Dei Instrumente van dei Parker Solar-Sonde

van Ludgerd Lüske


Dei Parker Solar-Sonde reiset bit tau 8,5 Sünnenradien duune an dei Sünne ran; so is dat plaont. Denn flügg sei in den bütersten Deil van dei Sünnenatmosphäre, dei so neumte Korona. Dei Korona is dor einige duusend Graod heit, wieder binnen bit tau einige Millionen Graod. Dei Atome, dei in dei Sünne (as Kernfusionsreaktor schmeltet sei ja dei högeren Elemente tausaome) miteinanner verschmeltet, fallt bi väle Millionen Graod wedder uteinanner tau ein Plasma. Dor, wor dei Sonde kreiset, käönt sei aower as Atome existeiern. Süß kunn ja ok dei Sonde nich äöwerläwen, un wiss nich mäten!


Foto van dei Korona, upnaohmen bi ein Sünnenfinsternis. Dei Richten van dei Straohlen van den Sünnenwind wieset op dat Magnetfeld van dei Sünne.

Dei Parker Solar-Sonde warket unner extreme Bedingungen binnen van dei Sünnenkorona. Ehre veier Instrumenten-Sätze faotet den dynaomischken Ruum naohe an dei Sünne dör dat Mäten van dei Deilkes un dei elektrischken un magnetischken Felder. Jedet van disse Module kann dei harten Straohlen un dei hogen Temperaturen in dei Korona uthollen. Jedein solk Instrument is ein technischk Wunnerwark.

Fields (Felder mäten)

Bild-Daoten: Nasa, affännert

Dei Instrumenten-Satz Fields faotet dei Grötte un dei Form van elektrischke un magnetischke Felder in dei Sünnen-Atmosphäre. Fields mätt Wellen un Turbulenzen in dei Binnen-Heliosphäre mit ein hoget Tied-Uplösen. So kann man Künne kriegen äöwer dei Felder, dei verbunnen sünd mit Wellen, Tausaomestöten un magnetischke Trügge-Bindung, dat is ein Prozess, wobi sick dei Magnetfeldlinien mit eine Explosion nei utrichtet.

Mit dit Experiment kann man direkte Daoten faoten van elektischke Felder un Wellen, van dat Poynting-Fleiten, van dei afsolute Plasmadichte un van dei Elektronentemperatur, van dat Schwäwpotentiaol- un Dichteschwankungen van Ruumfohrtüge un van dei Radioemissionen.

Dat Poynting-Fleiten is ein elektromagnetischket Energiefleiten, dat dör Magnetfelder andräben werd. Dei Astrophysiker beräket in dei Theorie ein Poynting-Fleiten, so käönt sei dei Plasmaphysik van verschiedene Objekte verstaohn.

Fields mätt dat elektischke Feld üm dat Ruumschipp herümme mit fief Antennen, veier dorvan staoht äöwer dat Sonden-Hitteschild weg in dat Sünnenlecht. Dor stigg dei Temperatur up 1371 °C. Dei twei Meter langen Antennen ut eine Niob-Legierung käönt sücke weusten Temperaturen aower uthollen.

Fields mätt elektrischke Felder in einen breien Frequenz-Ümfang, direkt an'n Oort un uck van wieder weg. Dei veier Antennen in dat Sünnenlecht mätet up twei Oorten dei Eigenschkupen van den drocken un van den langsaomen Sünnenwind. Dei fiefte Antenne, dei in den Schadden van dat Hitteschild in einen 90°-Winkel tau dei annern van dei Sonde affstaiht, helpet bi dat Dorstellen van ein dreidimensionaolet Bild van dat elektrischke Feld bi högere Frequenzen.

Ein Dreier-Magnetometer-Satz, jedet bold so grot at eine Fuust, helpet Fields bi dat Faoten van dat Magnetfeld. Ein Seukspulen-Magnetometer (SCM) mätt, wie sick dat Magnetfeld mit Affloop van eine wisse Tied ännert. Wessel-Magnetfelder induzeiert eine Spannung in dei Spule. So kann man an dei wesseln Spannung seihn, wie sick dat Magnetfeld ännert. Twei glieke Fluxgate-Magnetometer, MAGi un MAGo, mätet dat grote koronaole Magnetfeld. Dei Fluxgate-Magnetometer käönt dat van dei Sünne wieder affliggen Magnetfeld, dat sick langsaom ännert, utmäten. Dat Seukspulen-Magnetometer mätt aower duuner an dei Sünne, wo sick dat Feld drocke ännert. Et faotet dorümme dat Magnetfeld mit eine Geschwinnigkeit van twei Millionen Maol in eine Sekunne.

