Wanneer het Huygens-ruimtevaartuig van de European Space Agency op 14 januari de atmosfeer van Saturnusmaan Titan induikt, zullen radiotelescopen van het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) van de National Science Foundation internationale teams van wetenschappers helpen om zoveel mogelijk onvervangbare informatie te extraheren uit een experiment dat uniek is in de menselijke geschiedenis. Huygens is de sonde van 700 pond die het grotere Cassini-ruimtevaartuig heeft vergezeld op een missie om Saturnus, zijn ringen en zijn talrijke manen grondig te verkennen.
De Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia en acht van de tien telescopen van de continentale Very Long Baseline Array (VLBA), gelegen in Pie Town en Los Alamos, NM, Fort Davis, TX, North Liberty , IA, Kitt Peak, AZ, Brewster, WA, Owens Valley, CA en Mauna Kea, HI, zullen tijdens hun afdaling direct het zwakke signaal van Huygens ontvangen.
Samen met andere radiotelescopen in Australië, Japan en China zullen de NRAO-faciliteiten een aanzienlijke bijdrage leveren aan de informatie over Titan en zijn atmosfeer die zal worden verkregen uit de Huygens-missie. Een door Europa geleid team zal de radiotelescopen gebruiken om uiterst nauwkeurige metingen uit te voeren van de positie van de sonde tijdens de afdaling, terwijl een door de VS geleid team zich zal concentreren op het verzamelen van metingen van de daalsnelheid van de sonde en de bewegingsrichting. De radiotelescoopmetingen zullen essentiële gegevens opleveren om een volledig begrip te krijgen van de winden die Huygens tegenkomt in de atmosfeer van Titan.
Momenteel weten wetenschappers weinig over de winden van Titan. Gegevens van de flyby uit 1980 van het Voyager I-ruimtevaartuig gaven aan dat de oost-westwinden een snelheid van 225 mph of meer zouden kunnen bereiken. Noord-zuidwinden en mogelijke verticale winden, hoewel waarschijnlijk veel zwakker, kunnen nog steeds aanzienlijk zijn. Er zijn concurrerende theoretische modellen van de winden van Titan en het algemene beeld kan het best worden samengevat als slecht begrepen. Voorspellingen van waar de Huygens-sonde zal landen, variëren van bijna 250 mijl ten oosten tot bijna 125 mijl ten westen van het punt waar de parachute voor het eerst wordt ingezet, afhankelijk van welk windmodel wordt gebruikt. Wat er feitelijk met de sonde gebeurt terwijl deze door de atmosfeer van Titan naar beneden parachuteert, biedt wetenschappers de beste kans om meer te weten te komen over de winden van Titan.
Tijdens de afdaling zal Huygens de gegevens van de sensoren aan boord verzenden naar Cassini, het 'moederschip' dat het naar Titan heeft gebracht. Cassini stuurt de gegevens vervolgens terug naar de aarde. De grote radiotelescopen kunnen het zwakke (10 watt) signaal van Huygens echter rechtstreeks opvangen, zelfs op een afstand van bijna 750 miljoen mijl. Dit wordt niet gedaan om de gegevensverzameling te dupliceren, maar om door directe meting nieuwe gegevens over Huygens 'positie en bewegingen te genereren.
Metingen van de Doppler-verschuiving in de frequentie van Huygens 'radiosignaal van het Cassini-ruimtevaartuig, in een experiment onder leiding van Mike Bird van de Universiteit van Bonn, zullen grotendeels informatie geven over de snelheid van de oost-westwinden van Titan. Een team onder leiding van wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, CA, zal de Doppler-verschuiving in het signaal van de sonde ten opzichte van de aarde meten. Deze aanvullende Doppler-metingen van de op aarde gebaseerde radiotelescopen zullen belangrijke gegevens opleveren die nodig zijn om meer te weten te komen over de noord-zuidwinden.
"Door de telescopen op de grond aan het experiment toe te voegen, kunnen we niet alleen de gegevens bevestigen die we van de Cassini-orbiter krijgen, maar kunnen we ook een veel completer beeld krijgen van de winden op Titan", zegt William Folkner, een JPL-wetenschapper.
Een ander team, geleid door wetenschappers van het Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe (JIVE), in Dwingeloo, Nederland, zal een wereldwijd netwerk van radiotelescopen, waaronder de NRAO-telescopen, gebruiken om het traject van de sonde met ongekende snelheid te volgen nauwkeurigheid. Ze verwachten de positie van de sonde te meten binnen twee derde van een mijl (1 kilometer) op een afstand van bijna 750 miljoen mijl.
"Dat is alsof je in je achtertuin kunt zitten en naar de bal kunt kijken in een pingpongspel dat op de maan wordt gespeeld", zei Leonid Gurvits van JIVE.
Zowel het JPL- als het JIVE-team zullen de door de radiotelescopen verzamelde gegevens registreren en later verwerken. In het geval van de Doppler-metingen is er mogelijk wat real-time informatie beschikbaar, afhankelijk van de sterkte van het signaal, maar de wetenschappers van dit team zijn ook van plan om hun gedetailleerde analyse van geregistreerde gegevens uit te voeren.
Het JPL-team maakt gebruik van speciale instrumenten van het Deep Space Network, genaamd Radio Science Receivers. De ene wordt uitgeleend aan de GBT en de andere aan de Parkes-sterrenwacht. "Dit is hetzelfde instrument waarmee we de uitdagende communicatie tijdens de landing van de Spirit and Opportunity Mars-rovers en de Cassini Saturn Orbit Insertion konden ondersteunen toen het ontvangen radiosignaal erg zwak was", zegt Sami Asmar, de verantwoordelijke JPL-wetenschapper voor de gegevensregistratie.
Toen de sonde van het Galileo-ruimtevaartuig in 1995 de atmosfeer van Jupiter binnenkwam, gebruikte een JPL-team de radiotelescoop Very Large Array (VLA) van de NSF in New Mexico om het signaal van de sonde rechtstreeks te volgen. Het toevoegen van de gegevens van de VLA aan dat experiment verbeterde de nauwkeurigheid van de windsnelheidsmetingen aanzienlijk.
'De Galileo-sonde heeft ons verrast. In tegenstelling tot sommige voorspellingen, leerden we dat de wind van Jupiter sterker werd naarmate we dieper de atmosfeer in gingen. Dat vertelt ons dat die diepere winden niet volledig worden aangedreven door zonlicht, maar ook door warmte die uit de kern van de planeet komt. Als we geluk hebben bij Titan, zullen we daar ook voor verrassingen komen te staan '', zegt Robert Preston, een andere JPL-wetenschapper.
De Huygens-sonde is een ruimtevaartuig gebouwd door de European Space Agency (ESA). Naast de NRAO-telescopen zal het JPL Doppler Wind-experiment gebruik maken van de Australia Telescope National Facility en andere radiotelescopen in Parkes, Mopra en Ceduna, Australië; Hobart, Tasmanië; Urumqi en Shanghai, China; en Kashima, Japan. De positiemetingen zijn een project onder leiding van JIVE en waarbij ESA, de Nederlandse Stichting voor Onderzoek in de Astronomie, de Universiteit van Bonn, de Technische Universiteit van Helsinki, JPL, de Australische Telescope National Facility, de National Astronomical Observatories of China, het Shanghai Astronomical Observatory betrokken zijn en het National Institute for Communication Technologies in Kashima, Japan.
Het Joint Institute for VLBI in Europe wordt gefinancierd door de nationale onderzoeksraden, nationale faciliteiten en instituten van Nederland (NWO en ASTRON), het Verenigd Koninkrijk (PPARC), Italië (CNR), Zweden (Onsala Space Observatory, National Facility), Spanje (IGN) en Duitsland (MPIfR). Het European VLBI Network is een gezamenlijke faciliteit van Europese, Chinese, Zuid-Afrikaanse en andere radioastronomie-instituten die worden gefinancierd door hun nationale onderzoeksraden. De Australia Telescope wordt gefinancierd door het Gemenebest van Australië voor gebruik als een nationale faciliteit die wordt beheerd door CSIRO.
De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc.
Oorspronkelijke bron: NRAO-persbericht
