Cassini projekti Oulussa

spaceweb@oulu.fi - viimeinen päivitys: 20. syyskuuta 2006 (JV)

NASAn miehittämätön avaruusalus CASSINI laukaistiin Saturnusta kohti 15. lokakuuta 1997. Cassini saapui perille ja asettui Saturnuksen kiertolaiseksi 1. heinäkuuta 2004. Cassini tulee tuottamaan tietoa Saturnuksen magnetosfääristä, kuista (erityisesti Titan) ja rengassysteemistä neljän vuoden ja mahdollisen suunnitellun kahden vuoden jatkoajan aikana. Titan kuu tullaan ohitamaan lukuisia kertoja lähietäisyydeltä ohjelman aikana samoin myös Saturnusta kiertävät pienemmät ns. jääkuut. Titanin plasma ympäristössä suoritettuja CAPSin mittauksia analysoitaessa on apuna Ilmatieteen laitoksella kehitetyt simulaatiot Titanin vaikutuksesta Saturnuksen magnetosfääriin. Myöskin aurinkotuulen plasmaa tutkitaan Saturnuksen etäisyydellä satelliitin piipahtaessa sillointällöin magnetosfäärin ulkopuolelle aurinkotuuleen. Oulu on mukana hankkeessa ns. co-Investigator statuksella CAPS (Cassini plasma spektrometri eli Cassini Plasma Spectrometer) instrumentissa.

Ryhmä on simuloinut numeerisesti ioni suihku spektrometrin (Ion Beam Spectrometer IBS) toimintaa parantaakseen sen ominaisuuksia. Muita osia CAPS instrumentissa ovat IMS (Ioni massa spektrometri eli Ion Mass Spectrometer) ja ELS (Elektroni spektrometri eli Electron spectrometer) kuten alla olevasta kuvasta näkee (DPU on datan käsittely yksikkö eli Data Processing Unit ja ACT on pyöritysmoottori eli Actuator; klikkaamalla kuvaa saat suuremman version esille).

IBS on puolipallon muotoinen elektrostaattinen analysaattori varustettuna kolmella ionien viuhkamaisella sissääntuloikkunalla. Jokaisen sisääntuloikkunan näkökenttä on 1.5°×150°. Tällöin IBS:n kulmaerottelukyvyksi saadaan 1.5°×1.5°. Kanavaelektronimonistimia (Channel electron multipliers CEM) käytetään detektoreina IBS instrumentissa. Simulaatiomme osoittavat, että IBSn energian erottelutarkkuus on 1.4 +- 0.2 %. Virhe syntyy pienistä valmistusvirheistä: pienestä painaumasta sisemmällä pallokuorella ja virheellisestä asemoinnista sisemmän puolipallon asennuksessa. IMS käsittää toroidin muotoisen elektrostaattisen analysaattorin, jota seuraa lineaarisen sähkökentän omaava lentoaika ilmaisin. ELS on hattumallinen elektrostaattinen analysaattori. Sekä IMS, että ELS käsittävät kahdeksan 20° sektoria kattavaa erillistä ilmaisinta. IMSn kulmaerottelukyky jokaiselle ilmaisimelle on 11°×20° ja ELSn kulmaerottelukyky jokaiselle ilmaisimelle on 5°×20°. ELSn energian erotyskyky on 17%. IMSn energian erotyskyky on myös sama 17% ja sen massan erotyskyky (M/dM) on 80 hiukkasille, joiden energia on pienempi kuin 16 keV/q ja 8 hiukkasille, joiden energia on suurempi kuin 16 keV/q. 

Cassiniin liittyviä julkaisuja Oulun ryhmältä.

• Vilppola, J. H., J. T.Keisala, P. J. Tanskanen and H. Huomo, Optimization of hemispherical electrostatic analyzer manufacturing with respect to resolution requirements, Rev.Sci.Instrum., 64, 2190, 1993. Elektrostaattisen analysaattorin valmistuksen optimointi suhteessa erotustarkkuus vaatimuksiin.
• Vilppola, J. H., P. J. Tanskanen, H. Huomo and B.L. Barraclough, Simulations of the Response Function of a Plasma Ion Beam Spectrometer for the Cassini Mission to Saturn, Rev.Sci.Instrum., 67, 1494 (1996). Saturnuksen Cassini tutkimushankkeen plasmaionisuihku spektrometrin vastefunktion simulaatiot. 
• Vilppola J. H., P. J. Tanskanen and B. L. Barraclough, Simulation of a spherical section electrostatic analyzer, in Magnetospheric research with advanced techniques ed. by R. L. Xu and A. T.Y. Lui of COSPAR Colloquium, April 1996, Beijing, China. ISBN 0-08-043330-8, Elsevier Science Ltd, July 1998. Elektrostaattisen pallonosa-analysaattorin simulaatio.
• Vilppola, J. H., P. J. Tanskanen, B.L. Barraclough and D. J. McComas, Comparison between simulations and calibrations of a high resolution electrostatic analyser, Rev.Sci.Instrum., 72, 3662, 2001. Vertailu korkean tarkkuuden omaavan elektrostaattisen analysaattorin simulaatioiden ja kalibraatioiden välillä.
• Vilppola, J. H., PhD-thesis: "Solar wind: detection methods and long term fluctuations", 2003. Väitöskirja:"Aurinkotuuli: havaintomenetelmät ja pitkäkestoiset vaihtelut."
• D.T. Young, J.J. Berthelier, M. Blanc, J.L. Burch, A.J. Coates, R. Goldstein, M. Grande, T.W. Hill, R.E. Johnson, V. Kelha, D.J. McComas, E.C. Sittler, K.R. Svenes, K. Szegö, P. Tanskanen, K. Ahola, D. Anderson, S. Bakshi, R.A. Baragiola, B.L. Barraclough, R.K. Black, S. Bolton, T. Booker, R. Bowman, P. Casey, F.J. Cr ary, D. Delapp , G. Dirks, N. Eaker, H. Funsten, J.D. Furman , J.T. Gosling, H. Hannu la, C. Holmlund, H. Huomo, J.M. Illiano, P. Jensen, M.A. Johnson, D.R. Linder, T. Lu ntama, S. Maurice, K. P. McCabe, K. Mursula, B.T. Narheim, J.E. Nordholt, A. Preece, J. Rudzki, A. Ruitberg, K. Smith, S. Szalai, M.F. Thomsen, K. Viherkanto, J. Vilppola, T. V ollmer, T.E. Wahl, M. W\374est, T. Ylikorpi, C. Zinsmeyer, Cassini Plasma Spectrometer Investigation, Space Science Reviews, 114, sivut 1-112, 2004.
• D.T. Young, J.J. Berthelier, M. Blanc, J.L. Burch, S. Bolton, A.J. Coates, F. Crary, R. Goldstein, M. Grande, T.W. Hill, R.E. Johnson, R.A. Baragiola, V. Kelha, D.J. McComas, K. Mursula, E.C. Sittler, K.R. Svenes, K. Szegö, P. Tanskanen, M.F. Thomsen, S.Bakashi, B.L. Barraclough, Z. Bebesi, D. Delapp, M.W. Dunlop, J.T. Gosling, J.D. Furman, L.K. Gilbert, D. Glenn, C. Holmlund, J.-M. Illinao, G.R. Lewis, D.R. Linder, S. Maurice, H.J. McAndrews, B.T. Narheim, E. Pallier, D. Reisenfeld, A.M. Rymer, H.T. Smith, R.L. Tokar, J. Vilppola, C. Zinsmeyer, Composition and Dynamics of Plasma in Saturn's Magnetosphere, Science, Vol. 307, sivu 1262, 25. helmikuuta 2005.
• K. Szego, Z. Bebesi, G. Erdos, L. Foldy, F. Crary, D. J. McComas, D. T. Young, S. Bolton, A. Coates, A. Rymer, J. J. Bethelier, R. E. Hartle, E. C. Sittler, D. Reisenfeld, R. E. Johnson, H. T. Smith, T. W. Hill, J. Vippola, J. Steinberg, N. Andre, The global plasma environment of Titan as observed by Cassini Plasma Spectrometer during the first two close encounters with Titan, Geophys. Res. Lett., Vol. 32, No. 20, L20S05, 2005
• I. Sillanpää, E. Kallio, P. Janhunen, W. Schmidt, K. Mursula, J. Vilppola, P. Tanskanen, Hybrid simulation study of ion escape at Titan for different orbital positions, Advances in Space Research, Available online since 13th of February 2006.
• R. E. Hartle, E. C. Sittler Jr., F. M. Neubauer, R. E. Johnson, H. T. Smith, F. Crary, D. J. McComas, D. T. Young, A. J. Coates, D. Simpson, S. Bolton, D. Reisenfeld, K. Szego, J. J. Bethelier, A. Rymer, J. Vippola, J. T. Steinberg, N. Andre, Preliminary interpretation of Titan plasma interaction as observed by the Cassini Plasma Spectrometer: Comparisons with Voyager 1, Geophys. Res. Lett., Vol. 33, No. 8, L08201, 20 April 2006

Katso myös

• CAPS kotisivu (engl.)
• Cassini kotisivu (engl.)
• Cassini kotisivusto lapsille (engl.)
• CNNn Cassini sivu (engl.)
• Muut Oulun ryhmän projektit (engl.)
• Ilmatieteen laitoksen kotisivut (engl.)
• Ilmatieteen laitoksen kotisivut
• Ilmatieteen laitoksen simulaatiosivut
• Huygens kotisivut ESA
• Saturnus kuvalinkkejä

In English - englanninkieinen sivu