Descripción General del CDA

El Analizador de Polvo Cósmico (CDA) suministra observaciones directas de las partículas de materia en el sistema de Saturno, investiga las propiedades físicas, químicas y dinámicas de estas partículas y estudia sus interacciones con los anillos, los satélites helados y la magnetosfera de Saturno.

Objetivos Científicos del CDA

• Ampliar los estudios del polvo interplanetario (tamaños y órbitas) alrededor de Saturno.
• Definir la distribución de polvo y meteoritos (tamaños órbitas, composición) cerca de los anillos.
• Representar en un mapa la distribución del tamaño del material de los anillos dentro y cerca de los anillos conocidos.
• Analizar las composiciones químicas de las partículas de los anillos.
• Estudiar los procesos (erosivos y electromagnéticos) responsables de la estructura del anillo E.
• Buscar partículas del anillo mas allá del anillo E conocido.
• Estudiar el efecto de Titán en el complejo de polvo de Saturno.
• Estudiar la composición química de los satélites helados por análisis de partículas expulsadas.
• Determinar el papel de los satélites helados como fuente de origen de las partículas de los anillos.
• Determinar el papel que el polvo juega como una fuente de origen/disminución de las partículas cargadas de la magnetosfera.

Instrumentos Detectores del CDA

• Analizador de Polvo.
• Detector de Tasa Alta

Características de los Instrumentos del CDA

• Masa (último cálculo actualizado) = 16.36 Kg
• Potencia máxima de operación (último cálculo actualizado) = 18.38 W (incluyendo la articulación)
• Potencia media de operación (último cálculo actualizado) = 11.38 W
• Tasa Máxima de Transmisión de Datos (último cálculo actualizado) = 0.524 kilobits/s
• Dimensiones (aproximadas) 50.7 cm de longitud x 45.0 cm de diámetro; Dimensiones totales: 81cm x 67 cm x 45 cm.

Artículo Técnico de Ingeniería
El Subsistema Analizador de Polvo Cósmico (CDA por sus siglas en Inglés) hará observaciones directas de las partículas de polvo y de hielo en el espacio interplanetario y en el espacio de los sistemas de Júpiter y Saturno. Investigará las propiedades físicas, químicas y dinámicas de estas partículas de materia como funciones de las distancias al Sol, a Júpiter, a Saturno y a los satélites y anillos de Saturno. Finalmente, estudiará la interacción de las partículas con los anillos, satélites y con la magnetosfera de Saturno.

Los cuatro elementos funcionales principales del CDA son el analizador de polvo, los circuitos electrónicos principales, el mecanismo de articulación y el conjunto detector de tasa alta. Para obtener mayor información de estos componentes busque sus nombres en el índice.

El analizador de polvo (CDA por sus siglas en Inglés) incluye las siguientes componentes: cuatro rejillas para la recolección de carga; un objetivo hemisférico, un recolector de iones, un multiplicador de electrones y los circuitos electrónicos detectores. Para obtener mayor información de estos componentes busque sus nombres en el índice.

Las rejillas para recolección de carga recogen las partículas que impactan inicialmente. Están montadas a la entrada del detector.

El objetivo hemisférico está dividido en dos partes: un objetivo de ionización de impacto en forma de anillo y un objetivo analizador químico en el centro del objetivo de ionización. El objetivo analizador químico tiene una rejilla de aceleración montada al frente a una distancia de 3 mm.

El recolector de iones tiene una rejilla que está cargada negativamente con el fin de recoger los iones de plasma cargados positivamente producidos en el objetivo de ionización de impacto.

El multiplicador de electrones está ubicado en el centro del objetivo hemisférico recolector de iones. Amplifica la señal producida por los iones capacitados para penetrar la rejilla recolectora de iones. Estos iones provienen el plasma producido por el impacto de partículas en el objetivo de ionización de impacto o en el objetivo analizador químico. La señal de salida del multiplicador difiere dependiendo del objetivo en el cual se miden los impactos.

Los circuitos electrónicos del detector están incluidos en una caja adjunta al marco del detector del Analizador de Polvo (CDA). Entre otros componentes, esta caja contiene amplificadores sensibles a cargas (CSAs por sus siglas en Inglés) que miden las señales de todas las rejillas en el CDA.

Los circuitos electrónicos principales del CDA contienen amplificadores y registradores de cambios de voltaje y corriente, una unidad de afinamiento y control, una unidad microprocesadora, una unidad de interfaz, un circuito de entrada de energía eléctrica, un convertidor de bajo voltaje y un sistema de operación.

Todas las señales de los CSA y del multiplicador de electrones son amplificadas separadamente por amplificadores logarítmicos y luego digitalizados por un convertidor análogico a digital. Los datos son almacenados en registradores de cambios. Solamente el registrador conectado a las rejillas recolectoras es operado continuamente. El resto es activado sólo por una señal detectada en un objetivo o en la rejilla de aceleración. La unidad de control y de afinamiento almacena y codifica la información recibida del microprocesador y produce toda las señales de afinamiento y sincronización requeridas para la operación de los instrumentos.

El microprocesador toma muestras y recoge los datos de mediciones filtradas, coordina el ciclo de medidas del subsistema, controla los modos de operación del instrumento, procesa los datos de acuerdo a un programa cargado en su memoria y entrega datos a la nave espacial cuando son solicitados a través de la unidad de interfaz (BIU por sus siglas en Inglés). El BIU es el circuito de interfaz entre la nave espacial y el microprocesador y se le suministra energía eléctrica por medio del instrumento CDA. El circuito de suministro de energía eléctrica es la interfaz entre el Subsistema Pirotécnico y de Potencia de la nave espacial (PPS por sus siglas en Inglés) que incluye un circuito filtro y un regulador para producir un voltaje de corriente continua (c.c.) para alimentar al convertidor de bajo voltaje.

El convertidor de bajo voltaje es un convertidor c.c./c.c. que suministra varios bajos voltajes regulados para los circuitos electrónicos y suministran el voltaje para los convertidores de alto voltaje. Los convertidores están sincronizados por el reloj de 100 kHz suministrado, por medio del BIU desde el Subsistema de Datos y Comandos (CDS).

El sistema de operación del CDA es un sistema de datos que recibe, digitaliza y almacena la información de la corriente del instrumento, los bajos voltajes, los altos voltajes y las medidas de temperatura.

El mecanismo de articulación (AM) (por sus siglas en Inglés) permite que todo el instrumento CDA, incluyendo los detectores de tasa alta, el analizador de polvo, los circuitos electrónicos principales y los circuitos electrónicos del mecanismo de articulación, sean rotados o reubicados con respecto al sistema de coordenadas de la nave espacial.

Los detectores de tasa alta (HRDs) (por sus siglas en Inglés) son dos detectores redundantes independientes. Los circuitos electrónicos de los detectores están incluidos en la caja de circuitos electrónicos del HRD, y cada detector tiene su propio circuito electrónico, independiente del otro detector. El HRD operará en dos modos: “normal” y “calibrado”. En el modo normal, el HRD recoge continuamente datos de partículas de polvo. En el modo calibrado se inicia un ciclo de calibración, que consiste de una secuencia de pulsos enviados al HRD por el calibrador de vuelo (IFC por sus siglas en Inglés) para verificar la estabilidad de los circuito electrónicos.

Para obtener información adicional, visite:
Heidelberg Dust Research Group