Dei ESA-Sünnenkieker:
Dat RPW-Instrument
Wellen in dei Heliosphäre

Deil 3
van Ludgerd Lüske


Sünnenkieker 1
Instrumente Deil 1
Instrumente Deil 2


RPW: Radio- un Plasma-Wellen

Düsse Reedschop schall in den Sünnenwind rinluustern un dei Variation in magnetischke un elektrischke Felder upspören.


Dei Sünnen-Korona besteiht ut Plasma (süh nerrn), dat poor Millioonen Grad hitt is.
Bi solk Hitten sünd in dat Plasma meist bloots noch friee Elektronen un Protonen tau finnen, kein Atome mehr.
Bild-Daoten

Radiowellen sünd elektromagnetischke Wellen van 30 kHz (also 30.000 Schwingungen per Sekunn) un 3000 GHz (also 3000 Milliarden Schwingungen per Sekunn), also ein heel wiede Frequenzberiek. Dei Sünne gifft en Barg thermischke Straohlung af, dei för ehre Temperatuur-Verdelen typischk is. Wenn dei Sünnenflecken minn sünd, straohlt dei Sünne as ein Swatte Körper. Nich tau glöven, wieldat dei Sünne nich swatt is — dei Naom wiest aover bloots up dat physikalischke Phänomen hen, dat ein Körper rein thermischk straohlt. Bi dei Sünne gifft dat aover Verännern je na dei Sünnenflecken, Protuberanzen usw. Dor hätt dei RPW orig wat tau mäten. — Aover wat sünd düsse Plasmawellen? Ein Plasma is so hitt, dat sik dei Atome deilwies uplösen daut. Dei frieen Buustein van dei Atome suust denn, tosamen mit Atome, dei sik noch nich uplöset hebbt, in so'n Aart Gas rüm. Dat is in dei ganze Sünne dei Fall.

Plasmaphysik

Dei Plasmaphysik befaotet sick — as dei Naome sägg — mit dei physikaolischken Eigenschkupen van Plasmen.

Bi eine stiegen Temperatur gaoht aale Stoffe naoeinanner van den fasten in den fleiten un denn in den gasförmigen Taustand äöwer. Stigg dei Temperatur noch höger, entstaiht ein Plasma. Ein Plasma neumt man dorümme uck den "veierden Aggregaot-Taustand van dei Materie": Van dei Gas-Atome springt dei negativ laoden Elektronen aff. Trügge bliewt dei positiv laoden Karne. 99 Prozent van dei Materie in dat Universum ligget in dissen veierden Aggregaot-Taustand vör, wiel aale Sterned ut Plasma bestaoht! Dat extrem heite ioniseierde Gas is dat Medium, worut dei Sterne dör Kernfusion dei Energie winnt, dei sei deils as Lecht affstraohlt.


Dat Bild steiht symbolisch för ein atomares Gas: Dei Atome sünd intakt


Plasma: Dei Atome häbbt sik uplöset, dei Deilken flügget frie rüm

Disse enorme Hitten is aovers nich överall nödig, dat en Plasma taustanne kümmt. Dat geiht ok mit elektrischke Spannung. Bispille för Plasmen ut den Alldag sünd dei mit Plasma fullen Neonreuhers, ein elektrischke Funke off ein Plasmafaoden van einen Blitz. Ut den Physikunnerricht kennt man uck dei Plasmalüchten.

Ein Plasma hätt heel annere Eigenschkupen as ein normaolet Gas. Tau'n Bispill leitet ein Plasma den elektrischken Strom. Plasma-Bewägungen kann man so mit elektrischke un magnetischke Felder stüern, wat man in dei Plasmalüchten seihn kann.


Dei Plasmalücht is mit Eddelgas füllt, in dei Merrn sitt eine Elektrode. Bild-Daoten

Wieldat dat in ein Plasma ünnerscheedliche frie Ladungen gifft, köönt allerhand Aarten Wellen optreden: klassische elektromagnetischke, aover ok rein elektrischke, dortau dei sünnerlichen Plasma-Oszillationen, bi dei bloots dei frien Elektronen schwingen daut, un noch vele afaardige Saken so as dei lustigen Alfvén-Wellen. Ok hier hätt dat RPW also masse to doon!

Dat RPW mätt dei Variation in magnetischke un elektrischke Felder mit eine Riege van Sensoren un Antennen. Dat schall helpen bi dat Bestimmen van dei Eigenschkuppen van elektromagnetischke Wellen un Felder in den Sünnenwind. Dat RPW is dat einzigste Instrument van den Sünnenkieker, dat an den Oort van dat Ruumfohrtüg un uck in dei Ferne mäten kann.

