Subsistema de Raios Cósmicos - Cosmic Ray Subsystem

CRS destacado em vermelho
Diagrama de CRS

Cosmic Ray Subsystem ( CRS , ou Cosmic Ray System ) é um instrumento a bordo das espaçonaves Voyager 1 e Voyager 2 do programa Voyager da NASA , e é um experimento para detectar raios cósmicos . O CRS inclui um sistema de telescópio de alta energia (HETS), um sistema de telescópio de baixa energia (LETS) e o telescópio de elétrons (TET). Ele foi projetado para detectar partículas energéticas e alguns dos requisitos eram para que o instrumento fosse confiável e tivesse resolução de carga suficiente. Ele também pode detectar as partículas energéticas como prótons da Galáxia ou do Sol da Terra .

Em 2019, o CRS é um dos instrumentos restantes ativos em ambas as espaçonaves Voyager e é descrito por ser capaz de detectar elétrons de 3-110 MeV e núcleos de raios cósmicos de 1-500 MeV / n. Todos os três sistemas usaram detectores de estado sólido . CRS é um dos cinco experimentos de campos e partículas em cada espaçonave, e um dos objetivos é obter uma compreensão mais profunda do vento solar . Outros objetos de estudo, incluindo elétrons e núcleos de magnetosferas planetárias e de fora do sistema solar.

No verão de 2019, o aquecedor do CRS na Voyager 2 foi desligado para economizar energia, no entanto, embora tenha esfriado, ainda estava retornando dados em uma nova temperatura mais baixa fora de sua faixa operacional original. A quantidade de energia na espaçonave Voyager tem diminuído lentamente, então vários itens de equipamento são desligados para economizar energia.

Visão geral

O CRS está detectando partículas extremamente pequenas, como podem ser detectadas em uma câmara de bolha ou câmara de nuvem , o que pode mostrar os rastros que certas partículas fazem enquanto viajam, porque elas acionam pequenas bolhas, apesar de serem de tamanho atômico.

Áreas de estudo original para esta investigação:

  • origem e processo de aceleração, história de vida e contribuição dinâmica dos raios cósmicos interestelares,
  • nucleossíntese de elementos em fontes de raios cósmicos
  • comportamento dos raios cósmicos no meio interplanetário
  • ambiente de partículas energéticas planetárias aprisionadas.

Sistema de telescópio de alta energia:

Sistema de telescópio de baixa energia:

  • 0,15 e 30 MeV / nucleon para números atômicos de 1 a 30.
  • Mede anisotropias de elétrons e núcleos.

Telescópio Eletrônico (TET):

  • O TET mede o espectro de energia dos elétrons de 3 a 110 MeV.

O TET consiste em oito detectores de estado sólido com diferentes espessuras de tungstênio entre cada detector. Os detectores e as camadas de tungstênio são empilhados um sobre o outro. As camadas de tungstênio variam de 0,56 mm a 2,34 mm de espessura e funcionam como absorvedores. Cada detector de estado sólido TET tem uma área de 4,5 cm 2 e 3 mm de espessura.

O investigador principal é o Prof. Edward C. Stone , Jr.

O CRS foi testado para operar a uma temperatura de menos 49 graus F (menos 59 graus C) durante seu desenvolvimento na década de 1970.

Temperatura de operação

Durante o seu desenvolvimento, o CRS foi avaliado para operar a uma temperatura de menos 49 graus F (menos 45 graus C). Até 2019, o instrumento foi operado na Voyager 1 e na Voyager 2 , no entanto, no verão de 2019, houve necessidade de economizar energia na Voyager 2 . O aquecedor do CRS foi desligado neste momento, o que causou uma redução da temperatura do CRS abaixo de sua temperatura operacional nominal mais baixa. O dispositivo resfriou a menos de 74 graus Fahrenheit (menos 59 graus Celsius), mas ainda continuou a operar nessa temperatura.

Resultados

Isso mostra os acertos de raios cósmicos registrados pela Voyager 1 de 2011-2012, um momento em que se pensa que finalmente saiu da Heliosfera
Uma visão do Sistema Solar externo , descoberto pela Voyager em junho de 2013
Foi relatado que a Voyager 2 deixou a heliosfera em 5 de novembro de 2018.

Em 1977, os espectros de Hélio (He), Carbono, Nitrogênio, Oxigênio e Néon durante o mínimo solar foram medidos usando o instrumento CRS nas Voyagers daquele ano. O mínimo solar de 1977 ocorreu no final do ano, e foi possível observar espectros de energia interplanetária, galáctica e anômala.

No início dos anos 1980, o CRS detectou partículas carregadas em torno de Saturno . Ele detectou um fluxo de prótons de 0,43 milhões de volts enquanto viajava pela magnetosfera de Saturno . Na década de 1980, os dados CRS de ambas as Voyagers foram usados ​​para determinar a abundância de partículas energéticas do Sol e informações adicionais. Outra área estudada na década de 1980 usando dados CRS foi a variação nos raios cósmicos galácticos na Heliosfera externa

O CRS ajudou a prever que as Voyager 1 e 2 cruzariam o choque de terminação do Sistema Solar em 2003. Isso ajudou a apoiar a conclusão posterior de que a Voyager 1 cruzou o choque de terminação em dezembro de 2004 e que a Voyager 2 o cruzou em agosto de 2007.

Em 2011, os dados do CRS junto com o magnetômetro Voyager descobriram uma área onde o vento solar não estava indo em nenhuma direção. A área foi identificada como uma espécie de marasmo de partículas carregadas, onde as partículas do Sistema Solar são empurradas para trás por forças cósmicas. A uma distância de 17 horas-luz, a Voyager 1 foi comandada a girar várias vezes (na direção oposta à de seu giro), para fazer a detecção em outras direções.

Foi determinado que em 2012 a Voyager 1 entrou no espaço interestelar, ou seja, entrou no meio interestelar entre as estrelas. Uma das razões pelas quais isso foi reconhecido foi um aumento significativo nos raios cósmicos galácticos.

Em 2013, os dados do CRS levaram alguns a propor que a Voyager 1 havia entrado em uma "zona de transição" ao deixar a Heliosfera . Houve algumas mudanças nas quantidades e tipos de detecções que desencadearam uma análise mais profunda. Os resultados do magnetômetro turvaram as águas da interpretação.

Em primeiro lugar, acho que nenhum de nós da equipe do CRS [Cosmic Ray Subsystem, um instrumento da Voyager] jamais se esquecerá de assistir nos monitores do computador, mesmo de hora em hora, em um caso, quando algumas intensidades de partículas caíram vertiginosamente, e outros aumentaram simultaneamente em várias ocasiões em julho e agosto de 2012.

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Outros cientistas propuseram que isso indicava uma saída do Sistema Solar no sentido de que havia deixado a heliosfera do Sol. O problema era a interpretação da queda dos raios cósmicos, que aconteceu a 123 UA do Sol para a Voyager 2 naquele ano. As muitas revelações e entendimentos reestruturados enquanto as Voyagers partem, influenciados pelos dados do CRS e outros instrumentos ativos, foram chamados pela publicação da Nature como o "longo adeus".

O CRS na Voyager 2 ajudou a identificar a saída dessa espaçonave da heliosfera do Sol em 2018.

Localização CRS

Diagrama etiquetado, com CRS na haste à direita, mas à esquerda das câmeras. Isso não mostra o boom do magnetômetro ou as antenas de experimento de plasma.

Veja também

Referências

links externos