Når det europæiske rumfartsagenturs Huygens-rumfartøj kaster sig ud i atmosfæren fra Saturns måne Titan den 14. januar, vil radioteleskoper fra National Science Foundation's National Radio Astronomy Observatory (NRAO) hjælpe internationale hold af videnskabsfolk med at udtrække den størst mulige mængde uerstattelig information fra et eksperiment unikt i menneskets historie. Huygens er den 700 pund sonde, der har ledsaget det større Cassini-rumfartøj på en mission for grundigt at udforske Saturn, dens ringe og dens mange måner.
Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) i West Virginia og otte af de ti teleskoper på det kontinentbrede Very Long Baseline Array (VLBA), der ligger i Pie Town og Los Alamos, NM, Fort Davis, TX, North Liberty , IA, Kitt Peak, AZ, Brewster, WA, Owens Valley, CA og Mauna Kea, HI, vil direkte modtage det svage signal fra Huygens under dens nedstigning.
Sammen med andre radioteleskoper i Australien, Japan og Kina vil NRAO-faciliteterne tilføje informationen om Titan og dens atmosfære, der opnås ved Huygens-missionen, markant. Et europæisk-ledet team vil bruge radioteleskopene til at foretage ekstremt præcise målinger af sonens position under dens nedstigning, mens et U.S.-ledet team vil koncentrere sig om at samle målinger af sondens nedstigningshastighed og dens bevægelsesretning. Målingerne med radioteleskopet giver data, der er afgørende for at få en fuld forståelse af de vinde, som Huygens støder på i Titans atmosfære.
I øjeblikket ved videnskabsmænd lidt om Titans vinde. Data fra Voyager I-rumfartøjets flyby fra 1980 indikerede, at vindene i øst-vest kan nå op til 225 km / h eller mere. Nord-sydvind og mulige lodrette vinde kan, selv om de sandsynligvis er meget svagere, stadig være betydelige. Der er konkurrerende teoretiske modeller af Titans vinde, og det samlede billede opsummeres bedst som dårligt forstået. Forudsigelser om, hvor Huygens-sonden vil lande, spænder fra næsten 250 mil øst til næsten 125 mil vest for det punkt, hvor dens faldskærm først udsættes, afhængigt af hvilken vindmodel der bruges. Hvad der faktisk sker med sonden, da den faldt ned i faldskærmen gennem Titans atmosfære, vil give forskerne deres bedst mulige mulighed for at lære om Titans vinde.
Under sin nedstigning vil Huygens overføre data fra sine ombord sensorer til Cassini, "moderskibet", der bragte det til Titan. Cassini videresender derefter dataene tilbage til Jorden. Imidlertid vil de store radioteleskoper være i stand til at modtage det svage (10-watt) signal fra Huygens direkte, selv i en afstand af næsten 750 millioner miles. Dette gøres ikke for at duplikere dataindsamlingen, men for at generere nye data om Huygens 'position og bevægelser gennem direkte måling.
Målinger af Doppler-skiftet i frekvensen af Huygens 'radiosignal lavet fra Cassini-rumfartøjet, i et eksperiment ledet af Mike Bird fra University of Bonn, vil i vid udstrækning give information om hastigheden af Titans øst-vestvind. Et team ledet af forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, vil måle Doppler-skiftet i sonens signal i forhold til Jorden. Disse yderligere Doppler-målinger fra de jordbaserede radioteleskoper giver vigtige data, der er nødvendige for at lære om den nord-sydlige vind.
”At tilføje de jordbaserede teleskoper til eksperimentet vil ikke kun hjælpe med at bekræfte de data, vi får fra Cassini-orbiteren, men det vil også give os mulighed for at få et meget mere komplet billede af vinden på Titan,” sagde William Folkner, en JPL-videnskabsmand.
Et andet team, ledet af forskere fra Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe (JIVE), i Dwingeloo, Holland, vil bruge et verdensomspændende netværk af radioteleskoper, herunder NRAO-teleskoper, til at spore sondens bane med enestående nøjagtighed. De forventer at måle sondens position inden for to tredjedele af en kilometer (1 kilometer) i en afstand af næsten 750 millioner miles.
”Det er som at være i stand til at sidde i din baghave og se bolden i et ping-pong-spil, der spilles på Månen,” sagde Leonid Gurvits fra JIVE.
Både JPL- og JIVE-holdene registrerer de data, der er indsamlet af radioteleskopene, og behandler dem senere. I tilfælde af Doppler-målinger kan nogle realtidsoplysninger være tilgængelige, afhængigt af signalets styrke, men forskerne på dette team planlægger også at foretage deres detaljerede analyse af indspillede data.
JPL-teamet bruger speciel instrumentering fra Deep Space Network kaldet Radio Science Receivers. Den ene udlånes til GBT og den anden til Parkes radioobservatorium. ”Dette er det samme instrument, der gjorde det muligt for os at støtte den udfordrende kommunikation under landing af Ånd og muligheden Mars-rovers såvel som Cassini Saturn Orbit Insertion, da det modtagne radiosignal var meget svagt,” sagde Sami Asmar, JPL-videnskabsansvarlig til dataregistrering.
Da Galileo-rumfartøjets sonde trådte ind i Jupiters atmosfære i 1995, brugte et JPL-team NSF's Very Large Array (VLA) radioteleskop i New Mexico til direkte at spore sonens signal. Tilføjelse af data fra VLA til dette eksperiment forbedrede drastisk vindhastighedsmålingerne.
”Galileo-sonden overraskede os. I modsætning til nogle forudsigelser lærte vi, at Jupiters vind blev stærkere, da vi gik dybere ind i dens atmosfære. Det fortæller os, at disse dybere vinde ikke drives helt af sollys, men også af varme, der kommer op fra planetens kerne. Hvis vi er heldige på Titan, får vi også overraskelser der, ”sagde Robert Preston, en anden forsker fra JPL.
Huygens-sonden er et rumfartøj bygget af Det Europæiske Rumagentur (ESA). Ud over NRAO-teleskoper vil JPL Doppler Wind Experiment anvende Australia Telescope National Facility og andre radioteleskoper i Parkes, Mopra og Ceduna, Australien; Hobart, Tasmanien; Urumqi og Shanghai, Kina; og Kashima, Japan. Positioneringsmålingerne er et projekt ledet af JIVE og involverer ESA, Holland Foundation for Research in Astronomy, University of Bonn, Helsinki University of Technology, JPL, Australia Telescope National Facility, National Astronomical Observatories of China, Shanghai Astronomical Observatory og det nationale institut for kommunikationsteknologier i Kashima, Japan.
Det Fælles Institut for VLBI i Europa finansieres af de nationale forskningsråd, nationale faciliteter og institutter i Holland (NWO og ASTRON), Det Forenede Kongerige (PPARC), Italien (CNR), Sverige (Onsala Space Observatory, National Facility), Spanien (IGN) og Tyskland (MPIfR). Det europæiske VLBI-netværk er en fælles facilitet for europæiske, kinesiske, sydafrikanske og andre radioastronomi-institutter finansieret af deres nationale forskningsråd. Det australske teleskop finansieres af Commonwealth of Australia til drift som en national facilitet forvaltet af CSIRO.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
