PICAM-4

Ausgangssituation / Motivation

PICAM (Planetary Ion CAMera) ist ein Ionenmassenspektrometer für die Mission BepiColombo zum Planeten Merkur. Das Instrument wurde von 2007 bis 2016 unter der Leitung des Instituts für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz in Zusammenarbeit von Institutionen aus Österreich Frankreich, Deutschland, Ungarn, Irland und Russland (bis 2011) entwickelt und gebaut. Es bildet gemeinsam mit drei anderen Messgeräten die sogenannten SERENA Instrumentengruppe (Search for Exospheric Refilling and Emitted Natural Abundances).

BepiColombo, eine gemeinsame Mission der European Space Agency ESA und von Japan Aerospace Exploration Agency JAXA, wurde 2018 gestartet. Als Co-PI-Institution ist das IWF nun auch während der Reisephase (Flyby Kampagnen, Checkouts) -und schließlich während der nominalen Missionsphase (ab 20206) beim Merkur für die Wartung und den Betrieb des Instruments verantwortlich.

Vorläufige, vielversprechenden Daten aus dem Earth-Flyby und dem ersten Venus Flyby zeigen, dass zusätzliche Tools sowohl für die Plausibilitätsprüfung der erfassten Daten als auch für die Bereitstellung von Prognoseinformation für die Betriebsplanung jeglicher Messkampagnen von entscheidender Bedeutung sind, um das Erreichen der wissenschaftlichen Ziele sicherzustellen.

Inhalte und Zielsetzungen

Das PICAM-4-Projekt plant also, den vorhandenen AIKEF-Code (Adaptive Ion-Kinetic Electron-Fluid) anzupassen und ein Tool zu entwickeln, um diese Anforderungen zu erfüllen. Der Code ist mit seinem hybriden Plasmasimulationsschema auf dem neuesten Stand der Technik und eignet sich gut zur Untersuchung planetarischer Plasmaumgebungen wie bei Merkur und Venus.

Methodische Vorgehensweise

Das Projekt wird numerische Simulationen für Ionenmessungen beinhalten, um "phase-space"-Daten und Geschwindigkeitsverteilungsfunktionen für Ionen zu bestimmen und um Information und Vorhersagen über die Energiespektren, Strömungsrichtungen und Fluss der Ionen bereitzustellen.

Dieser hochgradig iterative Prozess bei dem sich Validierungs- und Vorhersageschritte gegenseitig verbessern sollen, beginnt mit der Entwicklung eines Analysewerkzeugs zum direkten Vergleich von Simulationsdaten mit PICAM-Messungen.

Erwartete Ergebnisse

Schlussendlich zielt das Projekt auf ein flexibles Instrument ab, das sowohl die kurzfristige als auch die strategische Planung wissenschaftlicher Kampagnen sowie die Validierung von Messdaten unterstützt. Als solches soll es die Messungen von PICAM und SERENA verbessern und helfen, den erwarteten Beitrag zu den wissenschaftlichen Zielen von BepiColombo sicherstellen.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften - Institut für Weltraumforschung

Österreichische Akademie der Wissenschaften
Institut für Weltraumforschung
Dipl.-Ing. Gunter Laky
Schmiedlstraße 6
A-8042 Graz