เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก ( จูโน )



เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก (MAG) เป็นชุดอุปกรณ์บนยาน โคจร จูโนสำหรับดาวพฤหัสบดี[ 1 ] อุปกรณ์ MAG ประกอบด้วยเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกต (FGM)และเข็มทิศดาวฤกษ์ขั้นสูง (ASC) [ 1 ]มีชุดอุปกรณ์ MAG สองชุด และทั้งสองชุดวางอยู่ที่ปลายสุดของแผงโซลาร์เซลล์สามแผง[ 1 ] [ 2 ]ชุดอุปกรณ์ MAG แต่ละชุดจะสังเกตพื้นที่เดียวกันของดาวพฤหัสบดี และการมีอุปกรณ์สองชุดช่วยสนับสนุนการแยกแยะว่าสัญญาณใดมาจากดาวเคราะห์และสัญญาณใดมาจากยานอวกาศ[ 2 ]การหลีกเลี่ยงสัญญาณจากยานอวกาศเป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ MAG ถูกวางไว้ที่ปลายแผงโซลาร์เซลล์ ห่างจากตัวยานจูโนประมาณ 10 เมตร (33 ฟุต) และ 12 เมตร (39 ฟุต ) [ 1 ] [ 2 ]
เครื่องมือ MAG ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ[ 3 ] หากเราสามารถมองเห็นสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีจากโลก ได้ มันจะปรากฏใหญ่กว่า ดวงจันทร์เต็มดวงบนท้องฟ้าถึงห้าเท่า แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไปเกือบ 1700 เท่าก็ตาม [ 4 ]สนามแม่เหล็กภายในของดาวพฤหัสบดีป้องกันไม่ให้ลมสุริยะซึ่งเป็นกระแสของอนุภาคไอออนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับชั้นบรรยากาศของ ดาวพฤหัสบดี และเบี่ยงเบนลมสุริยะออกไปจากดาวเคราะห์ ทำให้เกิดช่องว่างในกระแสลมสุริยะที่เรียกว่าแมกเนโตสเฟียร์ ซึ่งประกอบด้วยพลาสมาที่แตกต่างจากพลาสมาของลมสุริยะ[ 5 ]
เป้าหมายภารกิจ: [ 1 ]
- สร้างแผนที่สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี
- กำหนดพลวัตภายในของดาวพฤหัสบดี
- กำหนดโครงสร้างสามมิติของสนามแม่เหล็กขั้วโลกและแสงออโรร่า
ดาวพฤหัสบดีมีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและใหญ่ที่สุดเท่าที่ทราบในระบบสุริยะ[ 6 ]การศึกษาสนามเหล่านี้เป็นหนึ่งในเป้าหมายของ ภารกิจ จูโนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งภารกิจนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องมือแมกนีโตมิเตอร์ MAG วัดสนามประมาณ 60 ครั้งต่อวินาที และบันทึกทิศทางและความแรงของสนาม[ 6 ] MAG รวบรวมข้อมูลบนโลกในระหว่างการบินผ่านเมื่อวันที่ 9 ตุลาคม 2013 ระหว่างทางไปดาวพฤหัสบดี (นี่เป็นการ เคลื่อนที่ โดยใช้แรงโน้มถ่วงช่วยแต่ก็เพื่อรวบรวมข้อมูลด้วย) [ 6 ]
ข้อดีอีกประการหนึ่งของการศึกษาสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีคือ บนโลก สนามแม่เหล็กของเปลือกโลกจะรบกวนการวัดสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นลึกเข้าไปในแกนกลาง ทำให้การวัดถูกบดบังบางส่วน[ 6 ]บนโลก สนามแม่เหล็กเกิดจากการหมุนของเหล็กเหลว ในขณะที่บนดาวพฤหัสบดีเกิดจากไฮโดรเจน ดาวพฤหัสบดีส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน (ประมาณ 90%) และเมื่อมันถูกบีบอัดจากแรงโน้มถ่วง มันจะกลายเป็นตัวนำในรูปแบบพิเศษ อย่างไรก็ตาม ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าในส่วนที่ลึกเข้าไป ซึ่งมันควรจะถูกบีบอัดจนกลายเป็นโลหะ ไฮโดรเจนจะยังคงนำไฟฟ้าได้หรือไม่ นั่นเป็นหนึ่งในคำถามที่ยานจูโนอาจตอบได้[ 6 ]นอกจากการศึกษาดาวพฤหัสบดีแล้ว MAG ยังส่งข้อมูลเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของโลกกลับมาด้วย[ 7 ]
เครื่องมือ MAG ถูกส่งไปยัง โรงงานของ Lockheed Martin Space Systemsในเมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโด สหรัฐอเมริกา เพื่อประกอบเข้ากับยานอวกาศจูโน โดยศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา (GFSC) ในเดือนตุลาคม 2010 [ 6 ] [ 8 ]โดยรวมแล้ว MAG ได้รับการออกแบบและสร้างขึ้นที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา (GFSC) ในเมืองกรีนเบลต์ รัฐแมริแลนด์[ 8 ]เข็มทิศดาวขั้นสูง (Advanced Stellar Compass) ถูกสร้างและบริจาคโดยมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์ก [ 9 ] ( มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์ก หรือในภาษาเดนมาร์ก ( Danmarks Tekniske Universitet ) รู้จักกันทั่วไปในชื่อ DTU) FGM และ ASC ถูกเปิดใช้งานในช่วงปลายเดือนสิงหาคมหลังจากการปล่อยยานจูโนเมื่อวันที่ 5 สิงหาคม 2011 [ 1 ] ASC ช่วยให้สามารถกำหนดทิศทางของแมกนีโตมิเตอร์ในอวกาศได้อย่างแม่นยำมาก[ 6 ]พวกมันเป็นตัวติดตามดาวที่ถ่ายภาพท้องฟ้า จากนั้นเปรียบเทียบภาพเหล่านั้นกับแคตตาล็อกแผนที่ดาวเพื่อให้สามารถกำหนดทิศทางได้[ 6 ]
เครื่องวัดสนามแม่เหล็ก ของยานจูโนจะวัดสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีด้วยความแม่นยำเป็นพิเศษ และให้ภาพโดยละเอียดเกี่ยวกับลักษณะของสนามแม่เหล็กทั้งรอบๆ ดาวเคราะห์และลึกเข้าไปภายใน...
