Body text
Satellietconstellaties om de magnetosfeer te bestuderen
De magnetosfeer van de aarde is het gebied in de ruimte dat wordt gedomineerd door het magnetisch veld van de aarde. Het is een zeer dynamische omgeving waar plasma-energisatie- en transportprocessen plaatsvinden op meerdere tijd- en ruimteschalen.
Plasmamoleculen krijgen energie door schokken, magnetische reconnectie, turbulentie en golven, maar de precieze mechanismen blijven onduidelijk. Deze processen omvatten multischaal-koppelingen van de grote vloeistofschalen tot de kleine elektronenschalen, waardoor ze moeilijk te ontrafelen zijn. Toch is inzicht in plasma-energisering in de magnetosfeer van de aarde essentieel om ruimteweervoorspellingen te verbeteren, maar ook om onze kennis van andere astrofysische objecten te vergroten.
De magnetosfeer van de aarde fungeert als een natuurlijk laboratorium waar door de mens gemaakte satellieten processen bestuderen die zich afspelen in andere (nog ontoegankelijke) astrofysische omgevingen.
Eerdere missies met meerdere ruimtevaartuigen hadden een beperkte mogelijkheid om de koppeling tussen verschillende plasmaschalen te bestuderen. De vier Cluster-ruimtevaartuigen maakten observaties op één ruimtelijke schaal mogelijk, terwijl THEMIS tijdsgebonden informatie leverde, maar beperkt was tot de dynamica van de magnetosfeer op grote vloeistofschaal.
Om meerdere schalen tegelijkertijd te kunnen oplossen, zijn grotere constellaties nodig. De Plasma Observatory-missie wil deze leemte opvullen door gelijktijdige metingen mogelijk te maken met een constellatie van zeven ruimtevaartuigen:
- één moedervaartuig met een geavanceerde reeks instrumenten en
- zes dochtervaartuigen die aanvullende metingen uitvoeren met eenvoudigere instrumenten.
De rol van het BIRA
Onder de lading van het moedervaartuig bevinden zich vier IMS-ionendetectoren die tot doel hebben ionen met een hoge tijdresolutie te meten. Deze detectoren gebruiken hoge spanningen om de energie en de aankomstrichting van de ionen te selecteren. IMS vereist een nauwkeurige regeling van de hoge spanningen en van de timing van de metingen, wat de taak is van de besturingseenheid (CU) waarvoor het BIRA verantwoordelijk is.
De CU bevindt zich op het raakvlak tussen de detector en de ruimtesonde. Ze is verantwoordelijk voor het verzamelen van de meet- en huishoudgegevens, het doorgeven van commando's aan de detectorkop en de thermische regeling van het instrument.
In deze fase bepaalt het team van het BIRA het ontwerp van de CU om de prestaties van IMS te optimaliseren, rekening houdend met de beperkingen van een ruimte-instrument: een beperkt gewicht en energieverbruik, maar een hoge betrouwbaarheid.
Plasma Observatory is een van de drie missies die uit de 27 oorspronkelijke voorstellen zijn geselecteerd voor verder onderzoek. De drie geselecteerde kandidaten moeten medio 2026 met een volledig ontwerp komen. Daarna wordt slechts één missie geselecteerd voor uitvoering.
