хотя большинство спутников на орбите защищены магнитосферой, геомагнитные бури вызывают токи в проводниках, которые нарушают связь как в космосе, так и в кабелях на земле. Лучшее понимание магнитосферы и кольцевого тока и его взаимодействия с солнечным ветром во время высокой солнечной активности позволит нам лучше защитить эти активы.

Астронавты, выполняющие миссии в дальний космос, не будут иметь защиты Земли, поэтому понимание факторов, которые могут повлиять на их воздействие космических лучей и солнечного ветра, имеет решающее значение для пилотируемых космических исследований.

Примечания

Астрономы измерять расстояния в пределах Солнечной системы в астрономических единицах (AU). One AU equals the average distance between the centers of Earth and the Sun, or 149,598,000 km. Pluto is about 38 AU from the Sun and Jupiter is about 5.2 AU from the Sun. One light-year is 63,240 AU.

See also

References

External links

Последняя правка сделана 2021-05-19 10:29:14
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте