iPon Cikkek

Rövidesen eléri a Jupitert a Juno nevű űrtank

Dátum | 2016. 06. 26.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Július 4-én a NASA Juno nevű, napenergiával működő űrszondája 4667 kilométerre közelíti meg a Jupiter legfelső felhőrétegét. Az űreszköz, amely jelenleg nagyjából 9 millió kilométerre van célpontjától, 10 nap múlva 35 percre begyújtja fő hajtóművét, hogy elnyújtott poláris pályára álljon a gázóriás körül, közben sorozatosan közelebb haladva el a bolygó mellett, mint bármely más ember alkotta eszköz. A küldetés célja a Jupiter felső felhői alá való bepillantás, illetve a bolygó eredetének, szerkezetének, légkörének és mágneses terének vizsgálata. A Jupiterhez való megérkezést követő két év alatt az űrszonda 37-szer fogja megközelíteni a bolygót, amelyet eddig a legközelebbről – 43 ezer kilométerről – a Pioneer–11 űrszonda vizsgált meg 1974-ben. (Leszámítva a Galileót és annak légköri szondáját, amelyek küldetésük végén 2003-ban, illetve 1995-ben beléptek a Jupiter atmoszférájába). A Juno még csak a második űreszköz lesz ez utóbbi szonda után, amely pályára áll a Jupiter körül, és a szakértők a Galileo-küldetésből tanulva alaposan felkészültek a várható nehézségekre. A Jupitert közelről vizsgálni ugyanis nem egyszerű feladat. A Földnél 1300-szor nagyobb bolygó ugyanis rendkívül erős magnetoszférával rendelkezik. Ez vélhetően a fém magnak, a bolygó felső légkörében található hidrogénrétegnek és a Jupiter gyors forgásának köszönhető. A bolygó mindössze 10 földi óra alatt fordul meg tengelye körül, így a gyorsan forgó, nagynyomású hidrogénréteg és a mag olyan erős mágneses mezőt gerjeszt, hogy a planétát közel fénysebességgel száguldó elektronok, protonok és ionok veszik körbe.
A Jupiter közvetlen környezete ezért központi csillagunkon kívül a Naprendszer legbarátságtalanabb vidékének számít, ami a sugárzást illeti. A magnetoszférában közel száguldozó részecskék folyamatosan problémákat okozott a Galileo szonda működésében, amint az 700 ezer kilométernél jobban megközelítette a bolygót. Az ennél sokkal közelebb merészkedő Juno fejlesztői már tudatosan készülhettek erre a megmérettetésre, és az intenzív sugárzás mind a szonda, mind annak pályája tervezése során meghatározó szempont volt. A NASA és a Lockheed Martin mérnökei által közösen létrehozott űreszköz fejlesztői szerint leginkább egy tankhoz hasonlítható, azonban önmagában ez is kevés lenne a sikerhez. A Jupiter körül kavargó és egymással ütközve még több energiára szert tevő részecskék jelentős része szubatomi méretű, így a legtöbb anyag nem jelent akadályt számukra, ha pedig bejutnak az elektromos rendszerekbe, onnan atomokat kiütve gyorsan tönkreteszik az áramköröket, magyarázza Kevin Rudolph, a Lockheed Martin munkatársa. Az első és legfontosabb lépést a Juno rendszereinek megóvására az intenzív sugárzásban töltött idő limitálása jelenti. Mivel az egyenlítői régióban a legrosszabb a helyzet, a pálya poláris és elliptikus volta egyaránt segít ezt elérni. A Juno minden megközelítés során az északi, gyengébb sugárzású részeken fog alábukni, hogy az egyenlítőnél már a sugárzási övek alatt repülhessen, majd miután a déli sarki régió közelében ismét átlépi a magnetoszférát, eltávolodik a bolygótól, hogy erőt gyűjtsön a következő körre, és hazasugározza a begyűjtött adatokat. A Lockheed Martin a Mars Reconnaissance Orbiter mintájára készítette el a Juno terveit, a Mars körül azonban jóval gyengébb a sugárzás, mint a Jupiter közelében, így a csapatnak komoly módosításokat kellett eszközölni. A Juno rendszereinek javát így vékony ólomköpeny borítja, amelyet még a nagyenergiájú részecskék is nehezen ütnek át. A mérnökök másik biztonsági húzása az elektromos alkatrészek méretének megnövelése volt. Ahogy Rudolph mondja, ha egy tranzisztor mindössze öt atomból áll, és a sugárzás ebből egyet kilök, rögtön 20 százalékkal csökken a működőképesség. Ha viszont ugyanezt az alkatrészt 500 atom építi fel, egy bejövő részecske sokkal kisebb kárt tud csinálni.
Ezen stratégiák révén a Juno 500 Sievert nagyságú sugárdózis átvészelésére képes, ami azonban még mindig csak töredéke a teljes küldetés során összesen várható, nagyjából 200 ezer Sievert terhelésnek. Annak biztosítása érdekében, hogy a létfontosságú rendszerek minél tovább működőképesek maradjanak, ezeket egy speciális dobozban helyezték el a fejlesztők. Az elektronika nagy részét így minden oldalról másfél centiméter vastag titánfalak védik a legnagyobb energiájú részecskéktől. Mindent ugyanakkor nem lehetett a közel egy méter széles titánkockába zárni, hiszen a napelemek, a kamerák és más szenzorok nem sok hasznot hoznának ilyen módon. Ezek tehát, valamint az eszközöket a doboz belsejével összekötő kábelek kívülre kerültek, és szintén speciális védelemmel vannak ellátva. Az egyik napelemszárny végén helyet kapó csillagkövető kamerát például, amely az űrszonda navigációjában játszik kulcsszerepet, egy 3 centiméter vastag sugárpajzs veszi körül, amely kizárólag ott van megnyitva, ahol a kamera kinéz. A főkamera, a JunoCam védelmét hasonlóan igyekeztek biztosítani a kutatók, akik még így is csak remélni tudják, hogy a rendszer legalább az első nyolc megközelítés alatt működőképes marad, és így részletes, színes képeket készíthet a Jupiterről. A Juno esetében különösen nagy feladat volt a napelemek sugárvédelmének biztosítása, hiszen az űreszköz kizárólag ezektől kapja a működéséhez szükséges energiát. A szonda három, 8,9 méter hosszú, 2,7 méter széles napelemszárnnyal rendelkezik, amelyek összesen 60 négyzetméteren hasznosítják a napfényt. A paneleket 12 milliméter vastag üveggel fedték le, amely a látható fényt átengedi, a nagyenergiájú részecskék és a por ellen azonban némi védelmet nyújt.
Annak kiderítése érdekében, hogyan fog hatni az intenzív sugárzás a napelemekre, a fejlesztés során Rudolph és társai egy különleges kamrában tesztelték ezeket, ahol elektronokkal bombázták a cellákat. A kísérletek alapján a kutatók úgy becsülték, hogy a küldetés ideje alatt a napelemek által a szonda felé közvetített energia mennyisége 10–15 százalékkal fog csökkenni a becsapódó részecskék következtében. Ezt a várható veszteséget úgy kompenzálták a tervezők, hogy az eredeti elgondolásokhoz képest 15 százalékkal nagyobbra építették a napelemfelületet. Így a Junónak elvileg küldetése végéig marad energiája arra, hogy fotókat és méréseket készítsen, és ezeket a Földre sugározza. Bár a teljes sugárterhelés tekintetében arra nem volt mód, hogy a mérnökök különösebben túlbiztosítsák az űreszközt, a szondát úgy tervezték, hogy az egyes megközelítések során várható sugárzásmennyiség dupláját is képes legyen elviselni. Így akár még arra is lehet esély, hogy a szonda egyes rendszerei épségben megérik a küldetés jelenleg tervezett végét, 2018 novemberét, és meg lehet hosszabbítani a missziót. Ha legalább néhány szenzor működőképes marad, mindenképp érdemes lesz folytatni a munkát, hiszen minden méréssel többet tudhatunk meg a Jupiterről és annak környezetéről. Ezekre az információkra pedig nagy szükség lehet az eljövendő küldetések tervezése során. A NASA komolyan fontolgatja például, hogy belátható időn belül szondát küld a Jupiter Európé nevű holdjára, amely a szakértők szerint a legesélyesebb helyszín lehet arra, hogy a Földön kívül életet detektáljunk a Naprendszerben. Az Európé viszont a gázóriás magnetoszféráján belül, annak egy különösen intenzív sugárzású régiójában kering, így a Juno mérései kulcsfontosságúak lehetnek annak tekintetében, hogy milyen űreszköz élheti túl a holdra vezető utat és a felszíni létet.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

4. beleutomaz...
2016.07.01. 00:45
"így a gyorsan forgó, nagynyomású hidrogénréteg és a mag olyan erős mágneses mezőt gerjeszt, hogy a planétát közel fénysebességgel száguldó elektronok, protonok és ionok veszik körbe."

itt lehet valami hiba, az elektronok altlaban fenysebesseggel kozlekednek, csakugy mint a legtobb foton. Az ionok es a protonok az mas teszta.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. LengyelFer...
2016.07.05. 08:56
"elektromos alkatrészek méretének megnövelése" ezt érdekes lett volna kideríteni, hogy kb mégis mennyi.
Egy régi [Pentium] 0,8 µm - 0,25 µm-rel (800 nm - 250 nm) alkalmas-e erre vagy még jobban vissza kell nyúlni gyártás technológiában.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. LengyelFer...
2016.07.05. 09:11
Megtaláltam

[RAD750 (PowerPC)]

The CPU has 10.4 million transistors, nearly an order of magnitude more than the RAD6000 (which had 1.1 million).[3] It is manufactured using either 250 or 150 nm photolithography and has a die area of 130 mm2 .[1] It has a core clock of 110 to 200 MHz and can process at 266 MIPS or more.[1] The CPU can include an extended L2 cache to improve performance.[3] The CPU itself can withstand 200,000 to 1,000,000 rads (2,000 to 10,000 gray), temperature ranges between –55 °C and 125 °C and requires 5 watts of power.[1] [3] The standard RAD750 single-board system (CPU and motherboard) can withstand 100,000 rads (1,000 gray), temperature ranges between –55 °C and 70 °C and requires 10 watts of power.

Deployment

In 2010 it was reported that there were over 150 RAD750s used in a variety of spacecraft.[6] Notable examples,[2] in order of launch date, include:

Deep Impact comet chasing spacecraft, launched in January 2005 - first to use the RAD750 computer.[2]
XSS 11, small experimental satellite, launched April 11, 2005[2]
Mars Reconnaissance Orbiter, launched August 12, 2005[2]
SECCHI (Sun Earth Connection Coronal and Heliospheric Investigation) instrument package[7] on each of the STEREO spacecraft, launched October 25, 2006
WorldView-1 satellite, launched Sept 18, 2007 - has two RAD750s.[6]
Fermi Gamma-ray Space Telescope, formerly GLAST, launched June 11, 2008
Kepler space telescope, launched in March 2009[2]
Lunar Reconnaissance Orbiter, launched on 18 June 2009
Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) launched 14 December 2009[8]
Solar Dynamics Observatory, launched Feb 11, 2010
Juno spacecraft, launched August 5, 2011[9]
Curiosity rover, launched November 26, 2011[10]
Van Allen Probes, launched on August 30, 2012[11]
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. ChoSimba beleu...
2016.07.05. 09:24
Nincs hiba, az elektronok sosem mennek fénysebességgel. A fény megy fénysebességgel, ezért ez a neve. Egy elektromos vezetőben valójában igen lassan mennek, nagyságrendileg mm/óra sebességgel. Nem elírás milliméter óránként. Vagy valami ilyesmi, már rég számoltam ilyet, de a lényeg hogy "szemmel láthatóan" állnak
Az űrben nyilván az elektromos terek miatt felgyorsulhatnak közel fénysebességre.
Tömeggel rendelkező objektum ugye eleve nem mehet fénysebességgel.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!