وبلاگ

Newswise – ابزاری که توسط Lawrence Livermore National طراحی و ساخته شده است محققان آزمایشگاه (LLNL) هفته گذشته زمین را ترک کردند در یک سفر دو میلیارد مایلی، نزدیک به شش سال در فضا برای کاوش یک سیارک نادر، عمدتا فلزی.

حسگر پرتو گامای ژرمانیوم با خلوص بالا (HPGe) در لیورمور بخش ضروری یک طیف سنج پرتو گاما (GRS) بزرگتر است که با همکاری محققان آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز (JHAPL) در لورل، مریلند ساخته شده است. این بخشی از مجموعه ای از ابزار است که برای اولین بازدید از روان، بزرگترین سیارک فلزی در منظومه شمسی طراحی شده است. ماموریت روان توسط دانشگاه ایالتی آریزونا (ASU).

موشک فالکون هوی اسپیس ایکس حامل فضاپیمای سایک ناسا از مرکز فضایی کندی بلند شد.

مورگان بورکز، فیزیکدان LLNL، که رهبری تیم آزمایشگاهی را بر عهده دارد، گفت: «روان از نظر علمی جالب است زیرا تصور می‌شود که یک هسته سیاره‌ای است، بازمانده‌ای از یک برخورد در مراحل اولیه توسعه منظومه شمسی. ما معتقدیم که مطالعه سیارک Psyche می تواند درک ما از هسته های پنهان زمین، مریخ، عطارد و زهره را افزایش دهد.

محقق اصلی ماموریت روانی، لیندی الکینز-تانتون از ASU، خاطرنشان کرد که مطالعه روان به دانشمندان اجازه می‌دهد تا “به معنای واقعی کلمه از یک هسته سیاره بازدید کنند – تنها راهی که بشر می‌تواند تا به حال انجام دهد.”

دانشمندان آزمایشگاه با همکاران JHAPL کار کردند تا حسگر پرتو گامای Lab HPGe را در GRS ترکیب کرده و آن را با اجزای اضافی برای مأموریت پرواز فضایی ادغام کنند.

طیف سنج های پرتو گامای بیشتری انتظار می رود

ابزار LLNL دومین حسگر پرتو گامای HPGe است که توسط LLNL برای اکتشاف فضایی در نزدیک به 20 سال طراحی و ساخته شده است. دو سنسور دیگر هم اکنون توسط محققان LLNL برای ماموریت های اکتشاف فضایی آینده طراحی و ساخته می شوند.

بورکز گفت: با همکاری Johns Hopkins APL، ما به متخصصان جهان در طیف‌سنجی پرتو گاما برای علم سیاره تبدیل شده‌ایم. ما به گشودن دوره جدیدی در طیف‌سنجی هسته‌ای برای کاربردهای فضایی کمک می‌کنیم.»

بورکز پرتاب را یکی از برجسته ترین کارهای 21 ساله خود در آزمایشگاه نامید.

این ابزاری است که من با همکاری تیم LLNL و جانز هاپکینز APL طراحی آن را انجام دادم. ما این شانس را داریم که پرتاب آن به کمربند سیارک‌ها را ببینیم و تیم ما از داده‌های علمی برای درک بهتر این سیارک فلزی کمیاب استفاده خواهد کرد.»

حسگر پرتو گامای LLNL بخشی از طیف‌سنج پرتو گامای بزرگتر در فضاپیمای Psyche است که شامل یک خنک‌کننده، حسگر ضد برخورد، واحد پردازش داده و برنامه‌نویسی نرم‌افزار پرواز است.

روان ممکن است بیشتر از آهن و نیکل تشکیل شده باشد، بسیار شبیه به هسته زمین. مطالعه این سیارک می تواند به محققان کمک کند تا شکل گیری هسته های سیاره ای از جمله هسته زمین را بهتر درک کنند.

سیارک ها اجرام فضایی صخره ای هستند که به دور خورشید می چرخند و اندازه آنها از ذرات ریز غبار تا بیش از 600 مایل قطر متغیر است.

Psyche که از نام الهه یونانی روح گرفته شده است در کمربند سیارکی بین مریخ و مشتری زندگی می کند. طبق برآوردهای ناسا، این کمربند خانه بیش از 1 میلیون سیارک دیگر با قطر بیش از نیم مایل، همراه با تعداد زیادی سیارک کوچکتر است.

تعیین ترکیب عنصری سیارک

Psyche GRS آزمایشگاه، به اندازه یک قرص نان و وزن چهار تا پنج کیلوگرم، ترکیب عنصری سطح سیارک را تعیین خواهد کرد. اگرچه اعتقاد بر این است که این سیارک عمدتاً از آهن و نیکل تشکیل شده است، سایر عناصر مورد علاقه عبارتند از سیلیکون، پتاسیم، گوگرد، آلومینیوم، کلسیم، توریم و اورانیوم.

بورکز گفت: “سطح روان تعداد زیادی پرتوهای گاما را آزاد می کند که توسط بمباران پرتوهای کیهانی القا می شوند.” «با اندازه گیری انرژی پرتوهای گاما با وضوح بالا، می توان ترکیب سطح سیاره را تعیین کرد. هر عنصر یک پرتو گامای منحصر به فرد ساطع می کند.

تیم روانی Burks LLNL شامل مهندس هسته ای ناتان هاینز، فیزیکدان Geon-bo Kim و دانشجوی سابق آزمایشگاه Lena Heffern است که اکنون در آزمایشگاه فیزیک جوی و فضایی دانشگاه کلرادو کار می کند. این تیم توسط Pegasus Design مستقر در لیورمور، یک شرکت طراحی مکانیکی، کمک می‌کرد.

در سال 2004، فضاپیمای MESSENGER ناسا (مخفف Mercury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) که همچنین در Johns Hopkins APL ساخته و کار می کرد، با مجموعه ای از هفت ابزار، از جمله حسگر پرتو گامای HPGe که توسط آن ساخته شده بود، به سمت عطارد پرتاب شد. LLNL.

MESSENGER GRS و سایر ابزارها از طریق محیط متخاصم فضا به درون ترین سیاره منظومه شمسی برای حدود 6.5 سال و بیش از 4.8 میلیارد مایل سفر کردند.

هنگامی که MESSENGER GRS به آنجا رسید، اندازه گیری هایی را در محیط گرمایی سخت اطراف عطارد انجام داد، جایی که خورشید 11 برابر روشن تر از زمین است و دمای سطح می تواند به 400 درجه سانتیگراد (752 درجه فارنهایت) برسد.

ماموریت Psyche از سالها تحقیق و توسعه پروژه MESSENGER و سایر ابزارهای آزمایشگاهی GRS بهره می برد. در عمل، ما از تحقیق و توسعه ای که در طول آماده سازی و پرواز MESSENGER انجام دادیم، استفاده می کنیم.

Psyche GRS چهارمین نسل از طیف‌سنج‌های پرتو گاما با خلوص بالا مبتنی بر ژرمانیوم خواهد بود – پس از کریو-3، مسنجر GRS و جمینی.

این سیارک که به طور رسمی با نام 16 Psyche شناخته می شود (عدد نشان دهنده ترتیب کشف آن است)، اولین بار در سال 1852 توسط یک ستاره شناس ایتالیایی کشف شد. این سیارک با قطری در حدود 130 مایل (یا 210 کیلومتر) یکی از 10 سیارک پرجرم کمربند سیارکی است.

برای رسیدن به سیارک، فضاپیمای Psyche حدود 2.2 میلیارد مایل را در یک دوره تقریباً شش ساله طی خواهد کرد. این سفر شامل یک پرواز در نزدیکی مریخ در ماه می 2026 برای به اصطلاح کمک گرانشی خواهد بود. با استفاده از گرانش مریخ، Psyche سرعت آن را افزایش می دهد و بدون استفاده از سوخت زیاد تغییر جهت می دهد.

این فضاپیما در آگوست 2029 به Psyche می رسد و حداقل 26 ماه به مدار خود ادامه می دهد. روان در نهایت به 47 مایلی (یا 75 کیلومتری) از سطح سیارک خواهد رسید.

بورکز و تیمش در حال حاضر در حال طراحی و ساخت طیف‌سنج‌های گاما برای دو ماموریت فضایی آینده هستند – یکی به قمرهای مریخ و دیگری به بزرگ‌ترین قمر زحل.

این تیم در حال ساخت یک حسگر پرتو گاما برای آژانس اکتشافات هوافضای ژاپن JAXA است که در اکتبر 2024 ماموریتی را برای کاوش قمرهای مریخ و فرود بر روی فوبوس، یکی از قمرهای مریخ، راه اندازی خواهد کرد.

علاوه بر این، آنها در حال طراحی یک حسگر پرتو گاما برای ماموریت ناسا به نام Dragonfly هستند، یک فرودگر روتورکرافت که در حدود سال 2027 پرتاب خواهد شد. این سنسور تیتان، بزرگترین قمر زحل را کاوش خواهد کرد.

برای اطلاعات بیشتر: