Een imperiaal gebouwd instrument zal het magnetische veld van de zon aan boord van het Solar Orbiter-ruimtevaartuig bestuderen na de lancering begin 2020.

zonne-orbiter, een missie van het Europees Ruimteagentschap (ESA), zal de zon in ongekend detail bestuderen vanaf slechts 50 miljoen kilometer afstand, binnen de baan van Mercurius. Het ruimtevaartuig moet in februari 2020 worden gelanceerd met een reeks van tien instrumenten, waarvan er één is gebouwd en geleid door keizerlijke wetenschappers.

Professor Tim Horbury is de hoofdonderzoeker van het magnetometerinstrument (MAG) en Helen O'Brien is de hoofdingenieur. Beiden zijn van de afdeling Natuurkunde van Imperial, die verschillende leden van het MAG-team herbergt, die ook leden heeft uit heel Europa en de Verenigde Staten.

Na maanden van uitgebreide tests om er zeker van te zijn dat het ruimtevaartuig en de instrumenten klaar zijn voor de vlucht, het team wacht nu op lancering vanaf NASA's Cape Canaveral in Florida.

Professor Horbury zei:"Na al die jaren aan Solar Orbiter te hebben gewerkt, het is zo opwindend om slechts vijf maanden verwijderd te zijn van de lancering. We zouden heel snel metingen van het instrument terug moeten krijgen; Ik zal niet stoppen met me zorgen te maken totdat we de echte gegevens tijdens de vlucht hebben gezien, maar dit is echt een belangrijke stap op weg.

"Solar Orbiter gaat zoveel geweldige wetenschap doen om ons te helpen begrijpen hoe de zon werkt en hoe deze ons hele leven beïnvloedt, en er is een gemeenschap van wetenschappers, bij Imperial, elders in het VK, en over de hele wereld, die staan ​​te popelen om onze metingen in handen te krijgen."

De zon meten

Het MAG-instrument zal het magnetische veld van de zon in de interplanetaire ruimte meten. Dit veld wordt gegenereerd onder het oppervlak van de ster terwijl deze op dezelfde manier draait als de aarde, maar het is veel veranderlijker.

Het magnetische veld van de zon wordt in de interplanetaire ruimte gebracht door een stroom deeltjes die de zonnewind wordt genoemd. Wanneer dit magnetische veld in de buurt van de aarde komt, het kan interageren met het onze om ruimteweer te produceren, die elektriciteitsnetten kunnen verstoren en satellieten kunnen aantasten. Solar Orbiter zal de wetenschap achter deze belangrijke gebeurtenissen bestuderen.

Aan het oppervlak, het magnetische veld van de zon is ongeveer twee keer zo groot als dat van de aarde, maar in de verre ruimte is het tienduizenden keren kleiner, dus MAG moet ongelooflijk gevoelig zijn. Dit betekent ook het ruimtevaartuig zelf, en al zijn andere instrumenten, mogen zelf geen significante magnetische velden produceren om het interplanetaire magnetische veld niet te verstoren.

Strenge testen

Het hele Solar Orbiter-ruimtevaartuig, met al zijn instrumenten aan boord, deze zomer aan een strenge reeks magnetische veldtesten is onderworpen, bewijzen dat het magnetisch 'schoon' genoeg is om MAG in staat te stellen zijn werk te doen als het eenmaal in een baan om de aarde is.

Het ruimtevaartuig werd in een unieke faciliteit in een bos ten zuiden van München geplaatst om interferentie met door mensen gegenereerde magnetische velden te voorkomen.

De faciliteit bestaat volledig uit niet-magnetische materialen zoals hout en bevat twaalf spoelen van 15 meter - bijna zo groot als het gebouw - die een consistente magnetische omgeving creëren die het eigen magnetische veld van de aarde opheft, omstandigheden in de ruimte simuleren.

De tests kenmerkten eerst het magnetische gedrag van het niet-aangedreven ruimtevaartuig, om ervoor te zorgen dat het magnetische veld van Solar Orbiter laag genoeg is zodat het MAG-instrument op zijn meest gevoelige bereik kan werken.

Latere tests gebruikten elektrische stroom om het ruimtevaartuig van stroom te voorzien en mogelijke variaties in het magnetische veld van het ruimtevaartuig tijdens specifieke operaties te meten, bijvoorbeeld met extra stromen die worden opgewekt door de motoren of door mobiele elementen, waaronder de verwisselbare optische filters die door de camera's aan boord worden gebruikt om foto's van de zon te maken.

Enorme hoeveelheid werk

De analyse van de magnetische tests geeft aan dat de missie-eisen grotendeels binnen de grenzen van de testfaciliteit lagen. Na de lancering, in de nog stillere omgeving van de ruimte, verdere metingen zullen de resultaten van deze tests aanvullen om de magnetische eigenschappen van het ruimtevaartuig volledig te karakteriseren.

Professor Horbury voegde toe:"Het is van vitaal belang dat ons instrument de kleine magnetische velden in de ruimte kan meten, dus het was een enorme opluchting om eindelijk de metingen te kunnen zien die bevestigen dat het magnetische veld van het ruimtevaartuig lekker klein is.

"We zijn dankbaar voor de enorme hoeveelheid werk die door iedereen bij de European Space Agency is gestoken, luchtbus, en alle instrumententeams om dit mogelijk te maken."