Den första prototypen av ett nytt rymdinstrument, utvecklat vid Institutet för rymdfysik (IRF) för att mäta hur plasma flödar, har nu genomgått sitt första ”first light”-test i IRF:s kalibreringskammare i Kiruna.
Bedriften ses som en milstolpe för forskarna ett steg närmare att utforska Mars jonosfär med en ny teknik.
Instrumentet 3D Velocity of Ions (3DVI) ska mäta hur lågenergijoner rör sig i Mars jonosfär. Denna jonosfär, ett skikt av joniserad gas som omger den röda planeten, har en central roll i förlusten av atmosfär. Genom att undersöka de processer som sätter plasman i rörelse hoppas forskarna få en bättre förståelse för hur Mars har förändrats under miljarder år – och varför planeten förlorade en stor del av sin atmosfär medan jorden lyckades behålla sin.
– 3DVI-instrumentet kommer att kunna göra precisa mätningar av mycket lågenergiska joner i Mars jonosfär – något som aldrig tidigare har genomförts. Vi vet att dessa joner, som från början är vilande i jonosfären, kan accelereras till hastigheter över 4 km/s. Vad som driver denna acceleration är fortfarande en gåta. Med 3DVI hoppas vi kunna lösa det mysteriet, säger Yoshifumi Futaana, forskare vid IRF och ansvarig för instrumentet.
För första gången utvecklar forskare och ingenjörer i Kiruna och Uppsala viktiga delar av ett instrument tillsammans. I projektet förenas Kirunas expertis inom mekanik och jonoptik med Uppsalas styrka inom högkänslig elektronik. Att dessa delar nu framgångsrikt har integrerats i prototypen är ett tydligt bevis på tekniska framsteg och ett välfungerande samarbete.
– En av de stora utmaningarna med 3DVI är att kunna mäta de mycket svaga elektriska strömmar som når instrumentet i Mars skiftande miljö, säger Walter Puccio, forskningsingenjör med ansvar för 3DVI:s elektronik.
– Det var en spännande upplevelse att få integrera de två komponenterna. Resultatet handlar inte bara om ett enskilt instrument, utan står också som en symbol för institutets samarbetsanda, säger Manabu Shimoyama, IRF-forskare och instrumentansvarig för 3DVI.
Utvecklingen av instrumentet finansieras av den europeiska rymdorganisationen ESA inom ramen för M-Matisse-uppdraget (Mars–Magnetosphere ATmosphere Ionosphere and Space-weather SciencE). Uppdraget är ett av tre koncept som ESA har valt ut för vidare studier. Om M-Matisse blir utvalt nästa år planeras två rymdfarkoster att skjutas upp och gå in i omloppsbana kring Mars år 2037.
Institutet för rymdfysik (IRF) skulle i så fall få en central roll i uppdraget och leda utvecklingen av en internationell serie plasma- och elektromagnetiska fältsensorer – däribland 3DVI.
