Cosmic Dust Analyzer (original) (raw)
The Cosmic Dust Analyzer (CDA) on the Cassini mission is a large-area (0.1 m2 total sensitive area) multi-sensor dust instrument that includes a chemical dust analyzer (time-of-flight mass spectrometer), a highly reliable impact ionization detector, and two high rate polarized polyvinylidene fluoride (PVDF) detectors. During 6 years en route to Saturn the CDA analysed the interplanetary dust cloud, the stream of interstellar dust, and Jupiter dust streams. During 13 years in orbit around Saturn the CDA studied the E ring, dust in the plumes of Enceladus, and dust in Saturn's environment.
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| dbo:abstract | The Cosmic Dust Analyzer (CDA) on the Cassini mission is a large-area (0.1 m2 total sensitive area) multi-sensor dust instrument that includes a chemical dust analyzer (time-of-flight mass spectrometer), a highly reliable impact ionization detector, and two high rate polarized polyvinylidene fluoride (PVDF) detectors. During 6 years en route to Saturn the CDA analysed the interplanetary dust cloud, the stream of interstellar dust, and Jupiter dust streams. During 13 years in orbit around Saturn the CDA studied the E ring, dust in the plumes of Enceladus, and dust in Saturn's environment. (en) Der Cosmic-Dust-Analyzer (CDA) ist ein in Deutschland entwickeltes eigenständiges und vollwertiges Instrument der 1997 gestarteten Cassini-Huygens-Sonde, die den Ringplaneten Saturn und seine Umgebung erforscht. Die Cassini-Huygens-Sonde ist eine gemeinsame Mission der Raumfahrtagenturen NASA und ESA. Insgesamt zwölf Orbiterinstrumente und sechs Instrumente auf der Huygens-Sonde begannen eine sieben Jahre lange Reise, welche am 1. Juli 2004 bei einer Sonnenentfernung von fast zehn Erde-Sonne Abständen am Ziel war. Dann begann die eigentliche und vier Jahre dauernde Erforschung des Saturnsystems mit seinen zahlreichen Monden, seiner Magnetosphäre und seinem spektakulären Ringsystem. Der Cosmic-Dust-Analyzer kann sowohl interplanetaren Staub (kometaren und asteroidalen), als auch interstellaren Staub (also Staub, welcher unser Sonnensystem durchdringt und nicht seinen Ursprung in unserem Sonnensystem hat) mit großer Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit nachweisen. So können Partikel mit einer Geschwindigkeit von 5 Kilometern pro Sekunde und einer Masse von nur kg (dies entspricht einer Größe von einem zweitausendstel Millimeter) nachgewiesen werden. Neben der Teilchengeschwindigkeit (1–100 Kilometer pro Sekunde) und der Teilchengröße (10 Nanometer bis 100 Mikrometer) wird von dem Instrument auch die elektrische Ladung der Staubteilchen (1–100 Femtocoulomb) und ihre elementare Zusammensetzung bestimmt. Fünf Jahre lang entwickelten, bauten und testeten die Wissenschaftler des Max-Planck-Institutes für Kernphysik (MPI-K) unter Leitung von Eberhard Grün in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus Berlin-Adlershof das Experiment. Die Mechanik wurde vom Ingenieurbüro Pahl in München entworfen, und die Firma Phytron lieferte einen Schrittmotor mit extrem geringem Energieverbrauch für den instrumenteigenen Drehtisch. Die University of Canterbury und das Rutherford Appleton Laboratory (RAL) in England beteiligten sich an dem CDA mit der Entwicklung des Chemischen Analysators (CA). Die von der NASA vorgegebenen Beschränkungen bezüglich Masse (17 Kilogramm) und elektrischer Leistung (12 Watt) für den CDA konnten trotz der Größe des Experimentes von 80 cm Höhe und einem Detektordurchmesser von 40 cm eingehalten werden. Abb. 1 zeigt die 5,6 Tonnen schwere Cassini/Huygens Sonde und das daran befestigte CDA Experiment. Ein eigener Mikrocomputer erlaubt über Monate hinweg autonome und zuverlässige Messungen. Eine spezielle von KCS GmbH, der Universität Mannheim und der Mannheimer Firma Helfert-Informatik entwickelte Ada-Software ermöglicht ein flexibles Prozessieren, internes Speichern und Komprimieren der Daten, bevor sie mit einer geringen Datenrate (dem Hundertstel einer ISDN-Leitung) an das Computersystem von Cassini weitergegeben werden. In den Datenstrom fließen auch die Daten des von der Universität Chicago entwickelten Nachbarexperimentes (HRD) ein. Die wissenschaftliche Planung, der Missionsbetrieb und die Datenanalyse erfolgen am MPI-K in Kooperation mit anderen Max-Planck-Instituten und den Universitäten Münster, Potsdam und München. Das MPI-K arbeitet eng mit dem Cassini-Projekt am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena/Los Angeles (USA) und den 25 direkt beteiligten Wissenschaftlern aus sieben Ländern zusammen. Seit 1999 wird das CDA-Experiment erfolgreich im interplanetaren Raum kommandiert und liefert ständig faszinierende Daten zur Erde, die den Staubwissenschaftlern bereits viele neue Entdeckungen und Ergebnisse brachten. Obwohl der CDA einem optischen Teleskop ähnlich sieht (siehe Abb. 2), liefert er keine direkten Bilder der Staubteilchen. Dafür erhalten die Forscher aus den Daten ein Stück des Bildes der Entstehung und Evolution des Sonnensystems und seiner Planeten. (de) |
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