Imperial's bijdrage aan de Solar Orbiter-missie, die dichter bij de zon zal komen dan alles tot nu toe, is klaar om te vliegen na uitgebreide testen.

Solar Orbiter is een missie van het Europees Ruimteagentschap met tien instrumenten om veel verschillende eigenschappen van de zon en de interplanetaire ruimte te meten.

Aan boord van het ruimtevaartuig, start begin 2019, zal een magnetometerinstrument zijn, gebouwd door een team van de afdeling Natuurkunde van Imperial.

De magnetometer meet het magnetische veld van de zon in de interplanetaire ruimte, gedragen door de zonnewind. De zonnewind is een stroom geladen deeltjes die van de zon komt en het zonnestelsel vult, waarin het magnetische veld van de zon een belangrijke rol speelt.

Hoofdonderzoeker professor Tim Horbury van de afdeling Natuurkunde van Imperial zei:"We leven in een bel die door de zon in de interstellaire ruimte wordt geblazen. De aarde heeft ook zijn eigen magnetisch veld, waardoor een holte in de zonnebel ontstaat.

"De interactie tussen de zonnewind en het magnetisch veld van de aarde geeft ons de aurora - het noorder- en zuiderlicht - maar wanneer de zonnewind sterk is, kan dit ook problemen veroorzaken voor onze technologie, van elektriciteitsnetten tot satellieten."

Men denkt dat het magnetische veld van de zon op dezelfde manier wordt gegenereerd als dat van de aarde terwijl deze draait, maar het is veel dynamischer. Elke 11 jaar keert de polariteit om, en dit patroon is verbonden met het patroon van zonnevlekken die op het oppervlak van de zon verschijnen. zonnevlekken zijn geassocieerde extreme gebeurtenissen die zonnevlammen worden genoemd en uitwerpselen van het zonnemateriaal die ernstige problemen veroorzaken als ze de aarde bereiken.

Door om de zon te draaien en deze te naderen op een afstand van slechts 50 miljoen kilometer – binnen de baan van Mercurius, de planeet die het dichtst bij de zon staat - de magnetometer van het imperiale team zal ongekende informatie kunnen krijgen over hoe de zon zijn magnetisch veld genereert en hoe dit een rol speelt bij de zonnewind en meer extreme gebeurtenissen.

Gevoelig onderwerp

Het instrument bestaat uit twee sensoren die zijn ondergebracht in metalen koepels; een zwarte doos met elektronica, een computerprocessor en een voeding; en kabels om de sensoren van stroom en communicatie te voorzien.

De magnetometer moet extreem gevoelig zijn om het magnetische veld van de zon te detecteren dat het ruimtevaartuig zal bereiken. Hoofdingenieur Helen O'Brien van de afdeling Natuurkunde zei:"Ons instrument is zo gevoelig, het zou het magnetische veld van een MRI-machine van de andere kant van Londen kunnen meten.

"Dit betekent, echter, dat we hard moeten werken om het te isoleren van de andere instrumenten op het ruimtevaartuig. Metalen voorwerpen en elektrische circuits wekken kleine magnetische velden op, dus we hebben echt strikte eisen aan de rest van het project - tot aan de schroeven en de verf toe."

De magnetometer moet ook enkele extreme omstandigheden doorstaan, inclusief de intense trillingen van de start, die een NASA Atlas V-raket zal gebruiken. Een eerder model van het instrument, die werd onderworpen aan strenge tests die waren ontworpen om de verwachte omstandigheden te overtreffen, bezweek onder de spanning.

O'Brien zei:"We hebben de sensoren op een keramisch materiaal gemonteerd dat nauwelijks uitzet of krimpt bij temperatuurveranderingen, zodat hun relatieve positie ten opzichte van elkaar stabiel blijft tijdens de extreme temperatuurschommelingen die het ruimtevaartuig zal ervaren. Echter, dit materiaal is vrij broos, en het viel uit elkaar in de trillingstest."

Verdikking van het materiaal hielp om het probleem op te lossen, en als resultaat van rigoureuze tests zijn er veel tweaks en verbeteringen aangebracht aan het ontwerp. Maar nu, het apparaat is klaar, en het wacht in een schone kamer bij Imperial voordat het op het ruimtevaartuig wordt gemonteerd.

Ondertussen, het team bouwt een 'flight spare' - een identiek apparaat voor het geval er iets met het origineel gebeurt vóór de lancering. Wanneer het instrument op het ruimtevaartuig is gemonteerd, het team geeft uiterst nauwkeurige instructies - tot aan het materiaal waarvan de schroevendraaier is gemaakt, en ervoor te zorgen dat er geen kleine stukjes metaal achterblijven, die de metingen kunnen verstoren.

Zodra alle instrumenten zijn gemonteerd, het hele ruimtevaartuig zal nog een spervuur ​​van tests doorstaan, alvorens te worden verscheept naar Cape Canaveral voor lancering in februari 2019. Het zal dan twee jaar nodig hebben om naar de zon te gaan, en nog eens acht gegevens verzamelen. Eventueel, zijn zonnepanelen zullen degraderen en stoppen met het produceren van stroom, maar het zal voor altijd rond de zon drijven.