home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V11_1 / V11_116.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-07-08  |  41KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from beak.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/8ZwVTIC00VcJ4Cpk5:>;
  5.           Mon,  5 Mar 90 02:40:05 -0500 (EST)
  6. Message-ID: <8ZwVSqm00VcJECo05R@andrew.cmu.edu>
  7. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  8. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  9. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  10. Date: Mon,  5 Mar 90 02:39:35 -0500 (EST)
  11. Subject: SPACE Digest V11 #116
  12.  
  13. SPACE Digest                                     Volume 11 : Issue 116
  14.  
  15. Today's Topics:
  16.        Electronic Journal of the ASA, Vol. I, No. VIII
  17. ----------------------------------------------------------------------
  18.  
  19. Date: 5 Mar 90 03:24:32 GMT
  20. From: zaphod.mps.ohio-state.edu!swrinde!emory!mephisto!eedsp!chara!don@tut.cis.ohio-state.edu  (Donald J. Barry)
  21. Subject: Electronic Journal of the ASA, Vol. I, No. VIII
  22.  
  23.  
  24.                         THE ELECTRONIC JOURNAL OF 
  25.                 THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE ATLANTIC
  26.  
  27.                      Volume 1, Number 8 - March 1990
  28.          
  29.                        ###########################        
  30.     
  31.                             TABLE OF CONTENTS
  32.  
  33.                        ###########################
  34.  
  35.          * ASA Membership/Article Submission Information
  36.  
  37.          * Stellar Spectroscopy: At the Heart of Astrophysics
  38.  
  39.              - Interview with Dr. Ingemar Furenlid by Edmund G. Dombrowski
  40.  
  41.          * Mars 1994 - Andrew J. LePage
  42.  
  43.          * The Ice Moons of the Jovian Worlds - Craig M. Levin 
  44.  
  45.                        ###########################
  46.  
  47.                        ASA MEMBERSHIP INFORMATION
  48.  
  49.         The Electronic Journal of the Astronomical Society of the 
  50.     Atlantic (EJASA) is published monthly by the Astronomical Society 
  51.     of the Atlantic, Inc.  The ASA is a non-profit organization dedicated 
  52.     to the advancement of amateur and professional astronomy and space
  53.     exploration, and to the social and educational needs of its members. 
  54.  
  55.          Membership application is open to all with an interest in 
  56.     astronomy and space exploration.  Members receive the ASA Journal 
  57.     (hardcopy sent through U.S. Mail), the Astronomical League's REFLECTOR 
  58.     magazine, and may additionally purchase discount subscriptions to 
  59.     SKY & TELESCOPE, ASTRONOMY, DEEP SKY, and TELESCOPE MAKING magazines.  
  60.  
  61.          For information on membership, contact the Society at:
  62.  
  63.           Astronomical Society of the Atlantic (ASA)
  64.           c/o Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA)
  65.           Georgia State University (GSU)
  66.           Atlanta, Georgia  30303  U.S.A.
  67.           asa%chara@gatech.edu -or- asa@chara.uucp
  68.  
  69.          or telephone the Society recording at (404) 264-0451 to 
  70.          leave your address or receive the latest Society news.
  71.     
  72.          ASA Officers and Council -            
  73.  
  74.          President - Don Barry
  75.          Vice President - Bill Bagnuolo
  76.          Secretary - Ken Poshedly
  77.          Treasurer - Alan Fleming
  78.          Board of Advisors - Bill Hartkopf, Edward Albin, Jim Bitsko
  79.          Council:  Larry Klaes, Michael Wiggs, Max Mirot,
  80.                    Eric Greene, Patti Provost, Paul Pirillo,
  81.                    Becky Long, Jim Bitsko, Julian Crusselle,
  82.                    Toni Douglas
  83.  
  84.          ARTICLE SUBMISSIONS - 
  85.  
  86.          Article submissions on astronomy and space exploration to 
  87.     the EJASA are most welcome.  Please send your on-line articles 
  88.     in ASCII format to Larry Klaes, EJASA Editor, at the following 
  89.     net addresses:  
  90.  
  91.          klaes@wrksys.dec.com, or ...!decwrl!wrksys.dec.com!klaes, 
  92.     or klaes%wrksys.dec@decwrl.dec.com, or klaes@wrksys.enet.dec.com,
  93.     or klaes%wrksys.enet.dec.com@uunet.uu.net
  94.     -or- the Society address asa%chara@gatech.edu, asa@chara.uucp 
  95.  
  96.          You may also use the above net addresses for EJASA backissue
  97.     requests, letters to the editor, and ASA membership information.
  98.  
  99.          Please be certain to include either a network or regular mail 
  100.     address where you can be reached, a telephone number, and a brief 
  101.     biographical sketch.
  102.      
  103.          DISCLAIMER - 
  104.  
  105.          Submissions are welcome for consideration.  Articles submitted,
  106.     unless otherwise stated, become the property of the Astronomical
  107.     Society of the Atlantic, and although they will not be used for profit, 
  108.     are subject to editing, abridgment, and other changes.  Copying or 
  109.     reprinting of the EJASA, in part or in whole, is encouraged, provided 
  110.     clear attribution is made to the Astronomical Society of the Atlantic, 
  111.     the Electronic Journal, and the author(s).  This Journal is Copyright 
  112.     (c) 1990 by the Astronomical Society of the Atlantic. 
  113.      
  114.  
  115.               STELLAR SPECTROSCOPY: AT THE HEART OF ASTROPHYSICS
  116.  
  117.        An interview with Dr. Ingemar Furenlid by Edmund G. Dombrowski
  118.  
  119.         Stellar spectroscopy, in addition to being extremely challenging, 
  120.     and at times mentally taxing, has always struck me as being one of the
  121.     most fascinating fields in astrophysics.  My first exposure to spectral
  122.     analysis goes back to high school, where I received an essentially
  123.     inadequate description of a very powerful technique.  In spectroscopy,
  124.     the light from an object is separated into its many colors or
  125.     frequencies, revealing much about the source.  When I became more
  126.     interested in astronomy, my understanding and awareness of the method
  127.     became more polished.  I performed some spectral analysis, perhaps not
  128.     deep in comparison to what the specialists in the field are used to,
  129.     but enough to understand the rigors involved, as well as to appreciate
  130.     the temperament and patience a stellar spectroscopist must have when
  131.     dealing with the thousands of lines that may appear in a spectrum. 
  132.  
  133.         I guess I really owe this latter appreciation to one of the most
  134.     intriguing astronomers I have ever met, Dr. Ingemar Furenlid, who is 
  135.     a well known specialist in the field of stellar spectroscopy.  Dr.
  136.     Furenlid is presently an associate professor in the Department of
  137.     Physics and Astronomy at Georgia State University.  In addition to
  138.     serving on my thesis committee, Dr. Furenlid has provided me with a
  139.     thorough background of stellar astrophysics through my coursework with
  140.     him as well as through the many topical discussions we have had since
  141.     I arrived at G.S.U. over four years ago.  Since then I have kept a
  142.     keen interest in his ongoing research.  His contributions to the field
  143.     have and continue to be invaluable as spectroscopy itself faces new
  144.     challenges.  These topics, and his recent collaborations, formed the
  145.     basis of an interview which took place on Tuesday, December 13, 1988. 
  146.  
  147.         Dr. Furenlid's background consists mostly of astrophysical work,
  148.     specifically the interpretation of stellar spectra.  This has been his
  149.     mainstay ever since he received his doctorate from the University of
  150.     Stockholm in Sweden.  However, at G.S.U. he has become a member of 
  151.     the Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA), not to do
  152.     astrometry (measurement of star positions), but to add spectroscopy 
  153.     as a useful complement.  When a spectrum is taken, spectral lines
  154.     (specific colors which show higher or lower levels of brightness) 
  155.     are Doppler shifted from their usual places, depending on the velocity 
  156.     of the star towards or away from us.  According to Furenlid, these 
  157.     radial velocities of stars, specifically those in binary systems, 
  158.     must be measured in order to better determine the fundamental quanti-
  159.     ties of the components. 
  160.  
  161.         The National Science Foundation (NSF) supports Dr. Furenlid with
  162.     a grant to measure high precision radial velocities of binaries with
  163.     orbits well determined by the GSU/CHARA group.  According to Furenlid,
  164.     "By adding velocities to the angular orbits determined by speckle
  165.     interferometry, you get the absolute size (in kilometers) of the
  166.     orbits.  And if you have the absolute size and the angular size you
  167.     can get the distance, the luminosity, and the mass of the stars
  168.     involved, in favorable cases with very high accuracy." 
  169.  
  170.         His association with CHARA has also placed him in charge of
  171.     developing the spectroscopic and photometric capabilities of the
  172.     proposed CHARA array.  Dr. Furenlid explained that interferometric
  173.     measurements with the system would require good seeing conditions.
  174.     If the seeing is bad, the array can be switched to spectroscopy and
  175.     photometry, therefore, no time would ever be wasted on the system. 
  176.     However, he pointed out that under normal conditions, both radial
  177.     velocities and astrometric data could be measured simultaneously. 
  178.     This is of extreme importance, since the spectroscopic data will 
  179.     give high precision radial velocity components of binary systems; 
  180.     and these velocities are needed to determine a set of accurate 
  181.     masses for all kinds of stars that are found in binary systems.  
  182.     In Furenlid's opinion, "It is an extremely important fundamental 
  183.     project." 
  184.  
  185.         When asked about his current research, Dr. Furenlid pointed out
  186.     that besides the high priority radial velocity work, he and his
  187.     graduate student, Tom Meylan, have been working on astrophysical
  188.     interpretations of stellar spectra for some time.  More specifically,
  189.     they are endeavoring to determine the chemical abundances of solar
  190.     type stars in the solar neighborhood.  The first such star analyzed,
  191.     apart from the Sun (Sol), is Alpha Centauri A, which has yielded some
  192.     very interesting results.  For instance, the strong overabundance of
  193.     copper is very puzzling.  The purpose of this work is to define the
  194.     chemical composition in the solar neighborhood at our distance from
  195.     the galactic center.  According to Furenlid, the chemical composition
  196.     of the Milky Way Galaxy changes with time as supernovae and evolved
  197.     stars "feed processed stellar material into the interstellar medium
  198.     where it forms new stars."  So, we are "mapping out the change with
  199.     time and the change in chemical abundance as you go out through the
  200.     galaxy; and you have a slower and slower enrichment, generally
  201.     speaking, the further away from the center you are." [Editor's Note:
  202.     See the September 1989 EJASA Volume 1, Issue 2 for details on Dr. 
  203.     Furenlid and Meylan's work on the star Alpha Centauri A.]
  204.  
  205.         This same method also allows one to sort how individual stars are
  206.     influenced by the heavy element enrichment of the galaxy.  According
  207.     to Furenlid, when you analyze the high precision spectrum of a star by
  208.     simulating its atmosphere on a computer, it appears that every star is
  209.     individual in its chemical abundance.  Therefore, it is possible to
  210.     determine how a star has gotten its unique signature of abundances and
  211.     to pinpoint the probable processes that formed it.  Research of this
  212.     kind has broader implications yet to be seen. 
  213.  
  214.         Another interest of Dr. Furenlid for years has been his work on BW
  215.     Vulpecula, a hot pulsating Beta Cephei star.  The fascination of this
  216.     star, and similar stars, is that the mechanisms behind their pulsations 
  217.     are unknown.  Interpretation of the spectra is used by the astronomer 
  218.     to search for clues explaining the physics of these stars.  Dr. Furenlid 
  219.     is part of an active International Campaign directed towards obtaining 
  220.     high precision data of selected Beta Cepheid stars with twenty-four hour 
  221.     coverage in hopes of piecing together a more complete astrophysical 
  222.     picture. 
  223.  
  224.         When asked about the type of data he deals with, Furenlid
  225.     explained that there are probably 40-50,000 lines seen in a typical
  226.     solar type spectrum of very high resolution.  In order to get a high
  227.     precision measurement of a particular feature, one must observe each
  228.     piece of the spectrum for a long time to achieve a high signal to
  229.     noise ratio, that is, to obtain mostly pure signal and less random
  230.     fluctuations. 
  231.  
  232.         "If you measure," Furenlid adds, "a sufficient number of
  233.     absorption lines of different elements and then apply to those
  234.     measurements a stellar model atmosphere, you will find that there is
  235.     only one temperature and pressure that can generate this particular
  236.     set of lines.  The strength of a line depends on the chemical
  237.     abundance of the element, the temperature, the pressure, and the
  238.     microturbulent motions in the stellar atmosphere."  If you have a
  239.     properly selected set of stellar absorption lines, there is only 
  240.     one unique solution for these parameters.  This is the basis of
  241.     determining the chemical composition of stars:  One observed 
  242.     spectrum is matched to one computed model spectrum. 
  243.  
  244.         A variance of the analysis, which is applied by most spectro-
  245.     scopists, is to determine the difference between the chemical 
  246.     abundance of the Sun and that of a star under investigation.  This
  247.     difference is more precise than an absolute determination of a 
  248.     star's abundance and gives higher precision for determining other
  249.     astrophysically important quantities of a star's atmosphere and
  250.     interior. 
  251.  
  252.         Besides his work with CHARA and his ongoing spectral analysis of
  253.     solar type stars, Dr. Furenlid is collaborating with astronomers from
  254.     Mexico, which has led to the design and construction of a new
  255.     spectroscopic system.  During his ten-year stay at Kitt Peak National
  256.     Observatory (KPNO) in Tucson, Arizona, Dr. Furenlid had made many
  257.     connections to astronomers from all over the world.  As an outcome of
  258.     this, a few years ago he was contacted by Dr. Poveda of the National
  259.     University in Mexico City asking Furenlid if he was interested in
  260.     consulting with them on a new spectrograph for the observatory they
  261.     were finishing at Cananea.  Dr. Furenlid then got in touch with the
  262.     group building the observatory and spectrograph, the Instituto Nacional 
  263.     de Astrofisica, Optica, y Electronica, located in Tonantzintla, and 
  264.     ended up playing a major role in the development of the new system. 
  265.  
  266.         The Cananea observatory itself is located in a favorable area for
  267.     observing, just south of the Arizona border between Nogales and Bisbee, 
  268.     about 240 kilometers (150 miles) southeast of Tucson.  From the 
  269.     observatory, one can see Kitt Peak, so it is located in a fairly good 
  270.     region noted for good seeing. 
  271.  
  272.         The spectrograph was first tested at San Diego State University
  273.     during October of 1989.  It will be installed in Cananea during the 
  274.     spring of 1990.  Designed as the main instrument at the observatory,
  275.     it is very versatile.  It can adapt to measure both high-dispersion
  276.     spectra of brighter objects, and also low-dispersion spectra of dimmer
  277.     ones.  For more precise results, an optical fiber will connect the
  278.     telescope to the spectrograph.  The result is that image drift or poor
  279.     guiding will not generate uncertainty in the observed spectrum. 
  280.     Describing the fiber system, Furenlid states, "Instead of a spectral
  281.     slit where the stellar image is moving around due to seeing, the slit,
  282.     in this case, is a number of individual optical fibers, and they are
  283.     in an absolutely stable, fixed configuration.  So, we get a very
  284.     precise spectrum on the detector."  The detector itself is a CCD
  285.     cooled to about -110 degrees Celsius (-230 degrees Fahrenheit). 
  286.  
  287.         During installation at Cananea, the spectroscope will be mounted
  288.     on the telescope pier inside a box with heavy thermal insulation to
  289.     improve its stability.  After adjustments, this box will be sealed 
  290.     as much as possible, and most access will be conducted by remote 
  291.     electronic controls during use.  No effort will be spared in
  292.     stabilizing the system, since it will hopefully be used for years 
  293.     to come.  As far as Dr. Furenlid is concerned, he will begin using 
  294.     the Cananea system this summer. 
  295.  
  296.         In addition to his intended research with the new system, Dr.
  297.     Furenlid will also be a member of a telescope allocation committee,
  298.     and a scientific advisory committee.  The telescope allocation
  299.     committee will welcome anybody with a viable scientific project within
  300.     the constraints imposed by the Mexican Institute.  So, like any other
  301.     private institution, users must qualify and abide by the rules.  As
  302.     far as G.S.U. and Dr. Furenlid are concerned, however, there is a
  303.     written contract with his Mexican collaborators giving Furenlid a
  304.     minimum of fifty nights a year.  With a modern, fast detector and
  305.     spectrograph of this power, fifty nights a year is an ample amount for
  306.     both short and long term projects.  The main projects that Furenlid
  307.     will be doing will be in collaboration with scientists at the
  308.     Institute as well as the University of Mexico. 
  309.  
  310.         When the system is up and running, it is expected to be extremely
  311.     productive.  Dr. Furenlid plans to continue his existing programs and
  312.     even expand them when the time is right.  With commitments to Cananea
  313.     and the CHARA array, he will certainly be involved with new technology
  314.     that will be at the forefront of astrophysics. 
  315.   
  316.         About the Author -
  317.  
  318.         Edmund G. Dombrowski is pursuing advanced study in astronomy 
  319.     under Hal McAlister at the Center for High Angular Resolution 
  320.     Astronomy of Georgia State University.  His professional interests 
  321.     include speckle interferometry, photometry, and the Hyades distance 
  322.     scale. 
  323.  
  324.  
  325.                 MARS 1994
  326.  
  327.                By Andrew J. LePage
  328.  
  329.         For decades the track record for the Soviet Union's program of
  330.     unmanned exploration of the planet Mars has been less than impres-
  331.     sive.  Several early spacecraft never reached an Earth parking orbit.  
  332.     Three others are known to have never made it beyond Earth orbit.  
  333.     Three more probes failed enroute to Mars.  One craft failed in its 
  334.     attempt to orbit the Red Planet.  Three orbiters, while successful 
  335.     in accomplishing their main tasks, returned less information than 
  336.     hoped.  Four landing attempts either crashed, missed the planet
  337.     entirely, or ceased functioning soon after touchdown.  Most 
  338.     recently, PHOBOS 2 failed before it was able to complete its 
  339.     rendezvous mission with the Martian moon Phobos. 
  340.  
  341.         The Soviets have proven that they are capable of better things 
  342.     in the field of planetary exploration, however.  Ten unmanned probes 
  343.     have successfully landed on the hellish world of Venus.  Four other
  344.     spacecraft were placed into orbit around the cloud-shrouded planet.
  345.     Two of these orbiters made high-resolution radar maps of Venus'
  346.     northern hemisphere.  Their data on the planet's surface will not
  347.     be surpassed until the United States' MAGELLAN spacecraft goes into
  348.     Venusian orbit in August of 1990.  Two more Soviet probes placed
  349.     balloons in the Venusian atmosphere, while the main buses of these
  350.     spacecraft flew on to study Comet Halley.  After their impressive
  351.     string of accomplishments with the VENERA and VEGA programs, the
  352.     Soviets felt they had the technology, confidence, and international
  353.     savvy to attempt their first new missions to Mars since 1974. 
  354.  
  355.         Starting in the early 1980s, the Soviets slowly developed a
  356.     ambitious program to explore the Red Planet.  A totally new, modular
  357.     spacecraft bus was designed to replace the twenty-year-old second
  358.     generation planetary bus that the Soviets used in their VENERA
  359.     program.  The two PHOBOS spacecraft launched in the summer of 1988
  360.     towards Mars were the first phase in the Soviet's new Mars initiative,
  361.     becoming the first to make use of this new spacecraft design.
  362.     Unfortunately, they were also the first to uncover a number of its
  363.     design deficiencies - the result of hurried planning and lack of
  364.     communication between the spacecraft manufacturer and the mission
  365.     scientists. 
  366.  
  367.         The Soviets have already stated that the next missions to use 
  368.     this third generation planetary bus will have upgraded computers, 
  369.     an omnidirectional antenna for receiving emergency commands, an
  370.     autonomous attitude recovery capability, and improved backup 
  371.     batteries installed.  These improvements, along with much better 
  372.     overall mission planning, should prevent the failures experienced 
  373.     by the PHOBOS 1 and 2 spacecraft. 
  374.  
  375.         In late 1989, the Soviet government approved a three hundred
  376.     million ruble (about 450 million dollar) program called MARS 1994. 