Dat Institut för Atmosphärenphysik ASCR un dat Astronomische Institut van dei Wätenschkup-Akademie van dei Tschechischke Republik läwerde tausaome mit dei Firma KSRC einen vull funktioneierdenden Apparaot mit einen Wert van 1,2 Millionen Euro an dei franzööschke Ruumfohrt-Agentur CNES. Dei hätt dat Leit äöwer dat Läwern van Funk- un Plasmawellen-Apparaote (RPW) an dei ESA-Solar Orbiter-Mission van dei Europäischke Weltruum-Organisation.


RPW-Block-Bild. Dei Stromversorgung för dei einkeln Deile sünd dubbelt anleggt. So käönt dei Instrumente bi einen Stromutfall wieder warken. Bild-Daoten: LESIA (Naoteiket, Lüske). Klick up tau'n Vergröttern!

Van dei välen Deile in dissen Instrument-Komplex stell ick dat TDS-Instrument nauer vör.

Der TDS-Empfänger is ein Deil van dat RPW-Instrument (Radio un Plasma Wellen), dat einen elektromagnetischken Wellen-Komplex van Frequenzen bit 200 kHz faoten kann.

Dat TDS digitaoliseiert veier analoge Hochfrequenz-Kanäöle: drei Deile för dat elektrischke Feld un ein Deil för dat Magnetfeld. Dat ankaomen Signaol werd an Bord dör anleggte Algorithmen bewarket. Blots dei relevanten Wätenschkup-Daoten werd nao dei Eern sendet. Dit System wörd van dat Department of Space Physics, Institute of Atmospheric Physics CAS (Prag) bawet.


TDS-Instrument. Dei Apparaot schall Radio-Emissionen van dei Typen II un III ünnerseuken. Dortau werd hochfrequente elektromagnetischke Wellen in den Sünnenwind mäten. Uck interplanetore Stoff-Deilkes werd faotet.
Das RPW-Instrument bawde ein Konsortium ünner dat Leit van dat Observatoire de Paris, Frankriek. — Bild-Daoten: Institut für Atmosphärenphysik Prag

Dei Neern-Frequenzempfänger (LFR)

Dat LFR kann elektrischk un uck magnetischk an den Ort mäten van 0 Hz bit rund 10 kHz. Hierbi giff et Wellenform- un uck Leistungs-Spektren. Dei käönt Inblicke in dei Uursaken dorför geven. Dat is as bi'n Rundfunk: Dei Informaschoonen, dei ein överdraogen will, käönt as Frequenzmodulation (FM) orr ok as Amplitudenmodulation (AM) up dei Welle uppräägt warrn.

Hochgraodig verarbeitete Daoten (Polaristions- un Utloopeigenschkupen van dei faoten Wellen) mit verschiedene Oorten van Daotenraoten (kontinueierlicket off zyklischket Äöwerdrägen, Anpassung bi dei Frequenzband-Bredde un bi dat Frequenz- un Tied-Uplösen) kann Dat LFR bewarken.


LFR-Platine. So ähnlick laotet dei Deile för usereinen in einen TV-apparaot,
Bild-Daoten: he-phaistos (utschnäen)

Dei thermischke Ruusen- un Hochfrequenzempfänger TNR-HFR

Dit System faotet dat ümgäben Elektronenvolk dör dat Mäten van dat lokaole Ruusen bi dei Plasmafrequenz un giff Künne äöwer dei Sünnen-Radio-Emissionen wieder weg. Dortau läwert TNR-HFR bi ein verschiedenet Tied-Uplösen elektrischke Leistungsspektren van 4 kHz un magnetischke Leistungs-Spektral-Dichten van 4 kHz bit 500 kHz.

Dat BIAS läwert einen konstanten Strom an dei elektrischken Antennen. So kann dit System naue elektrischke DC/LF-Feld- un Satelliten-Potential-Daoten faoten, wobi dei Impedanz in dei Plasma-Kopplung verminnert werd.

Dat SCM is ein induktiven Magnetsensor, dei ut einen Karn van ein Hochpermeabilitäts-Materiaol (Ferrit off Permalloy) bestaiht. Dorümme werd einige Duusend Windungen un eine Sekundärspule mit ein poor Windungen wickelt. Dei SCM sitt an den langen Instrument-Arm.

Disse Unnersysteme häbbt tausaome eine DPU, dei Befähle, Daoten un Kommunikation mit dat Ruumschip bewarket. Tausaome mit ein LVPS werd dei veier Systemdeile in eine elektronischke Hauptbox (MEB) tausaomefaotet, dei binnen in dat Ruumschip sitt.
Hierbi süht man maol, wo väl Deile in ein Systemdeil tausaome warket. Dit mag ein Bispill för so eine komplexe Ruumsonde wän. Hier werd väl Physik un Elektronik in ein enget Paket tausaome leggt.


Dei lüttke Reedschap hätt ein hitte Arbeit vör sik!


SO-Platt: Ludgerd Lüske
17.4.2020


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