Joan Stude vid IRF och Umeå universitet har med och tagit fram ett plasmamätande instrument för plasmamätningar som skall följa med på den europeiska rymdfarkosten JUICE och som enligt plan ska komma fram till Jupiter 2030.
Energianalysatorn i instrumentet JDC har fått en avancerad geometrisk form för att förbättra sensitiviteten och avbildningskvaliteten.
Joan Stude, Institutet för rymdfysik (IRF) och Umeå universitet, har i sin avhandling bidragit till utvecklingen av en ny typ av instrument för att göra mätningar i rymdplasma. Instrumentet JDC (Jovian plasma Dynamics and Composition analyzer) gör det möjligt att avbilda hur elektriskt laddade partiklar från solen och från månarna kring Jupiter växelverkar med Jupiters gigantiska magnetosfär.
– Instrumentet mäter vilken typ av partiklar som finns där, vilket rörelsemönster de har samt partiklarnas energi och antal, säger Joan Stude.
I Jupiters system är det mycket viktigt att instrumentet är väl skyddat mot den intensiva strålningen i området runt planeten. Genom att utveckla ett lättare och mindre instrument, kan man avskärma instrumentet effektivare från strålningen och därmed få bättre mätningar.
Instrumentet består av många delsystem, bl.a. en energianalysator och en detektionsyta. Energianalysatorn har fått en avancerad geometrisk form för att förbättra sensitiviteten och avbildningskvalitén.
Denna ”sfärisk-kil”-analysator har utvecklats med hjälp av omfattande simuleringar och har testats framgångsrikt i kalibreringslaboratoriet vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Kiruna. Laboratoriet gör det möjligt att genera likadana partiklar som man förväntar sig i Jupiters magnetosfär, magnetfältet runt Jupiter.
– Den geometriska formen har 16 ”sfärisk-kil”-sektorer, vilka utformar ett elektriskt fält som gör det möjligt att analysera joners energier och att fokusera dem på detektionsytan, förklarar Joan Stude.
Detektionsytan behöver speciella egenskaper; olika material har testats för att hitta det mest optimala. Det mest lovande materialet visade sig vara ”micro pore optics” eller MPO.
Båda förbättringarna gör det möjligt att minska storleken av instrumentet, vilket leder till bättre sensitivitet bland Jupiters månar och i deras strålningsområden. MPOs har ursprungligen utvecklats för att fokusera på röntgenstrålning men visar även mycket bra egenskaper i att kunna detektera joner för den speciella användningen i instrumentet. I stället för en stor yta, är det många små ytor som gör det möjligt att ha en mycket bra upplösning för att urskilja atomisk vikt och därmed typen av partiklar.
Instrumentet kommer att finnas med på den europeiska rymdfarkosten JUICE som enligt plan ska lämna jorden år 2022 och kommer fram till Jupiter år 2030.
Joan Stude kommer ursprungligen från Berlin, Tyskland, och har varit anställd inom forskningsprogrammet Solsystemets fysik och rymdteknik vid Institutet för rymdfysik i Kiruna sedan 2011.
