MMS-ASPOC 2

Ausgangssituation / Motivation

In Regionen mit geringer Plasmakonzentration lädt sich ein dem Sonnenlicht ausgesetzter Satellit auf bis zu mehrere zehn Volt positiv auf, was die Messungen des umgebenden Plasmas stört. Durch den hohen Fluss von angezogenen Photoelektronen kann auch die Lebensdauer der Micro-Channel Plates erheblich reduziert werden. Das Instrument ASPOC neutralisiert das Satellitenpotential durch die Freisetzung positiv geladener Indium-Ionen.

ASPOC wurde unter der Leitung des Instituts für Weltraumforschung (IWF) für die aus vier Satelliten bestehende NASA-Mission Magnetospheric Multiscale (MMS) gebaut. Ihr Ziel liegt in der Erforschung und dem Verständnis fundamentaler plasmaphysikalischer Prozesse der Magnetlinienverschmelzung, Teilchenbeschleunigung und Turbulenz in der Erdmagnetosphäre auf Mikro- und Mesoskalen.

Alle acht ASPOC-Geräte arbeiten erfolgreich seit dem Beginn der Wissenschaftsphase am 1.9.2015, und unterstützt durch das vorangegangene FFG-Projekt MMS ASPOC wurden Dichtedaten in einer zeitlichen Auflösung einer Satellitenrotationsperiode für die nominelle Missionsphase abgeleitet.

Inhalte und Zielsetzungen

Der Projektantrag strebt die Entwicklung neuer, verfeinerter Methoden zur Ermittlung von Parametern des Umgebungsplasmas mittels des durch ASPOC geregelten Satel-litenpotentials an.

Ziel dieses Projekts ist eine im Vergleich zum Vorläuferprojekt signifikant verbesserte Genauigkeit der Dichteberechnung durch Einbeziehung zusätz-licher Effekte. Dazu zählen stationäre und wechselnde elektrische Felder, Asymmetrie in der Plasmaschicht und ihre winkelabhängige Modulation durch strömendes Plasma (Abschattung) und das Magnetfeld.

Erwartete Ergebnisse

Die Ergebnisse sollen sowohl durch Analyse von MMS-Daten einschließlich solcher aus neuen Plasmaregionen in der Verlängerungs-phase als auch durch Vergleich mit Aufladungsmodellen erzielt werden.

Die neuen Methoden versprechen deutlich reduzierte Fehler der produzierten Dichtedaten. Darüber hinaus werden Plasmadatenprodukte mit hoher Zeitauflösung einschließlich solcher aus stark fluktuierenden Feldumgebungen erzeugt, was für das Studium der Physik auf Elektronenskalenlängen, einem der Hauptziele der MMS-Mission, wichtig ist.

Die Ergebnisse werden als Publikationen in begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften und Präsentationen in internationalen Treffen verbreitet. Außerdem werden die neu entwickelten, verfeinerten Methoden zur Dichteberechnung zusammen mit Datenprodukten öffentlich zugänglich gemacht. Der Wissenszuwachs wird die Expertise und Wettbewerbsfähigkeit des IWF für ASPOC-Aktivitäten in zukünftigen Weltraumplasmamissionen weiter festigen.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften - Institut für Weltraumforschung

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Institut für Weltraumforschung
Dr. Rumi Nakamura
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz