Kejserligt instrument klar til at studere solen

Imperials bidrag til Solar Orbiter -missionen, som vil gå tættere på solen end noget hidtil, er klar til at flyve efter omfattende test.

Solar Orbiter er en mission fra European Space Agency med ti instrumenter til måling af mange forskellige egenskaber ved solen og det interplanetære rum.

Ombord på rumfartøjet, lanceres i begyndelsen af ​​2019, vil være et magnetometerinstrument bygget af et team fra Institut for Fysik på Imperial.

Magnetometeret måler solens magnetfelt i interplanetarisk rum, båret af solvinden. Solvinden er en strøm af ladede partikler, der kommer ud af solen, der fylder solsystemet, som solens magnetfelt spiller en vigtig rolle i at skabe.

Hovedforsker Professor Tim Horbury fra Institut for Fysik på Imperial sagde:"Vi lever inde i en boble, der blæses af solen i interstellarrum. Jorden har også sit eget magnetfelt, som skaber et hulrum i solboblen.

"Samspillet mellem solvinden og Jordens magnetfelt giver os nordlys - nord- og sydlys - men når solvinden er stærk, kan det også forårsage problemer for vores teknologi, fra elnet til satellitter. "

Solens magnetfelt menes at blive genereret på en lignende måde som Jordens, når den roterer, men det er meget mere dynamisk. Hvert 11. år vender polariteten, og dette mønster er bundet til mønsteret af solpletter, der vises på solens overflade. solpletter er associerede ekstreme hændelser kaldet solblusser og udstødninger af solmaterialet, der forårsager alvorlige problemer, hvis de når Jorden.

Ved at kredse om solen og nærme sig den i en afstand af kun 50 millioner kilometer - inde i Merkur -kredsløbet, den nærmeste planet til solen - Det kejserlige teams magnetometer vil kunne få hidtil uset information om, hvordan solen genererer sit magnetfelt, og hvordan dette spiller en rolle i solvinden og mere ekstreme begivenheder.

Følsomt emne

Instrumentet består af to sensorer, der er placeret inden for metalkupler; en sort æske med elektronik, en computerprocessor og en strømforsyning; og kabler til at levere strøm og kommunikation til sensorerne.

Magnetometeret skal være ekstremt følsomt for at detektere magnetfeltet fra solen, der når rumskibet. Ledende ingeniør Helen O'Brien fra Institut for Fysik sagde:"Vores instrument er så følsomt, den kunne måle magnetfeltet på en MR -maskine fra den anden side af London.

"Det betyder, imidlertid, at vi skal arbejde hårdt for at isolere det fra de andre instrumenter på rumfartøjet. Metalgenstande og elektriske kredsløb skaber små magnetfelter, så vi har virkelig strenge krav til resten af ​​projektet - helt ned til skruerne og malingen. "

Magnetometeret skal også overleve nogle ekstreme forhold, herunder den intense vibration fra start, som vil bruge en NASA Atlas V -raket. En tidligere model af instrumentet, som blev gennemgået strenge tests designet til at overstige de forventede forhold, smuldret under stammen.

O'Brien sagde:"Vi monterede sensorerne på et keramisk materiale, der næsten ikke udvider sig eller trækker sig sammen med temperaturændringer, så deres relative position til hinanden holdes stabil under de ekstreme temperatursvingninger, rumfartøjet vil opleve. Imidlertid, dette materiale er ret sprødt, og det faldt fra hinanden i vibrationstesten. "

Fortykkelse af materialet hjalp med at løse problemet, og som et resultat af streng test er der foretaget mange justeringer og forbedringer af designet. Men nu, enheden er færdig, og det venter i et rent rum på Imperial, før det bliver monteret på rumfartøjet.

I mellemtiden, holdet bygger en 'flight spare' - en identisk enhed, bare hvis der sker noget med originalen inden lanceringen. Når instrumentet er monteret på rumfartøjet, holdet vil give ekstremt præcise instruktioner - ned til det materiale, skruetrækkeren er lavet af, og sørger for, at der ikke efterlades små spåner af metal, hvilket kan forstyrre målingerne.

Når alle instrumenterne er monteret, hele rumfartøjet vil gennemgå endnu en spærre af test, inden det sendes til Cape Canaveral til lancering i februar 2019. Det vil derefter bruge to år på at komme til solen, og yderligere otte indsamler data. Til sidst, dens solpaneler vil nedbrydes og stoppe med at producere strøm, men det vil drive rundt om solen for evigt.