  377.     The goal of the MARS 1994 mission is to place two spacecraft in orbit
  378.     around Mars which will deploy landers and balloons to make direct
  379.     measurements of the Martian surface.  The orbiters will employ their
  380.     own instruments to make remote observations from space.  Like the VEGA
  381.     and PHOBOS missions, the Soviets intend to make this a cooperative
  382.     scientific program which will involve France, many Eastern European
  383.     nations, and the United States.  While most of the spacecraft's
  384.     instruments and many of the mission details remain to be determined, 
  385.     a fairly clear picture of the MARS 1994 mission is emerging, thanks 
  386.     in part to the new "openess" of the Soviets. 
  387.  
  388.         In September of 1994, two six metric ton (13,000-pound) spacecraft
  389.     based on the PHOBOS design will be sent into space on separate PROTON
  390.     launch vehicles.  The two spacecraft will enter highly elliptical
  391.     polar orbits around Mars after an interplanetary voyage of slightly
  392.     less than one year.  After attaining an initial orbit, the vehicles
  393.     will settle into an orbit with an inclination of about one hundred
  394.     degrees and a period of twelve hours.  Their orbits will range from a
  395.     high point of twenty thousand kilometers (12,000 miles) to a low point
  396.     of two hundred to five hundred kilometers (120 to 300 miles) above
  397.     the Martian surface.  While in orbit, the spacecraft will continue
  398.     observations begun six years earlier by PHOBOS 2.  About two hundred
  399.     kilograms (440 pounds) of instruments will be carried, including an
  400.     imaging system with a maximum resolution of about one meter (39.37
  401.     inches) and a collection of other instruments to remotely probe the
  402.     Martian surface properties and composition, observe the atmosphere, 
  403.     and make various measurements of the elusive Martian magnetic field. 
  404.  
  405.         Some time after the spacecraft have entered orbit around Mars,
  406.     each will deploy a package towards the surface.  Each package will
  407.     likely contain four spike-like penetrators and a highly novel balloon.
  408.     The landing sites have not been chosen yet, but the selection would
  409.     be based on data obtained by the VIKING orbiters, PHOBOS 2, and the
  410.     MARS OBSERVER (currently scheduled to be launched by the United 
  411.     States in 1992), as well as the MARS 1994 orbiters themselves.  It 
  412.     is expected that the landing sites will be much more interesting 
  413.     than the VIKING landing sites.  Those sites were chosen in 1976 
  414.     because they were considered to be "safe" for making a "blind" 
  415.     landing.  Unfortunately, "safe" also means "dull".  Areas that 
  416.     included interesting features such as volcanoes, channels cut by 
  417.     water, canyons, and other exotic terrains are much rougher.  The 
  418.     VIKING landers would have most likely been destroyed during a landing 
  419.     attempt in one of the places.  Penetrators, on the other hand, are 
  420.     very rugged and balloons can fly over most obstacles.  These inherent 
  421.     advantages should open up a much wider range of potential landing 
  422.     sites that are far more interesting than the two examined to date. 
  423.  
  424.         The design and capabilities of the penetrators has yet to be
  425.     finalized.  Each will weigh a few tens of kilograms and be capable 
  426.     of burying themselves into solid rock.  The only experiment selected 
  427.     so far has been a seismometer for transmitting information about Mars' 
  428.     surface movements for some as yet undefined period of time.  It is 
  429.     also likely that simple meteorological measurements such as temperature 
  430.     and pressure will be made.  The penetrator design should be announced
  431.     sometime in 1990. 
  432.  
  433.         At this time the balloon package is much better defined and
  434.     numerous tests have already been conducted with it.  The balloon
  435.     package will consist of a twenty-meter (66-foot) tall balloon supplied
  436.     by the French CNES (Centre National d'Etudes Spatiales, the National
  437.     Center for Space Studies), with a four-kilogram (nine-pound) pano-
  438.     ramic camera package hanging below and a four-kilogram (nine-pound)
  439.     instrument-laden "snake" supplied by The Planetary Society dangling 
  440.     at its base.  The balloon will be divided into two parts:  A helium
  441.     filled upper portion and a lower portion filled with the ambient
  442.     Martian atmosphere.  At night the balloon will have enough buoyancy 
  443.     to hold itself and the camera package above the Martian surface while 
  444.     the "snake" lies on the ground.  In this way, the camera package can 
  445.     make images of the ground below with a resolution of less than one
  446.     millimeter (0.04 inch), while the instruments in the "snake" make
  447.     measurements of the composition and physical properties of the nearby
  448.     soil and rocks. 
  449.  
  450.         In the morning, the balloon will absorb the Sun's rays and heat
  451.     the cool Martian air inside its lower portion.  The air will begin
  452.     to expand, whereafter the balloon will generate enough additional
  453.     buoyancy to lift the "snake" off the ground.  The balloon will then
  454.     rise at a speed of about one meter per second (39.37 inches per
  455.     second) to an altitude of two to four kilometers (1.2 to 2.4 miles),
  456.     where it will ride on the Martian winds.  The camera package will be
  457.     relaying images of the planet's surface to the Soviet MARS orbiters
  458.     and to a specially installed receiver on the American MARS OBSERVER,
  459.     which should still be functioning after two years in orbit.  It may
  460.     also be possible to use Earth-based radio telescopes to track the
  461.     balloons, as was done with the balloons deployed in the dense 
  462.     Venusian atmosphere by the VEGA spacecraft in 1985.  Using VLBI 
  463.     (Very Long Baseline Interferometry) techniques, it should be possible 
  464.     to determine the balloons' locations and clock the wind speeds in 
  465.     various parts of the Martian atmosphere. 
  466.  
  467.         Once the Sun "sets", the air inside the balloon will cool, causing
  468.     the balloon to slowly sink to the ground.  Once the "snake" comes in
  469.     contact with the surface, the balloon will drop no further and the
  470.     "snake" will be able to make more surface measurements in yet another
  471.     location.  When the Sun "rises" the next morning, the balloon will
  472.     heat up and the process will repeat.  Using this novel method for
  473.     locomotion, the balloon can travel a few hundred kilometers a day,
  474.     studying widely separated locations and obtaining numerous high
  475.     resolution images that will complement the orbiters' images. 
  476.     According to current estimates, each balloon should be capable of 
  477.     ten such cycles and cover a few thousand kilometers before too much 
  478.     helium leaks from the balloon, making it impossible to hold itself 
  479.     off the ground at night. 
  480.  
  481.         If this mission proves successful, it should vastly increase our
  482.     knowledge about the planet Mars.  The penetrators scattered over eight
  483.     sites should give new information on the level of geological activity
  484.     on Mars and indications of the planet's internal structure.  The two
  485.     balloons should give us data on the composition of as many as twenty
  486.     widely scattered sites, return highly detailed swaths of images of 
  487.     the Martian surface several thousand kilometers long, and yield much
  488.     information on the Martian winds. 
  489.  
  490.         If the quality of the data returned by the Mars orbiters is
  491.     comparable to that briefly returned by PHOBOS 2, the amount of data we
  492.     may receive and what it tells us could be staggering.  When combined
  493.     with the data returned by the penetrators and balloons, scientists
  494.     should have a much better understanding of Mars' surface properties
  495.     and composition on a global scale, a better picture of the atmosphere
  496.     and its motions, and a much more detailed knowledge of the Martian
  497.     water inventory.  All this information should give scientists and
  498.     engineers an excellent foundation to plan future missions to the Red
  499.     Planet, including soil sample return missions and manned expeditions. 
  500.     If the Soviets can overcome their legacy of Mars mission failures, 
  501.     the MARS 1994 mission stands to make a key contribution to our
  502.     understanding of the Red Planet in the closing years of this century. 
  503.  
  504.         References:
  505.  
  506.     Blamont, Jacques, "Exploring Mars by Balloon", THE PLANETARY 
  507.           REPORT, The Planetary Society, May/June 1987, pages 8-10.
  508.  
  509.     Friedman, Louis D., "The Mars Balloon", THE PLANETARY REPORT, 
  510.           The Planetary Society, September/October 1988, pages 7-11.
  511.  
  512.     Wilson, Andrew (Editor), INTERAVIA SPACE DIRECTORY 1989-90,
  513.       Jane's Publishing, pages 151-152.
  514.  
  515.     "Soviet Space Program Strife Threatens Mars Mission Plans",
  516.       AVIATION WEEK & SPACE TECHNOLOGY, May 22, 1989, pages 18-21.
  517.  
  518.     "Time, Cost Constraints Force Soviets to Alter 1994 Mars Mission",
  519.       AVIATION WEEK & SPACE TECHNOLOGY, August 28, 1989, page 22.
  520.  
  521.     "A New Soviet Plan for Exploring the Planets", SCIENCE, 
  522.           October 13, 1989, pages 211-212.
  523.  
  524.     "Mars '94 Takes Shape", SPACEFLIGHT, The British Interplanetary 
  525.           Society, November 1988, page 417.
  526.  
  527.         About the Author -
  528.  
  529.         Andrew J. LePage is a member of the Boston Group for the Study 
  530.     of the Soviet Space Program (Krasnaya Orbita).  In addition to his 
  531.     interests in astronomical and space related topics, he has been a 
  532.     serious observer of the Soviet space program for over a decade. 
  533.  
  534.  
  535.                      THE ICE MOONS OF THE JOVIAN WORLDS
  536.  
  537.                  by Craig M. Levin
  538.  
  539.         In the early years of the Space Age, astronomers knew very little
  540.     about the moons of the Jovian planets.  Though they had data on the
  541.     sizes and the masses of these distant bodies, the scientists could
  542.     only make conjectures on their composition.  Since the recent explora-
  543.     tion of the outer worlds by the VOYAGER spacecraft, planetologists 
  544.     have gained a much better concept of the geology of ice and all its 
  545.     complexities throughout our solar system. 
  546.  
  547.         Of the four Galilean moons of Jupiter, three fall into the
  548.     category of ice moons:  Callisto, Ganymede, and Europa.  Callisto, 
  549.     the outermost of the Galilean moons, appears at first glance to be
  550.     geologically dead.  Its surface is completely covered with craters 
  551.     of all sizes.  However, a careful examination of VOYAGER images made 
  552.     in 1979 show numerous ridges and faults upon this battered moon, 
  553.     signs that Callisto had a very active geological history. 
  554.  
  555.         Ganymede, the largest known moon in the solar system, is also
  556.     pockmarked with craters like Callisto; but Ganymede also presents us
  557.     with extensive evidence of a once-active interior.  Large patches of
  558.     light-colored ice cover great tracts of this moon.  These patches 
  559.     are actually frozen water "lava" flows that flooded the Ganymedian
  560.     lowlands eons ago. 
  561.  
  562.         Europa, somewhat smaller than Earth's moon Luna, is one of the 
  563.     few bodies in the solar system that has a virtually uncratered surface.
  564.     This is due to the intense heating caused by the tidal tug-of-war
  565.     between Jupiter, Io, and Europa itself.  This constant source of heat
  566.     generation has kept Europa's icy material (containing substances like
  567.     water, ammonia, and methane) in a molten state, except for a thin,
  568.     solid crust.  Europa's surface is kept in this uncratered state 
  569.     because the molten ices occasionally erupt from numerous fissures 
  570.     on Europa, which appear as long brown cracks on the Jovian satellite. 
  571.  
  572.         Saturn's own family of major moons offer even more evidence of
  573.     the diversity of ice geology forms.  Dione and Rhea both have streaked
  574.     surfaces, possibly the result of water upwelling from fractures in
  575.     their crusts.  Enceladus shows many prominent ridges, as well as a
  576.     very white and "clean" surface - clear evidence that this little
  577.     world's geological life is definitely far from over.  Craters appear 
  578.     to be covered over by new "lava" flows of molten ices.  Enceladus'
  579.     activity may be caused by a tidal link between it and Dione which
  580.     heats the moon.  Tethys and Mimas show many small faults criss-
  581.     crossing each other on their surfaces.  Finally, Iapetus has
  582.     confounded many planetologists by its duo-tone hemispheres:  One
  583.     hemisphere is of the same icy hue as most of the other moons of
  584.     Saturn, yet the other is as dark as charcoal.  There are two
  585.     current explanations for this phenomenon:  Either Iapetus had a 
  586.     catastrophic upwelling of carbonaceous ice from its core, or Iapetus 
  587.     was struck by a large carbonaceous planetoid or comet, which spread 
  588.     the dark debris across that hemisphere. 
  589.  
  590.         Of all the moons in the solar system, Saturn's largest satellite,
  591.     Titan, ranks among the most interesting.  Titan is one of the few
  592.     moons with a significant atmosphere.  Unfortunately for scientists,
  593.     Titan's orange clouds of nitrogenous and hydrocarbon material preclude
  594.     visual observations of its surface.  The moon may contain lakes and
  595.     even oceans of liquid nitrogen.  Confirmation of this concept will
  596.     have to wait for the arrival of the unmanned CASSINI mission in 2002, 
  597.     where Titan's hidden surface will be unveiled by both radar imaging 
  598.     and the HUYGENS lander probe. 
  599.  
  600.         Uranus' five largest moons also contribute to our knowledge of 
  601.     the diversity of ice geology.  None of the Uranian moons are quite 
  602.     similar either to each other or any other Jovian ice satellite. 
  603.     Oberon, the outermost moon, shows some evidence for crater-filling 
  604.     eruptions, but very little for fissure eruptions or faulting.  
  605.     Titania has the start of a fault and fissure system on its dark 
  606.     surface, yet Umbriel appears to be geologically extinct.  Ariel has 
  607.     a complete system of faults and fissures, a sure sign of an active 
  608.     geological life; but it is Miranda that is perhaps the most astounding 
  609.     moon in the Uranian system.  Despite the satellite's small diameter 
  610.     of 546 kilometers (341 miles), Miranda displays almost all types of 
  611.     volcanic and tectonic activity.  This includes fissure eruptions of 
  612.     both pure and carbonaceous ice, compressional faults, and the well-
  613.     known "circi", which resemble race tracks across the moon's surface.  
  614.     About the only type of vulcanism not yet seen on Miranda is the type 
  615.     most associated with the word volcano - mountainous vulcanism. 
  616.  
  617.         The last major ice moon of the Jovian worlds examined by VOYAGER 
  618.     2 was Neptune's largest satellite, Triton.  Though the probe imaged 
  619.     only twenty-five percent of the moon (primarily the southern hemi-
  620.     sphere), at least one type of major surface feature is now known to 
  621.     have been formed by internal geological processes which are still 
  622.     active.  These are the dark "plumes" covering the southern polar cap.  
  623.     Triton now ranks as one of the few worlds in the solar system known to 
  624.     be geologically active.  Scientists at the Jet Propulsion Laboratory
  625.     (JPL) in Pasadena, California discovered in several of VOYAGER 2's
  626.     images of Triton a plume of material (most likely carbonaceous ice)
  627.     being ejected from the surface many kilometers into space.  One theory
  628.     on Triton's current activity is that the powerful gravitational pull
  629.     of Neptune is causing tidal stresses on Triton, thus creating the
  630.     eruptions.  This is concurrent with the reason for the extensive
  631.     vulcanism on Jupiter's Galilean moon Io. 
  632.  
  633.         Another Triton surface feature which may also be the result of
  634.     internal geological activity is the polar cap itself, possibly caused
  635.     by volcanic outgassing.  Another is the system of faults in the non-
  636.     capped areas, probably the result of expansion of Triton's core as the 
  637.     frozen crust trapped internal heat.  Yet another are the open, unmarked
  638.     areas, apparently caused by ice "lava" flows flooding lowlands and
  639.     freezing.  The final known feature is the "cantaloupe" terrain that
  640.     seems to cover the rest of the moon; this complex of hills and valleys
  641.     could be the result of local vulcanism.  Much of Triton's terrain is
  642.     uncratered, which indicates that the moon was quite geologically
  643.     active in its recent past. 
  644.  
  645.         One thing which the amazing VOYAGER missions to the Jovian planets
  646.     has proven is that each of the worlds these probes have examined are
  647.     quite unique in their own ways.  The "pearls-on-a-string" theory of
  648.     ice moon geology has become a thing of the past.  Another matter left
  649.     for consideration is that most of the Jovian moons were not completely
  650.     mapped; in some cases, less than half of their surfaces were imaged
  651.     by the VOYAGERs.  This situation will change in the next few decades,
  652.     when probes such as GALILEO and CASSINI are sent into orbits around
  653.     Jupiter and Saturn for several years of exploration throughout their
  654.     systems of moons and rings.  Perhaps through these missions we will
  655.     learn much more about these icy worlds and eventually discover how
  656.     our solar system came to be.
  657.  
  658.         I wish to thank Professor John Kenny, for approving of my written
  659.     work and encouraging me to continue, and Larry Klaes, EJASA Editor,
  660.     for his nearly infinite tolerance and patience through numerous
  661.     rewrites of this article. 
  662.  
  663.         References:
  664.  
  665.         Baugher, Joseph F., THE SPACE-AGE SOLAR SYSTEM, John Wiley & 
  666.           Sons, New York, 1988
  667.  
  668.         Beatty, J. Kelly, "Welcome to Neptune", SKY & TELESCOPE, 
  669.           October 1989
  670.  
  671.         Berry, Richard, "Neptune Revealed", ASTRONOMY, December 1989
  672.  
  673.         Berry, Richard, "Triumph at Neptune", ASTRONOMY, November 1989
  674.   
  675.         Briggs, G. A., and F. W. Taylor, THE CAMBRIDGE PHOTOGRAPHIC ATLAS
  676.           OF THE PLANETS, Cambridge University Press, New York, 1988
  677.  
  678.         Hartmann, William K., and Ron Miller, THE GRAND TOUR: A 
  679.           TRAVELER'S GUIDE TO THE SOLAR SYSTEM, Workman Publishing Co., 
  680.           Inc., New York, 1981
  681.  
  682.         Kinoshita, June, "Neptune", SCIENTIFIC AMERICAN, November, 1989
  683.  
  684.         About the Author -
  685.  
  686.         Craig M. Levin began his involvement in astronomy when, in the 
  687.     second grade, he received H. A. Rey's book, FIND THE CONSTELLATIONS, 
  688.     as a birthday present.  From Rey's work, Craig was able to find those 
  689.     few constellations visible through the bright city lights of Chicago,
  690.     Illinois.  Craig's initial interest in astronomy later flagged,
  691.     though, and remained at a low level for a number of years.  Comet
  692.     Halley pulled Craig out of his freshman high school doldrums in 1985-
  693.     1986, as the tiny ball of ice and rock made its latest appearance
  694.     through the inner regions of the solar system.  That January, Craig
  695.     received his first telescope (he has since gone through four sets, 
  696.     including binoculars) and began to get involved in astronomy again.
  697.     By his sophomore year in high school, Craig was a member of Chicago's
  698.     Adler Planetarium and The Planetary Society.  As a junior, Craig had
  699.     his first astronomy article published in the now-defunct Small Scope
  700.     Observers' Association's newsletter, and by his senior year in high
  701.     school was helping to establish the ASTRONOMICAL NEWSLETTER, a now-
  702.     defunct periodical based in Atlanta, Georgia.  At present, Craig
  703.     is a physics major at Bradley University in Peoria, Illinois, who
  704.     intends to turn his first love, planetology, into his profession. 
  705.   
  706.         If you would like to contact Craig over the network, please do 
  707.     so at the following net addresses:
  708.   
  709.         uiucdcs\
  710.             noao>bradley!bucc2!moonman
  711.         cepu/
  712.  
  713.         INTERNET:  bradley!bucc2!moonman@a.cs.uiuc.edu
  714.         ARPA:  cepu!bradley!bucc2!moonman@seas.ucla.edu
  715.         BITNET:  moonman@cc2.bradley.edu
  716.   
  717.  
  718.      THE ELECTRONIC JOURNAL OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE ATLANTIC 
  719.  
  720.                         March 1990 - Vol. 1, No. 8
  721.  
  722.                          Copyright (c) 1990 - ASA   
  723.  
  724.  
  725. -- 
  726. Donald J. Barry       (404) 651-2932         | don%chara@gatech.edu
  727. Center for High Angular Resolution Astronomy | President, Astronomical
  728. Georgia State University, Atlanta, GA 30303  | Society of the Atlantic
  729.  
  730. ------------------------------
  731.  
  732. End of SPACE Digest V11 #116
  733. *******************
  734.