Je leest:

JIVE meet storm op Titan

JIVE meet storm op Titan

Onder regie van het Joint Institute for VLBI in Europe (JIVE) uit Dwingeloo hebben radiotelescopen over de gehele wereld uit de zwakke signalen van de Huygens sonde de windsnelheden op Titan bepaald.

De voorlopige resultaten wijzen op grote variaties in windsnelheden in de atmosfeer van Titan. De metingen behelsen veranderingen in de frequentie van de radiosignalen van de Huygens sonde tijdens de afdaling op 14 januari 2005. Deze zogeheten “Doppler” verschuivingen ontstaan door verschillen in de relatieve snelheid tussen de zender van de Huygens sonde en de radio-antennes op aarde. Het is vergelijkbaar met het veranderen van toonhoogte van geluidsgolven, bijvoorbeeld van een passerende ambulance.

Geen onbewolkte hemel voor Huygens: tijdens twee eerdere passages bleek dat Titan heuse wolken en weerpatronen kent. Links de opname van 26 oktober, rechts die van 13 december. De afbeelding maakt gebruik van valse kleuren: het gebruikte rood, groen en blauw is infrarood licht. De witte vlekken bij Titan’s zuidpool zijn wolken; ze verschuiven duidelijk van plek tussen de twee passages van Cassini. bron: NASA / JPL / Space Science Institute

De indrukwekkende lijst van telescopen die betrokken waren bij dit experiment wordt aangevoerd door de NRAO Green Bank Telescoop in West Viginia in de Verenigde Staten en de CSIRO Parkes Radio Telescoop in Australië. Bij deze unieke waarnemingen werd gebruik gemaakt van apparatuur die speciaal ontwikkeld is om het smalle referentiesignaal van Huygens te meten. Voor de volledigheid moet worden opgemerkt dat het eerste resultaat waarbij werd aangetoond dat de Huygens de afdaling had overleefd, op naam komt van de “Radio Science Recievers” die beschikbaar waren gesteld door het NASA Deep Space Network. Hiermee werd het bewijs geleverd, dat de Huygens begonnen was gegevens naar het moederschip Cassini te seinen, uren voordat deze bij de vluchtleiding zouden arriveren.

De onverwachte en erg succesvolle waarneming van de signalen op aarde betekende een verrassende, bijna wonderbaarlijke ommekeer voor het Cassini/Huygens Doppler Wind Experiment. Het Doppler experiment werd geacht gebruik te maken van een radioverbinding tussen de Huygens sonde en het Cassini ruimteschip. Echter door een commandofout faalde een van de ontvangers van Cassini en gingen de gegevens van het Doppler experiment verloren. Dankzij het wereldwijde netwerk van radiotelescopen heeft het Doppler experiment alsnog de kans gekregen om relevante gegevens te achterhalen, die nodig zijn om het oorspronkelijk wetenschappelijke doel te behalen. Onderzoekers van JIVE en het NASA Jet Propulsion Laboratory (USA) hebben samen met het Doppler experiment team de zwakke signalen tijdens de afdaling van Huygens sonde opgevangen en verwerkt. De aldus verkregen informatie geeft een nauwkeurig inzicht in de windsnelheden in de atmosfeer van Titan.

Artist’s concept van Huygens’ afdaling door de woeste Titan-atmosfeer. Er werden windsnelheden van 120 meter per seconde gemeten. bron: ESA

De wind op Titan blijkt op bijna alle hoogten in de richting van de rotatie van Titan (van west naar oost) te stromen. De hoogst gemeten snelheid bedraagt ongeveer 120 meter per seconde (430km/uur) en werd tien minuten na het begin van de afdaling bereikt op ongeveer 120 kilometer hoogte. Aan het oppervlak zijn de winden zwak maar boven het oppervlak nemen ze geleidelijk toe tot op 60 kilometer. Dit patroon van geleidelijke toename zet zich niet door in een uitgestrekt gebied boven de 60 kilometer. Op deze hoogten zijn grote variaties in de Doppler metingen waargenomen, waarschijnlijk veroorzaakt door sterk wisselende vertikale windstromen. Dat Huygens het in dit gebied hard te verduren had, was al duidelijk uit de andere wetenschappelijke en technische waarnemingen aan boord. Snelheidsveranderingen, zoals het wisselen van de parachutes, 15 minuten na het binnendringen van de atmosfeer van Titan en de landing om 11 uur 38 (GMT) (dit signaal kwam om 12 uur 45 (GMT) op aarde aan) vertoonden duidelijke Doppler effecten.

Momenteel bestaat er nog een hiaat van ongeveer 20 minuten in de gegevens tussen de metingen van de Green Bank Telescoop in Amerika en die van de Parkes Telescoop in Australië. De ontbrekende Doppler gegevens kunnen mogelijk nog aangevuld worden door gegevens van andere radiotelescopen. Bovendien zijn er door radiotelescopen in het VLBI-netwerk metingen van de signalen van de Huygens sonde uitgevoerd die exact haar lokatie tijdens de afdaling kunnen bepalen. Een combinatie van de Doppler en VLBI gegevens levert wellicht een drie-dimensionaal beeld op van de bewegingen van de Huygens sonde tijdens haar afdaling naar het oppervlakte van Titan.

Dr. Michael Bird van de Universiteit van Bonn is projectleider van het oorspronkelijke Huygens Doppler Wind Experiment. Hij is enorm tevreden dat samenwerkende radiotelescopen onder leiding van JIVE zijn gegevens hebben kunnen redden.

“Ik heb nog nooit zulke opwindende hoogtepunten en ontmoedigende dieptepunten gevoeld als die we nu hebben meegemaakt,” zegt Dr Michael Bird van de Universiteit van Bonn, de projectleider van het oorspronkelijke Huygens Doppler Wind Experiment. “Eerst ontvingen we het signaal van de Green Bank Telescoop ‘alles in orde’ en vervolgens kwamen we er achter dat we geen signaal bij het controlecentrum van de ESA binnenkregen, wat ‘alles verloren’zou betekenen. De werkelijkheid ligt zoals we het nu kunnen overzien gelukkig dichter bij het eerste dan bij het laatste.”

Dit artikel is een publicatie van Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA).
© Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 09 februari 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.