— รองหัวหน้าผู้ตรวจสอบภารกิจ จูโนและหัวหน้าทีมแมกนีโตมิเตอร์[ 8 ]
เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกต (FGM) มีลักษณะคล้ายกับเครื่องมือรุ่นก่อนๆ ที่ใช้ในยานอวกาศ เช่นVoyager , Magsat , Active Magnetospheric Particle Tracer Explorer, Mars Global Surveyorเป็นต้น[ 10 ] FGM แบบนี้ใช้เซ็นเซอร์ฟลักซ์เกตแบบสามแกนคู่ที่มีช่วงกว้าง ติดตั้งอยู่ห่างจากตัวยานอวกาศ ซึ่งฟลักซ์แม่เหล็กจะถูกสลับเป็นระยะ (จึงเรียกว่าฟลักซ์เกต) [ 10 ]มีการใช้ FGM สองตัวเพื่อให้สามารถรวมค่าที่อ่านได้แยกกันเพื่อคำนวณสนามแม่เหล็ก[ 10 ] MAG มีเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกตเวกเตอร์สองตัวที่ได้รับการสนับสนุนจากระบบติดตามดาวขั้นสูง ระบบติดตามดาวช่วยให้สามารถคำนวณและกำหนดทิศทางของ FGM ได้แม่นยำยิ่งขึ้น เพิ่มประโยชน์ของการอ่านค่า FGM [ 7 ]
สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีได้รับการสังเกตมาก่อนแล้วในช่วงทศวรรษ 1970 ด้วย ยาน ไพโอเนียร์ 10และไพโอเนียร์ 11และยานวอยเอเจอร์ 1และวอยเอเจอร์ 2 [ 6 ] เครื่องวัดสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับจูโนได้แก่ เครื่องวัดสนามแม่เหล็กบนยานMAVEN , MGS, Voyager, AMPTE, GIOTTO , CLUSTER , Lunar Prospector , MESSENGER , STEREOและยานสำรวจแวนอัลเลน[ 11 ]
ในบางช่วงเวลาJPLกำลังดำเนินการรวมเครื่องวัดสนามแม่เหล็กฮีเลียมแบบสเกลาร์ไว้ในยานจูโนนอกเหนือจากชุด FGM และ ASC [ 12 ]
ผลการวิจัยและเอกสารทางวิชาการ
ในปี 2017 บทความชื่อ " การวิเคราะห์ข้อมูลแมกนีโตมิเตอร์ Juno เบื้องต้นโดยใช้การแสดงสนามแม่เหล็กแบบเบาบาง"ได้รวมการวิเคราะห์ข้อมูลจากแมกนีโตมิเตอร์ของ Juno ซึ่งผ่านใกล้ดาวพฤหัสบดีมากกว่ายานสำรวจก่อนหน้านี้ถึง 10 เท่า[ 13 ]ได้มีการตรวจสอบลักษณะของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี โดยผสมผสานผลลัพธ์ล่าสุดจาก MAG เข้ากับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าแบบจำลองฮาร์มอนิกทรงกลม VIP4 สำหรับสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี[ 13 ]
ดูเพิ่มเติม
- แมกนีโตมิเตอร์ (เครื่องมือชนิดหนึ่งที่ใช้วัดสนามแม่เหล็ก)
- สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี
- สนามแม่เหล็กโลก
- ยานสำรวจสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี
- ยูวีเอส ( จูโน )
- เครื่องวัดรังสีไมโครเวฟ ( จูโน )
- คลื่น ( จูโน )
- วิทยาศาสตร์แรงโน้มถ่วง
- FIELDS (การสำรวจสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าบนยานสำรวจ Parker Solar Probe )
- รายชื่อภารกิจสำรวจดาวเคราะห์ชั้นนอก
ลิงก์ภายนอก
- ข่าวจากนาซา - ยาน จูโน ของนาซา สำรวจภายในดาวเคราะห์ยักษ์ - 29 มิถุนายน 2559