Когато на 14 януари космическият апарат на Хайгенс на Европейската космическа агенция се потопи в атмосферата на лунния титан на Сатурн, радиотелескопите на Националната обсерватория за радиоастрономия на Националната научна фондация (NRAO) ще помогнат на международните екипи учени да извлекат максимално възможното количество незаменима информация от експеримент уникален в човешката история. Хюйгенс е сондата от 700 килограма, която придружава по-големия космически кораб Касини при мисия за задълбочено изследване на Сатурн, неговите пръстени и многобройните му луни.
Телескопът на Robert C. Byrd Green Bank (GBT) в Западна Вирджиния и осем от десетте телескопа на много дългия основен масив на континента (VLBA), разположен в Pie Town и Лос Аламос, NM, Fort Davis, TX, North Liberty , IA, Kitt Peak, AZ, Brewster, WA, Owens Valley, CA, и Mauna Kea, HI, директно ще получат слаб сигнал от Huygens по време на неговото спускане.
Заедно с други радиотелескопи в Австралия, Япония и Китай, съоръженията на NRAO ще добавят значително към информацията за Титан и неговата атмосфера, които ще бъдат спечелени от мисията Хюйгенс. Екип, ръководен от Европа, ще използва радиотелескопите, за да направи изключително прецизни измервания на положението на сондата по време на нейното спускане, докато екипът, ръководен от САЩ, ще се концентрира върху събиране на измервания на скоростта на спускане на сондата и посоката на нейното движение. Измерванията на радио-телескопа ще предоставят данни, жизненоважни за постигането на пълно разбиране на ветровете, които Хюйгенс среща в атмосферата на Титан.
Понастоящем учените знаят малко за ветровете на Титан. Данните от летенето на космическия кораб Voyager I от 1980 г. показват, че ветровете от изток-запад могат да достигнат 225 мили / ч или повече. Ветровете от север-юг и възможните вертикални ветрове, макар и вероятно много по-слаби, все още могат да бъдат значителни. Съществуват конкурентни теоретични модели на ветровете на Титан и цялостната картина е най-добре обобщена като слабо разбрана. Прогнозите за това къде ще кацне сондата Хюйгенс варират от близо 250 мили източно до почти 125 мили западно от точката, където първоначално се разгръща парашутът му, в зависимост от това кой модел на вятъра се използва. Това, което всъщност се случва с сондата, докато прави спускането с парашут през атмосферата на Титан, ще даде на учените най-добрата възможност да научат за ветровете на Титан.
По време на спускането си Хюйгенс ще предава данни от своите бордови сензори на Касини, „кораба майка“, който го е довел до Титан. След това Касини ще препредаде данните обратно на Земята. Големите радиотелескопи обаче ще могат директно да получават слаб (10-ватов) сигнал от Huygens, дори на разстояние от близо 750 милиона мили. Това няма да се направи за дублиране на събирането на данни, а за генериране на нови данни за позицията и движенията на Хюйгенс чрез директно измерване.
Измерванията на доплеровото изместване на честотата на радиосигнала на Хюйгенс, направен от космическия апарат Касини, в експеримент, ръководен от Майк Бърд от университета в Бон, до голяма степен ще дадат информация за скоростта на ветровете от изток-запад на Титан. Екип, ръководен от учени от лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Пасадена, Калифорния, ще измерва доплеровото изместване в сигнала на сондата спрямо Земята. Тези допълнителни доплерови измервания от земните радиотелескопи на Земята ще предоставят важни данни, необходими за научаване на ветровете от север-юг.
„Добавянето на наземните телескопи към експеримента не само ще помогне да потвърдим данните, получени от орбитата Касини, но и ще ни позволи да получим много по-пълна картина на ветровете на Титан“, казва Уилям Фолкнер, учен от JPL.
Друг екип, ръководен от учени от Съвместния институт за много дълга основна интерферометрия в Европа (JIVE), в Dwingeloo, Холандия, ще използва световна мрежа от радиотелескопи, включително телескопите NRAO, за да проследи траекторията на сондата с безпрецедентна точност. Те очакват да измерят позицията на сондата в рамките на две трети от миля (1 километър) на разстояние от близо 750 милиона мили.
„Това е като да можете да седнете в задния си двор и да гледате топката в игра с пинг-понг, която се играе на Луната“, каза Леонид Гурвиц от JIVE.
И двата екипа на JPL и JIVE ще записват данните, събрани от радиотелескопите, и ще ги обработват по-късно. В случай на доплерови измервания може да има информация в реално време в зависимост от силата на сигнала, но учените от този екип също планират да направят подробния си анализ на записаните данни.
Екипът на JPL използва специални уреди от Deep Space Network, наречени Radio Science Receivers. Единият ще бъде отпуснат на заем на GBT, а другият - в обсерваторията на радиото Parkes. „Това е един и същ инструмент, който ни позволи да подкрепим предизвикателните комуникации по време на кацането на марсоходите„ Spirit and Opportunity “, както и на орбитата на орбитата Cassini Saturn Orbit, когато полученият радиосигнал беше много слаб“, казва Сами Асмар, отговорен учен JPL за запис на данни.
Когато сондата на космическия кораб „Галилео“ влезе в атмосферата на Юпитер през 1995 г., екип на JPL използва радио телескопа NSF „Very Large Array (VLA)“ в Ню Мексико, за да проследи директно сигнала на сондата. Добавянето на данните от VLA към този експеримент драстично подобри точността на измерванията на скоростта на вятъра.
„Сондата„ Галилео “ни изненада. Противно на някои прогнози научихме, че ветровете на Юпитер се усилват, когато навлизаме по-дълбоко в атмосферата му. Това ни казва, че тези по-дълбоки ветрове не се задвижват изцяло от слънчевата светлина, но и от топлината, идваща от ядрото на планетата. Ако имаме късмет в „Титан“, ще получим и изненади там “, казва Робърт Престън, друг учен от JPL.
Сондата Huygens е космически кораб, построен от Европейската космическа агенция (ESA). В допълнение към телескопите NRAO, JPL Doppler Experiment ще използва Националното съоръжение на Австралийския телескоп и други радиотелескопи в Парк, Мопра и Седуна, Австралия; Хобарт, Тасмания; Урумчи и Шанхай, Китай; и Кашима, Япония. Позиционните измервания са проект, ръководен от JIVE и включващ ESA, Нидерландската фондация за изследвания в астрономията, Университета в Бон, Хелзинкския технологичен университет, JPL, Националното съоръжение за телескоп в Австралия, Националната астрономическа обсерватория на Китай, Шанхайската астрономическа обсерватория и Националният институт за комуникационни технологии в Кашима, Япония.
Съвместният институт за VLBI в Европа се финансира от националните научно-изследователски съвети, национални институции и институти на Холандия (NWO и ASTRON), Обединеното кралство (PPARC), Италия (CNR), Швеция (космическа обсерватория Onsala, Национален инструмент), Испания (IGN) и Германия (MPIfR). Европейската мрежа за VLBI е съвместно съоръжение на европейски, китайски, южноафрикански и други радиоастрономически институти, финансирани от техните национални изследователски съвети. Австралийският телескоп се финансира от Общността на Австралия за експлоатация като национален инструмент, управляван от CSIRO.
Националната радиоастрономическа обсерватория е съоръжение на Националната научна фондация, управлявано по споразумение за сътрудничество от Associated Universities, Inc.
Оригинален източник: NRAO News Release
