Tilbake til søkeresultatene

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

SPACEPROBE: Small-satellite Positioned ACcurate non-Equilibrium Plasma Resolving methodOlogy for particle-Bombarding Environments

Alternativ tittel: SPACEPROBE: Metodikk for å måle romplasma fra små satellitter

Tildelt: kr 6,5 mill.

Hvordan skal vi sette opp et satellittnettverk av romværstasjoner rundt jorden? Hvilken type instrument er optimal for den oppgaven? Dagens samfunn er avhengig av elektronisk utstyr. I rommet kan utstyret forstyrres eller skades av intensive nedfall av partikler og stråling som sendes ut fra solen. Det meste av nedfallet fanges opp av den ytterste delen av atmosfæren, som da blir ionisert – derav navnet ionosfæren. Siden nedfallet er veldig uregelmessig så oppstår her tilfeldige fluktuasjoner. Ionosfærens fluktuasjoner er en type romvær som har stor innvirkning på radiosignaler som sendes mellom jorden og rommet. For å kunne forstå og forutsi romværet trenger vi et stort nettverk av målestasjoner. Kostnadseffektive, små satellitter av CubeSat-type er ideelle for dette, men de krever et lett instrument i form av en elektrisk probe – en liten metallsylinder som samler inn og analyserer de ladede partiklene. Fysikken rundt slike prober er komplisert, og dagens rominstrumenter av denne typen bruker derfor forenklede modeller som går ut fra at ionosfæren er i en likevektstilstand. Den antakelsen er langt ifra sikker, siden det intensive nedfallet hele tiden bringer ionosfæren vekk fra likevekt. SPACEPROBE vil utvikle en metode for å bruke elektriske prober for å måle ionosfærens fullstendige ikke-likevektsegenskaper. For å fange disse raske forløpene trengs avansert elektronikk. Vi vil utvikle en prototyp og validere den i et plasmakammer i laboratoriemiljø. Metoden skal også være beskyttet mot målefeil som oppstår når nedfallspartiklene treffer og innvirker på selve satellitten. Et annet vanlig problem er aldring og forurensing av probeoverflaten. Det vil vi undersøke nærmere med hjelp av eksperimentelle metoder for avansert materialkarakterisering. Kunnskapen fra prosjektet vil brukes for å ta frem en generell beskrivelse av design, funksjon og ytelse for et komplett måleinstrument for oppsending på CubeSats.

SPACEPROBE will develop new plasma measurement methodology for use on small satellites. The large-scale aim is to enable integration aboard many satellites orbiting the Earth in a space weather monitoring network. The project will result in an electrical probe measurement technique for the electron energy distribution (EEDF), which provides information about the non-equilibrium processes in the ionosphere and facilitates extraction of the electron density and temperature without relying on equilibrium probe theories. To achieve good spatial resolution of small-scale plasma fluctuations while preserving accuracy, the voltage sweep speed limits will be determined. A laboratory prototype system will be developed and tested in a plasma chamber. Special emphasis will be put on making the measurement robust against spacecraft charging under conditions such as in the particle-bombarding auroral regions, so that useful measurements can be achieved also in these strong non-equilibrium conditions. SPACEPROBE will also perform a laboratory investigation of the impact of the probe surface properties on the measurement. Finally, the project will define system requirements and produce a System Design Description for the implementation of the methodology onboard CubeSats. This last step will consider the possible tradeoff between measurement performance and system footprint in terms of electrical power, size, weight, thermal management and data processing and transmission bandwidth.

Budsjettformål:

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