ESA schickt 2022 Satellit zu Jupitermonden - Messgerät aus Graz
Grazer Weltraumwissenschafter und Experimentalphysiker liefern für die Mission ins äußerste Sonnensystem ein Messgerät, welches das Magnetfeld in der direkten Umgebung des Satelliten messen wird, teilten die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und die TU Graz in einer gemeinsamen Aussendung mit.
Die ESA geht mit JUICE (Jupiter icy moons Explorer) erstmals auf Erkundungstour ins äußerste Sonnensystem. Im Visier stehen der Gasriese Jupiter und drei seiner größten Monde - Europa, Ganymed und Kallisto - welche unter ihrer Oberfläche möglicherweise Ozeane beherbergen könnten. Diese potenziellen Lebensräume soll die Mission näher untersuchen.
Magnetisches Sensorsystem J-MAG
Ein Drei-Sensoren-Magnetometer an Bord der Raumsonde wird dabei das Magnetfeld des Planeten, die Interaktion mit dem inneren Magnetfeld des Mondes Ganymed und die unterirdischen Ozeane der Monde erforschen. Das Grazer Instrument ist Teil dieses magnetischen Sensorsystems namens J-MAG, das zusammen mit dem Imperial College London und der TU Braunschweig gebaut wurde.
J-MAG besteht aus zwei herkömmlichen Fluxgate-Sensoren in Kombination mit dem neuartigen Grazer Quanteninterferenz-Magnetometer (MAGSCA). Der neue Magnetometer-Typ wurde vom Institut für Weltraumforschung (IWF) in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Experimentalphysik der TU Graz entwickelt. Es basiert auf dem Quanteninterferenzeffekt "Coherent Population Trapping" (CPT) und soll die Genauigkeit der Magnetfeldmessung erheblich verbessern. Mit einer speziellen laserbasierten Anregung können drei magnetfeldabhängige Resonanzphänomene sichtbar gemacht werden.
Quanteninterferenz-Magnetometer messen den Betrag des Magnetfeldes mit hoher Genauigkeit, während Vektor-Magnetometer (meist Fluxgate-Magnetometer) den Betrag und die Richtung des Feldes bestimmen können. Vektor-Magnetometer müssen im Flug aber regelmäßig neu kalibriert werden, wodurch bei bestimmten Missionen die geforderte Qualität der Magnetfeldmessung nur durch die Kombination beider Gerätetypen erreicht werden kann.
Alle drei Sensoren sind auf einem 10,5 Meter langen Ausleger (Magnetometer-Boom) montiert, wobei sich MAGSCA an der äußersten Spitze des Booms befindet. Es wird das Magnetfeld in einem Frequenzbereich bis 64 Hz in der unmittelbaren Umgebung das Satelliten messen. "Während der Entwicklungszeit von mehr als fünf Jahren haben 21 Techniker und Physiker mehr als 45.000 Arbeitsstunden in die rechtzeitige Fertigstellung der weltweit einzigartigen Sensoreinheit investiert", umriss Werner Magnes, stellvertretender Direktor und Leiter der Magnetometergruppe am ÖAW-Institut, die Teamarbeit zwischen den beiden Grazer Institutionen. "Wir haben hier in Graz bereits alle Vortests gemacht, in London wird unser Teilgerät ins Gesamtsystem eingebaut und weiter getestet", erzählte Magnes der APA.
"Höhen und Tiefen durchlebt", "Schwierigkeiten gemeistert"
"In den vergangenen Jahren haben wir viele Höhen und Tiefen durchlebt, etliche technische Schwierigkeiten gemeistert und viele neue Designdetails für die unwirtliche Jupiterumgebung getestet", blickte Roland Lammegger, Projektleiter an der TU Graz, zurück. Die Arbeiten an dieser neuen Technologie wurden von der FFG, der ESA und der Firma Airbus unterstützt.
Nun schauen die Grazer Forscher gespannt in die Zukunft. Mit der Lieferung des Fluggerätes zum Projektpartner in London hat für das Grazer Magnetometer jedenfalls bereits eine zwölfjährige Reise begonnen: Nach mehreren Teststationen in Europa soll der Satellitenstart in Französisch-Guayana im Frühsommer 2022 erfolgen. Nach zahlreichen Planetenvorbeiflügen soll das Grazer Instrument das Jupitersystem im Jänner 2030 erreichen und rund zwei Jahre später in die Umlaufbahn des Jupitermondes Ganymed einschwenken.