Cosmic Dust Analyzer
કેસિની મિશન પર કોસ્મિક ડસ્ટ એનાલાઇઝર (સી. ડી. એ.) એક વિશાળ વિસ્તાર (કુલ સંવેદનશીલ વિસ્તાર) બહુ-સંવેદક ધૂળ સાધન છે જેમાં રાસાયણિક ધૂળ વિશ્લેષક (ટાઈમ-ઓફ-ફ્લાઇટ માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર), અત્યંત વિશ્વસનીય ઈમ્પૅક્ટ આયનીકરણ ડિટેક્ટર અને બે ઉચ્ચ દરના ધ્રુવીકૃત પોલીવિનાઇલિન ફ્લોરાઇડ (પી. વી. ડી. એફ.) ડિટેક્ટરનો સમાવેશ થાય છે. શનિના માર્ગમાં 6 વર્ષ દરમિયાન સીડીએએ આંતરગ્રહીય ધૂળના વાદળ, આંતરતારકીય ધૂળના પ્રવાહ અને ગુરુના ધૂળના પ્રવાહોનું વિશ્લેષણ કર્યું. શનિની આસપાસ ભ્રમણકક્ષામાં 13 વર્ષ દરમિયાન સી. ડી. એ. એ ઇ રિંગ, એન્સેલેડસના પ્લુમ્સમાં ધૂળ અને શનિના વાતાવરણમાં ધૂળનો અભ્યાસ કર્યો હતો. ઝાંખી કોસ્મિક ડસ્ટ એનાલાઇઝર, સી. ડી. એ. મેક્સ પ્લેન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ (એમ. પી. આઈ. કે.), હાઈડેલબર્ગ (જર્મની) નું સાતમું ડસ્ટ ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ હતું, જે એચ. ઈ. ઓ. એસ. 2 સેટેલાઇટ પર ડસ્ટ ડિટેક્ટર્સ અને ગેલિલિયો અને યુલિસિસ સ્પેસ પ્રોબ્સ પર ડસ્ટ ડિટેક્ટર્સ અને હેલિયોસ સ્પેસક્રાફ્ટ પર વધુ જટિલ ડસ્ટ એનાલાઇઝર્સ, ગિયોટો અને વેગા સ્પેસક્રાફ્ટથી હેલીના ધૂમકેતુ સુધીનું હતું. નવી ધૂળ વિશ્લેષક પ્રણાલી એબરહાર્ડ ગ્રુનની આગેવાની હેઠળના વૈજ્ઞાનિકોની ટીમ અને ડાયટમાર લિંકર્ટની આગેવાની હેઠળના ઇજનેરો દ્વારા કેસિની અવકાશયાન પર શનિ પ્રણાલીમાં ધૂળનું વિશ્લેષણ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવી હતી. આ સાધન મોટા સંવેદનશીલ વિસ્તાર (0.1 મી2) ઈમ્પેક્ટ ડિટેક્ટર, નાના ટાઈમ-ઓફ-ફ્લાઇટ માસ સ્પેક્ટ્રોમીટર કેમિકલ એનાલાઇઝર અને બે ઉચ્ચ દરના પોલરાઇઝ્ડ પોલિવિનાઇલાઇડિન ફ્લોરાઇડ (પીવીડીએફ) ડિટેક્ટર્સનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી ઇ રિંગના ક્રોસિંગ દરમિયાન ઉચ્ચ પ્રવાહનો સામનો કરી શકાય. હેડલબર્ગમાં મેક્સ પ્લેન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ એકંદર સાધન વિકાસ અને પરીક્ષણ માટે જવાબદાર હતી. બર્લિન-એડલરશોફમાં ડીએલઆર (મિકેનિક્સ, સ્વચ્છતા, થર્મલ ડિઝાઇન, પરીક્ષણો), કેન્ટરબરી યુનિવર્સિટીના ટોની મેકડોનેલ (કેમિકલ એનાલાઇઝર, યુકે), રધરફર્ડ એપલટન લેબોરેટરી (સ્પેક્ટ્રોમીટર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, યુકે) અને જી. પહલ (મિકેનિકલ ડિઝાઇન, મ્યુનિક, જીઆર) દ્વારા મુખ્ય યોગદાન આપવામાં આવ્યું હતું. પીવીડીએફ ડિટેક્ટર્સ શિકાગો યુનિવર્સિટીના ટોની તુઝોલિનો દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવ્યા હતા. સીડીએ માટે પ્રસ્તાવિત મુખ્ય તપાસકર્તા એબરહાર્ડ ગ્રુન હતા. 1990માં પી. આઈ.-જહાજ મેક્સ પ્લેન્ક ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સમાંથી રાલ્ફ સરમાને સોંપવામાં આવ્યું હતું, જે હવે જર્મનીની સ્ટુટગાર્ટ યુનિવર્સિટીમાં છે. રાલ્ફ સરમાને તેમના થીસીસ (10 નવેમ્બર 2000, જર્મનમાં) માટે મ્યુનિકની ટેકનિકલ યુનિવર્સિટીમાંથી તેમની ડિગ્રી "Dr.-Ing" મળી, "કોસ્મિક-ડસ્ટ-એનાલાઇઝરથી વૈજ્ઞાનિક અવકાશયાનનું વર્ણન કરતા મોડેલ સુધી". સીડીએનું મુખ્ય સેન્સર ગેલિલિયો અને યુલિસિસ ડસ્ટ ડિટેક્ટર્સ જેવા ઈમ્પૅક્ટ આયનીકરણ ડિટેક્ટર (આઈઆઈડી) છે. ગોળાકાર લક્ષ્યના કેન્દ્રમાં + 1000 V વિદ્યુત ક્ષમતા પર નાનું (0.016 m2) રાસાયણિક વિશ્લેષક લક્ષ્ય, CAT છે. લક્ષ્યની સામે ત્રણ મિલીમીટર એ 0 વી પોટેન્શિયલ પર ગ્રીડ છે. કે. એ. ટી. પર ધૂળની અસરો પ્લાઝ્મા પેદા કરે છે જે ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્ર દ્વારા અલગ પડે છે. આયનો ~ 1000eV ની ઊર્જા મેળવે છે અને કેન્દ્ર સંગ્રાહક તરફ કેન્દ્રિત હોય છે. આયનો અંશતઃ અર્ધ-પારદર્શક ગ્રીડ દ્વારા 230 મિલીમીટર અંતર પર અને કેન્દ્ર ઇલેક્ટ્રોન ગુણક દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે. ચાર્જ સંકેતોના તરંગ સ્વરૂપોને માપવામાં આવે છે, સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે અને જમીન પર પ્રસારિત કરવામાં આવે છે. ગુણક સંકેત મુક્ત થયેલા આયનોના ટાઈમ-ઓફ-ફ્લાઇટ માસ સ્પેક્ટ્રમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. વિશ્લેષકના પ્રવેશદ્વાર પરની ચાર ગ્રીડમાંથી બે ગ્રીડ ધૂળના કણનો વિદ્યુત ચાર્જ ઉપાડે છે. આ ક્ષમતાઓ સાથે સીડીએને પ્રોટોટાઇપ ડસ્ટ ટેલિસ્કોપ ગણી શકાય. સીડીએએ 1999થી 2017માં કેસીનીની છેલ્લી સક્રિય સેકન્ડ સુધી 18 વર્ષ સુધી માઇક્રોમીટિયોરોઇડ પર્યાવરણને મોટા ઘટાડા વિના માપ્યું હતું. ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ ફ્લાય-અવે-કવર 1997માં 317મા દિવસે રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. વિજ્ઞાન આયોજન અને કામગીરીનું સંચાલન મેક્સ-પ્લાન્ક-ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ દ્વારા અને બાદમાં સ્ટુટગાર્ટ યુનિવર્સિટી દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. કેસીની અવકાશયાન ત્રણ-અક્ષીય સ્થિર અવકાશયાન હતું, જેમાં એન્ટેના ક્યારેક-ક્યારેક માહિતી ડાઉનલોડ કરવા અને કાર્યકારી આદેશો પ્રાપ્ત કરવા માટે પૃથ્વી તરફ નિર્દેશ કરે છે. આ દરમિયાન કેસીનીના વલણને જહાજ પરના 12 સાધનોમાંથી એક અથવા વધુના વિનંતી કરેલા અવલોકનો દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવતું હતું. તેના પોઇન્ટિંગ વલણ પર વધુ નિયંત્રણ મેળવવા માટે, સીડીએએ અવકાશયાન અને ધૂળ વિશ્લેષક વચ્ચે ટર્નટેબલનો ઉપયોગ કર્યો હતો. મુખ્ય શોધો અને અવલોકનો આંતરગ્રહીય પરિભ્રમણ દરમિયાન 1997માં પ્રક્ષેપણથી 2004માં શનિ પર આગમન સુધી, કેસીની-હ્યુજેન્સે આંતરગ્રહીય અવકાશમાં 0.7 થી 10 એ. યુ. સુધી પરિભ્રમણ કર્યું હતું. આ સમય દરમિયાન આંતરિક ગ્રહોની પ્રણાલીમાં આંતરગ્રહીય અને આંતરતારકીય ધૂળના નિરીક્ષણ માટે લાંબા ગાળા ઉપયોગી હતા. આંતરગ્રહીય અવકાશમાં ધૂળના વિદ્યુત ચાર્જની શોધ અને આંતરગ્રહીય ધૂળના કણોની રચનાનું નિર્ધારણ એ મુખ્ય બાબતો હતી. એસ્ટરોઇડ પટ્ટાને પાર કરતી વખતે કોઈ માપ શક્ય નહોતું. 2000માં જ્યુપિટર ફ્લાયબાઈ દરમિયાન નેનોમીટર-કદના ધૂળના પ્રવાહના કણોનું વિશ્લેષણ કરવાની અને જ્યુપિટરના ચંદ્ર આઇઓ સાથે તેમનો રચનાત્મક સંબંધ દર્શાવવાની તક મળી હતી જ્યાંથી તેઓ ઉદ્દભવે છે. 2004માં શનિની નજીક પહોંચ્યા પછી, 100 કિમી/સેકન્ડના ક્રમમાં ગતિ સાથે સબમાઇક્રોન અનાજના સમાન પ્રવાહો મળી આવ્યા હતા. આ કણો મોટે ભાગે ગાઢ વીંટીના બાહ્ય ભાગોમાંથી ઉદ્દભવે છે. જ્યાં સુધી તેઓ સૌર પવન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પ્રવેશી ન જાય ત્યાં સુધી તેઓ શનિના ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવ્યા હતા. શનિના પ્રવાહના કણોમાં પ્રાથમિક બરફીલા વીંટીના કણોની સિલિકેટ અશુદ્ધિઓ હોય છે. શનિની ભ્રમણકક્ષામાં શનિની આસપાસ કેસીનીની 292 ભ્રમણકક્ષાઓ દરમિયાન (2004 થી 2017) સીડીએએ ઘણી મિલિયન ધૂળની અસરો માપી હતી જે મોટાભાગે શનિના ઇ રિંગમાં ધૂળની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે. આ પ્રક્રિયામાં સીડીએને જાણવા મળ્યું કે ઇ રિંગ શનિથી લગભગ બમણી દૂર સુધી વિસ્તરે છે. મેગ્નેટોસ્ફેરિક પ્લાઝ્મા શરતોના આધારે પરિવર્તનશીલ ધૂળ ચાર્જના માપન (અવલોકન કરેલા ગુણધર્મોનું વર્ણન કરતી શનિની ઇ રીંગના ગતિશીલ ધૂળ મોડેલની વ્યાખ્યાને મંજૂરી આપે છે. 2005માં સી. ડી. એ. સપાટીથી 175 કિ. મી. ની અંદર એન્સેલેડસના કેસિનીના નજીકના ઉડાન દરમિયાન અન્ય બે કેસિની ઉપકરણો સાથે મળીને શનિના ચંદ્ર એન્સેલેડસના દક્ષિણ ધ્રુવ પર સ્થિત સક્રિય બરફના ગિઝરની શોધ કરી હતી. પાછળથી, એન્સેલેડસની નજીકમાં પાણીના બરફના અનાજના વિગતવાર રચનાત્મક વિશ્લેષણથી એન્સેલેડસના બરફીલા પોપડાની નીચે પ્રવાહી પાણીના મહાસાગરોના મોટા જળાશયોની શોધ થઈ. 2017 માં કેસિની અવકાશયાનના ગ્રાન્ડ ફિનાલે મિશન દરમિયાન, તેણે શનિ અને તેની અંદરની ડી રીંગ વચ્ચેના પ્રદેશના 22 ટ્રાવર્સલ કર્યા હતા. આ માર્ગ દરમિયાન સીડીએએ શનિની ગાઢ વીંટીઓમાંથી ધૂળ શોધી કાઢી હતી. મોટાભાગના વિશ્લેષણ કરાયેલા અનાજના કદ થોડા દસ નેનોમીટર હતા અને તેમાં સિલિકેટ અને જળ-બરફની રચના હતી. કેસીનીના મોટાભાગના ભ્રમણકક્ષા પ્રવાસ દરમિયાન સી. ડી. એ. એ ઇ રિંગ વોટર-આઇસ કણોના મોટા ભાગે પ્રભાવશાળી અગ્રભૂમિમાં આંતરતારકીય ધૂળની અસ્પષ્ટ નિશાનીનું નિરીક્ષણ કર્યું હતું. ઇન્ટરસ્ટેલર અનાજના માસ સ્પેક્ટ્રા સિલિકેટ અને ઓક્સાઇડ રચનાના મેગ્નેશિયમથી સમૃદ્ધ અનાજની હાજરી સૂચવે છે, જેમાંથી કેટલાકમાં આયર્નનો સમાવેશ થાય છે. 2011 સુધીની મુખ્ય શોધોનો એક સમર્પિત પેપરમાં સારાંશ આપવામાં આવ્યો હતો. ગેલિલિયો અને યુલિસિસ ડસ્ટ ડિટેક્ટર્સ સંદર્ભો અવકાશયાન સાધનો વૈજ્ઞાનિક સાધનો અવકાશ વિજ્ઞાન પ્રયોગો કેસીની-હ્યુજેન્સ પણ જુઓ.