Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

LIPS: The Lifetimes of Ionospheric Plasma Structures

Alternativ tittel: Plasmastrukturers levetid i ionosfæren

Tildelt: kr 3,8 mill.

LIPS-prosjektet har som formål å finne ut hvordan plasma-turbulens i ionosfæren forsvinner. Siden plasma-turbulens kan forårsake forstyrrelser for radiokommunikasjon i rommet er det svært viktig å forstå hvordan slik turbulens forsvinner. Ionosfæren er jordas nærmest nabo i verdensrommet, der den omslutter jorda i en høyde på 100 - 1000 km over havet. Ionosfæren er altså et lag med gass der en liten andel av gassen er ionisert - der oppe er strålingen fra sola sterk nok til at enkelte molekyler mister et elektron. Gjennom kjente fysiske prosesser dannes turbulens over hele ionosfæren, og særlig i arktis og antarktis. I visse tilfeller vil slik turbulens ha en direkte påvirkning på radiosignaler, for eksempel fra GPS-satellittene. Resultatet er at GPS-tjenester nede på jorden ikke virker slik de skal. LIPS vil bygge på ny forskning innen feltet plasma-turbulens ødeleggelse, og forsøke å svare på flere ubesvarte spørsmål i feltet: hvorfor svarer ikke den tradisjonelle teorien bak plasma-diffusjon til observasjoner gjort i rommet? Hvorfor er plasma-turbulens ødeleggelse tilsynelatende forskjellig i polare og ekvatoriale strøk? Hva slags effekt vil det ha at plasma-turbulens på samme tid skapes og ødelegges? For å svare på disse spørsmålene vil LIPS benytte seg av observasjoner fra den nye koreanske satellitt-konstellasjonen SNIPE, som skal bli skutt opp i bane rundt jorden i 2022. SNIPE, oppkalt etter vadefuglen som på norsk kalles enkeltbekkasin, består av fire små satellitter. Unikt for SNIPE er at satellittene skal kunne bevege seg i tette formasjoner, og på den måten gi helt nye observasjoner av små-skala fenomener i ionosfæren. LIPS vil bruke disse banebrytende observasjonene fra ionosfæren til å bygge et nytt rammeverk for å forstå plasma-turbulens ødeleggelse, hvilket per i dag har uteblitt fra den vitenskapelige kanon. I fremtiden vil denne kunne brukes i romindustri for å bedre kunne beskytte tjenester som bruker satellittkommunikasjon.

LIPS intends to shed light on plasma structure decay in the upper ionosphere, in both the polar and equatorial regions, by performing direct measurements of structure lifetimes, using a novel set of multi-point plasma measurements. In the ionosphere, plasma structure lifetimes are a result of chemical recombination and plasma diffusion. Whereas the growth of plasma irregularities have been paid considerable attention, their decay have largely not been studied, and plasma structure lifetime has consequently been paid little attention in the scientific literature. However, the topic is important, as every technological problem associated with plasma irregularities (radio scintillations, e.g.) are directly impacted by the lifetimes of those irregularities. LIPS identifies three main challenges in the field of F-region plasma structure lifetime. First, the measured scale-dependency in high-latitude plasma structure lifetime deviates strongly from the theoretical predictions. Second, measurements of equatorial F-region plasma structure lifetimes yield results that are completely scale-independent, suggesting that the mechanisms are not fully understood. Third, small-scale plasma structures result from instabilities, meaning the growth of turbulence can badly offset structure lifetime calculations. LIPS will resolve these issues by use of completely new multi-point plasma measurements performed by the Korean SNIPE satellite mission, which will be launched in 2021. A constellation of four satellites will orbit in tightly controlled formations. Whereas researchers performing power spectral density analyses on conventional satellite data have to contend with treating 3D plasma structure projections to 1 dimension, LIPS will be able to approach plasma structures without this simplification. The methodology we propose has real potential as a tool to scrutinize scale-dependent physical phenomena in ionospheric plasma, paving the way for future scale-dependent investigations.

Budsjettformål:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek