CDSM Consolidation

Skalarmagnetometer basierend auf dem Prinzip des optischen Pumpens können den Betrag des Magnetfeldes mit sehr hoher absoluter Genauigkeit messen. Die wissenschaftlichen Zielsetzungen einiger Weltraummissionen, wie z.B. die der unlängst von der europäischen Weltraumorganisation ESA ausgewählten Jupiter/Ganymed-Mission JUICE, können nur vollständig erfüllt werden, wenn ein Skalarmagnetometer die traditionell eingesetzten Vektormagnetometer ergänzt. Bei JUICE muss das Magnetfeld über 30 Tage auf 0.2 nT genau gemessen werden.

Dies wird durch die Messung mit Vektormagnetometern allein nicht erreicht. 2009 haben das Institut für Weltraumforschung (IWF/ÖAW) und das Institut für Experimentalphysik (IEP/TUG) gemeinsam begonnen, den Prototyp eines neuartigen absoluten Magnetfeldmessprinzips namens Coupled Dark State Magnetometer (CDSM) zu entwickeln.

Vorteile gegenüber anderen existierenden absoluten Messtechnologien sind der Messbereich über mehr als 6 Dekaden und die dem Prinzip inhärente Richtungs-unabhängigkeit der Messung, welche ein einfaches rein optisches Sensordesign ohne zusätzliche Anregungsfelder, bewegte Teile oder Elektronik ermöglicht.

CDSM hat aktuell einen technischen Reifegrad von 5 (Engineering Model). Im Oktober 2012 wurde das CDSM gemeinsam mit zwei Fluxgate-Sensoren der TU Braunschweig und des Imperial College London als Magnetfeldinstrument in Folge der Instrumentenausschreibung der ESA für JUICE vorgeschlagen. Die Auswahl der Instrumente wird im Februar 2013 stattfinden.

Mit dem hier eingereichten Projekt soll ein vorläufiger Instrumentenentwurf für die in Hinblick auf Strahlung, niedrige Temperaturen und Langzeitstabiliät technisch sehr anspruchsvolle JUICE-Mission gefestigt werden. Ziele sind:

• die Evaluierung eines alternativen Lasertyps,
• die Charakterisierung der ausgewählten Laserdioden während und nach eines Langzeit-Vakuumtests,
• das Entwickeln und Testen eines verbesserten Sensorentwurfs und
• der Bau eines Flugmodels für die als Technologiedemonstration ausgewählte und für 2016 geplante chinesischen Electro-Magnetic Satellite Mission.

Diese Schritte verringern die Risiken, die der Einsatz einer neuartigen Technologie für JUICE mit sich bringen, in einer sehr frühen Phase der Mission und sichern dem CDSM-Team die Teilnahme an diesem international hochkarätig besetzten Konsortium.

Es ist das langfristige Ziel dieses Projekts, erfolgreiche Messungen des CDSM beim Jupiter zu ermöglichen und somit österreichischen Wissenschaftlern unmittelbaren Zugriff auf einzigartige Messdaten zu gewährleisten. Dies ist essentiell für neue Entdeckungen im Jupitersystem und den damit verbundenen wissenschaftlichen Publikationen. Aus diesem Grund wir dieses Vorhaben als Grundlagenforschungsprojekt eingereicht.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften

Projektpartner:innen

Technische Universität Graz

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Dr. Ignaz Seipel-Platz 2
A-1010 Wien
Web: www.oeaw.ac.at