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下一代NASA仪器先进研究天王星和海王星的气氛

2021-08-18 来源:吉林农业机械网

下一代NASA仪器先进,研究天王星和海王星的气氛

自从美国宇航局的伽利略号任务 调查木星的大气层以调查其中包括驱动天然气巨头大气环流的热力发动机以来,技术发生了很大变化 。

位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的一名美国宇航局科学家和他的团队正在利用这些进步来成熟更小,更强大的净通量辐射计。这种类型的仪器告诉科学家在行星大气中发生加热和冷却,并确定太阳能和内部热源对大气运动的作用中国机械网okmao.com。下一代辐射计专门用于研究天王星或海王星的大气层,但可用于任何具有大气层的目标。

在太阳系中的所有行星中,只有天王星和海王星 - 称为冰巨人,因为它们主要由冰组成 - 仍然相对未开发。虽然旅行者2拍摄了第七和第八颗行星的照片,但它没有获得伽利略和卡西尼号任务聚集在木星和土星上的令人惊叹的细节。即使是遥远的冥王星也在2015年与新地平线的任务中获得近距离观察。

Shahid Aslam是开发下一代仪器的团队的负责人,Shahid Aslam表示,还有很多东西需要发现,这项研究由美国宇航局太阳系观测提升行星概念(PICASSO计划)资助。

科学家确实知道,天王星和海王星都是水,氨和甲烷冰的泥泞地幔,而它们的气氛则由分子氢,氦和甲烷气体组成。然而,这些寒冷的外部木星世界存在差异。

当温度降至-333.7华氏度以下时,氨气会冻结成冰晶并从两个行星的大气中掉出。甲烷 - 一种蓝色气体 - 成为主导。虽然两个行星的大气甲烷含量相似,但它们看起来不同。天王星看起来像朦胧的蓝绿色,而海王星呈现出更深蓝色。Aslam说,一些未知的大气成分被认为有助于海王星更深的蓝色。

此外,天王星缺乏内部热量。因此,它的云是冷的,不会在顶部雾霾层之上滚滚。另一方面,海王星辐射的能量与从太阳接收的能量一样多。这种内部能量为海王星提供了一个活跃,充满活力的氛围,以黑带和明亮的甲烷冰和气旋风暴为特色。

阿斯拉姆说,由于美国宇航局从未对冰巨人进行过专门的任务,因此驱动这些大气条件的物理细节仍然难以捉摸。

他认为新文书可以提供答案。

它是类似仪器的继承者,它收集有关木星大气条件的数据,然后在1995年12月被木星的大气压力击碎。在这个危险的58分钟深度进入地球大气层的过程中,伽利略的净通量辐射计 - 其中一个装在里面探测器 - 测量从太阳上方到达行星的辐射以及由下面的行星本身产生的热辐射或热量。这些顶部和底部测量结果帮助科学家们计算出两者之间的差异 - 一种称为净通量的测量。

除了提供有关大气加热和冷却的详细信息外,净通量数据还显示有关云层及其化学成分的信息。“实际上,你可以从净通量数据中学到很多东西,特别是行星辐射的源和汇,”阿斯拉姆说。

与其前任一样,阿斯拉姆的仪器将在天王星或海王星的气氛中自杀。但Aslam表示,随着它的下降,它将更准确,更高效地收集有关这些知之甚少的地区的信息。“可用材料,过滤器,电子探测器,飞行计算以及数据管理和处理都得到了改进。坦率地说,我们拥有更好的技术。很明显,现在是时候开发用于未来大气进入探测器的下一代仪器,“他说。

例如,Aslam没有使用Galileo上使用的热电探测器,而是着眼于热电堆传感器的使用,热电堆传感器将热或红外波长或热量转换成电信号。优点是热电堆电路不易受干扰和电噪声的影响。

Aslam的团队还增加了两个额外的红外通道来测量热量,使总数达到7个,另外两个视角用于收集这些波长并帮助模拟光散射。当光由于与气溶胶和冰粒子的相互作用而在一个视场中散射时,散射会污染另一视场中的测量值。这让科学家们对分析数据时发生的事情产生了偏差。

此外,当仪器下降时,仪器更紧凑的视野将揭示有关行星云层和大气层的更多细节。同样重要的是,该仪器体积更小,其传感器采用现代专用集成电路,支持快速数据采样,Aslam说。