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'Cometary Acoustic Sounding Surface Experiment'
Verantwortlicher Wissenschaftler: D. Möhlmann, DLR Institut für Raumsimulation, Köln
Die CASSE Arbeitsgruppe, Köln.
Das 'Cometary Acoustic Sounding Surface
Experiment' (CASSE) Instrument besteht im Wesentlichen aus jeweils einem
piezo-elektrischen Wandler zur Erzeugung von akustischen Signalen,
sowie einem ebenfalls piezo-elektrischen Beschleunigungsmesser (Akzelerometer)
zum Empfang von akustischen Wellen in jedem der drei
Füße des Rosetta Landers.Piezo-Materialien, wie z.B. Quarz, Turmalin oder spezielle Keramiken, haben die Eigenschaft, sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung zu verformen, bzw. unter mechanischem Druck eine elektrische Ladung aufzubauen. 'Pi-ezo' kommt vom griechischen Wort piezein, drücken. Der piezo-elektrische Effekt wurde 1880 von den Gebrüdern Pierre und Jacques Curie entdeckt.
Durch geeignete Bauweise und mit Wechselspannung betrieben lassen sich piezo-elektrisch aktive Bauteile zur Schallerzeugung einsetzen (=Lautsprecher- Prinzip). Ein Stapel mehrerer solcher Aktuatoren ist in jedem der drei Füße des Landers eingebaut, womit jeweils ein Fuß zu Schwingungen angeregt werden kann. Durch den Kontakt des Fußes mit der Kometenoberfläche werden die so erzeugten Schallwellen in das Oberflächenmaterial eingekoppelt und sich sowohl an der Oberfläche, als auch in die Tiefe ausbreiten.
Der umgekehrte Weg, die Umsetzung von akustischen in elektrische Signale (=Mikrophon-Prinzip), geschieht mit Hilfe von Akzelerometern (Beschleunigungsmessern), die ebenfalls auf dem piezo-elektrischen Effekt beruhen: Eine Probemasse ist auf einem Piezo-Material befestigt. Wird das Akzelerometer beschleunigt, so übt die Probemasse durch ihre Trägheit eine Kraft auf den Piezo aus, die proportional zur Beschleunigung ist. Die Kraft verformt die Keramik, die nach dem piezo-elektrischen Prinzip eine zur Verformung proportionale elektrische Ladung (Spannung) erzeugt. Durch Messung der Spannung bzw. der freigesetzten Ladung kann man mit Kenntnis der Systemkennwerte die Beschleunigung bestimmen. Durch zweimalige Zeit-Integration läßt sich daraus auch die Auslenkung des Meßsystems ermitteln. Bei CASSE werden dreiachsige Akzelerometer eingesetzt, so daß eine räumliche Rekonstruktion der Bewegung möglich sein wird.
Das akustische Sende- und Empfangssystem von CASSE bietet zwei Möglichkeiten:
- passiv, ähnlich einem Seismometer, in den Kometen hineinzuhorchen und Geräuschquellen zu orten;
- aktiv eine Sondierung der näheren Oberflächenschichten, ähnlich einem Echolot, durchzuführen.
Vorbereitende Experimente am Institut für Raumsimulation im Hinblick auf die akustische Sondierung von kometar-analogem Material zeigen vielversprechende Ergebnisse, so daß Aussagen über das Material der Kometen-Oberfläche und deren Aufbau zu erwarten sind.
Näheres über die wissenschaftlichen Ziele von CASSE...
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