Waves es un experimento realizado en la nave espacial Juno para estudiar ondas de radio y plasma . [1] [2] Es parte de una colección de varios tipos de instrumentos y experimentos en la nave espacial; Waves está orientado a comprender los campos y partículas de la magnetosfera de Júpiter. [2] Waves está a bordo de la nave espacial no tripulada Juno , que fue lanzada en 2011 y llegó a Júpiter en el verano de 2016. [1] El principal foco de estudio de Waves es la magnetosfera de Júpiter , que si pudiera verse desde la Tierra sería aproximadamente el doble del tamaño de una luna llena. [3] La magnetosfera tiene forma de lágrima y esa cola se extiende alejándose del Sol al menos 5 AU (distancias Tierra-Sol). [3] El instrumento Waves está diseñado para ayudar a comprender la interacción entre la atmósfera de Júpiter, su campo magnético, su magnetosfera y comprender las auroras de Júpiter. [4] Está diseñado para detectar radiofrecuencias desde 50 Hz hasta 40.000.000 Hz (40 MHz), [5] y campos magnéticos desde 50 Hz hasta 20.000 Hz (20 kHz). [6] Tiene dos sensores principales: una antena dipolo y una bobina de búsqueda magnética . [6] La antena dipolo tiene dos antenas de látigo que se extienden 2,8 metros (110 pulgadas/ 9,1 pies) y están unidas al cuerpo principal de la nave espacial. [6] [7] Este sensor ha sido comparado con una antena de televisión con forma de oreja de conejo . [8] La bobina de búsqueda es en general una varilla de metal Mu de 15 cm (6 pulgadas) de largo con un fino alambre de cobre enrollado 10.000 veces alrededor de ella. [6] También hay dos receptores de frecuencia, cada uno de los cuales cubre determinadas bandas. [6] El manejo de datos se realiza mediante dos sistemas reforzados por radiación en un chip . [6] Las unidades de manejo de datos están ubicadas dentro de Juno Radiation Vault . [9] A Waves se le asignan 410 Mbits de datos por órbita científica. [9]
El 24 de junio de 2016, el instrumento Waves registró a Juno pasando a través del arco de choque del campo magnético de Júpiter. [3] La nave espacial no tripulada tardó unas dos horas en cruzar esta región del espacio. [3] El 25 de junio de 2016 se encontró con la magnetopausa . [3] Juno entraría en la órbita de Júpiter en julio de 2016. [3] La magnetosfera bloquea las partículas cargadas del viento solar, y el número de partículas de viento solar que encontró Juno se redujo 100 veces cuando entró en la magnetosfera joviana. [3] Antes de que Juno entrara en él, encontraba alrededor de 16 partículas de viento solar por pulgada cúbica de espacio. [3]
Hay varias otras antenas en Juno , incluidas las antenas de comunicaciones y la antena para el radiómetro de microondas . [9]
Otros dos instrumentos ayudan a comprender la magnetosfera de Júpiter , el Experimento de Distribuciones Aurorales Jovianas (JIRAM) y el Magnetómetro (MAG) . [10] El instrumento JEDI mide iones y electrones de mayor energía y JADE los de menor energía; son complementarios. [10] Otro objeto de estudio es el plasma generado por el vulcanismo en la luna Io y las ondas deberían ayudar a comprender ese fenómeno. [6]
Un objetivo principal de la misión Juno es explorar la magnetosfera polar de Júpiter. Si bien Ulises alcanzó brevemente latitudes de ~48 grados, esto fue a distancias relativamente grandes de Júpiter (~8,6 RJ). Por lo tanto, la magnetosfera polar de Júpiter es en gran medida un territorio inexplorado y, en particular, la región de aceleración de las auroras nunca ha sido visitada. ...
— Una investigación de ondas para la misión Juno a Júpiter [11]
Un problema que surgió en 2002 fue cuando el Observatorio de rayos X Chandra determinó, con su alta resolución angular, que los rayos X provenían de los polos de Júpiter. [12] El Observatorio Einstein y el ROSAT de Alemania observaron previamente rayos X de Júpiter. [12] Los nuevos resultados de Chandra, que realizó las observaciones durante diciembre de 2000, mostraron rayos X provenientes del polo norte magnético, pero no las auroras. [12] Aproximadamente cada 45 minutos, Júpiter envía un pulso de rayos X de varios gigavatios , y esto está sincronizado con una emisión de radio de 1 a 200 kHz. [12] El orbitador Galileo Júpiter y el orbitador solar Ulysses captaron las emisiones de radio cada 45 minutos. [12] Las emisiones de radio fueron descubiertas antes de los rayos X (se han detectado desde los años 50), e incluso existe un proyecto de astronomía ciudadana organizado por la NASA llamado Radio Jove para que cualquiera pueda escuchar las señales de radio de Júpiter. [13] [14] La radiación de radio kilométrica no se detectó hasta los sobrevuelos de la Voyager a Júpiter a finales de la década de 1970. [14] Dos candidatos para la fuente de los rayos X son partículas de viento solar y partículas de Io . [12]
Waves se desarrolló en la Universidad de Iowa y el experimento está dirigido por un científico investigador de allí. [8]
Hay dos sensores principales de ondas y estos envían señales a los receptores de frecuencia. [6] Ambos sensores están conectados al cuerpo principal de la nave espacial. [6]
El MSC está hecho de una varilla de Mu-metal (una aleación ferromagnética de níquel y hierro) envuelta en un fino alambre de cobre . [6]
Hay dos receptores de frecuencia que cubren cada uno de ellas determinadas bandas, una banda alta y una banda baja, que a su vez tienen diferentes secciones de recepción. [6] Los receptores están alojados en la Bóveda de Radiación de Juno junto con otros componentes electrónicos. [9]
Desglose: [6]
Todas las salidas se envían a la Unidad de Procesamiento de Datos (DPU) [6]
La salida de los receptores de frecuencia es a su vez procesada por la Juno DPU. [6] La DPU tiene dos microprocesadores que utilizan conjuntos de puertas programables en campo y ambos son diseños de sistema en chip . [6] Los dos chips: [6]
La DPU envía datos a la computadora principal Juno para comunicarse con la Tierra. [6] La electrónica está en la Bóveda de Radiación de Juno junto con los receptores. [9]
Waves ha detectado emisiones de radio procedentes de las auroras de Júpiter, las más potentes conocidas en el Sistema Solar hasta la fecha. [15]