Süh hier dit Video: Felder

Wispr (Wide-Field Imager for the Parker Solar Probe)

Bild-Daoten: Nasa, affännert

Wietfeld-Bildwandler för dei Solar-Sonde (Wispr): Dei Teleskope van dit System daut Biller van dei Sünnenkorona un dei Binnen-Heliosphäre upnähmen. Dat Experiment werd uck Biller van den Sünnenwind, dei Schocks un annere Strukturen maoken, wenn dei naoher an dat Ruumfohrtüg kaomet un dordör gaoht. Dit Ünnerseuken helpet dei annern Instrumente mit ehre direkten Mät-Daoten dör dat Taudaun van Plasma-Biller.

Dei Wiet-Feld-Bildgäwer för dei Parker Solar-Sonde is dat einzige bildgäwen Instrument an Bord van dit Ruumfohrtüg. Wispr kick sick dei grote Ruumstruktur van dei Korona un van den Sünnenwind an, eiers dornao flügg dei Sonde dor dör. Wispr is so grot at ein Schauh-Kassen. Dit System knipset van wiet her Biller van dat koronaolen Massen-Utträen (Jets) un van dei annern utträen Sünnen-Straohlung. Disse Strukturen kaomt van dei Sünne her un äöwerhaolt tauleßte dat Ruumfohrtüg, wor dei annern Instrumente direkt an'n Oort dit Wark mätet.

Wispr helpet bi dat Verbinnen van dat, wat in dei groten koronaolen Struktur passeiert, mit dei detailleierten physikaolischken Daoten, dei man direkt in den sünnennaohen Ruum faoten kann. Bi dat Bildmaoken van dei Sünnen-Atmosphäre bruuket Wispr dat Hitteschild tau'n Affdecken van dei lechte Sünnen-Schiewe, dei süß dei väl schwackere Korona äöwerstraohlen dö. Besünners upbawde Prallplaoten reflekteiert un Okulatoren affsorbeiert dat äöwerbliewen Streilecht, dat van dei Kante van dat Hitteschild off van annere Deile van dat Ruumfohrtüg reflekteiert off böget werd.

Wispr hätt twei Kameras mit straohlungsfaste aktive Pixelsensoren in CMOS-Technik. Disse Detektoren warket anstäe van dei bitlang bruukten CCDs, wiel dei lichter sünd un minner Energie verbruuket. Dei krieget uck nich so gaue einen Straohlenschaden dör dei kosmischke Straohlung un annere hochenergetischke Deilkes. Dei Linsen van dei Kamera bestaoht ut straohlungsfastet BK7-Glas, eine för Weltruumteleskope meest bruukte Glasoort, dei uck gägen Stoffbelastung hart naug is.

Süh hier dit Video: Wispr

Sweap (Solar Wind Electrons Alphas and Protons)

Bi dit Experiment tellt man dei an'n fäöksten vörkaomen Deilkes in den Sünnenwind - Elektronen, Protonen un Heliumionen (Alpha-Deilkes). Taudem faotet man dorvan dei Eigenschkupen: Geschwinnigkeit, Dichte un Temperatur.

Sweap hätt twei Instrumente-Typen — dei Solar-Sonden-Schaole (SPC) un dei Solar-Sonden-Analyse-Apparaote. Dormit faotet man Daoten äöwer dat koronaole Plasma un dat Windplasma, dei nödig sünd för dei Wätenschkup van PS un SWEAP. Süh uck hier: cfa-Sweap

Bi dit System mätet twei tausaomehörn Instrumente: dei Sünnen-Sonden-Becher (SPC) un dei Sünnen-Sonden-Analysator (SPAN). Disse Instrumente tällt dei an fäökesten vörkaomen Deilkes in den Sünnenwind — Elektronen, Protonen un Heliumionen (= Alpha-Deilkes) — un mätet dei ehre Eigenschkuppen: Geschwinnigkeit, Dichte un Temperatur. So kann man use Künne van den Sünnenwind un dat koronaole Plasma verbätern.

SPC is ein Faraday Cup (FC), dei direkt up dei Sünne kick un dei Ionen- und Elektronenfleiten un uck dei Strömungswinkel at Funktion van dei Energie mäten dait. Eine lüttke Sträwe hollt SPC an dei Kante van dat Hitteschilde an dat Ruumfohrtüg. Bild-Daoten: Nasa, affännert

SPC is ein soneumte Faraday-Beker, ein Metallapparaot, dei uplaodte Deilkes in dat Vakuum faoten kann. Bi dat Vörbikieken an dat Hitteschild, tau'n Mäten van dat Bewegen van Elektronen un Ionen, krigg dei Beker dat vulle Lecht, dei Hitte un dei Energie van dei Sünne aff. In dissen Beker ligg einen Riege van hochtransparente Gitters äöwer eine Riege Kollektorplaoten, dei dei Eigenschkuppen van dei Deilkes mätet. Hiervan sorteiert ein Gitter dör verschiedene Hochspannungen dei Deilkes. Dat variaoble Spannungsgitter helpet uck bi dat Wegdrücken van dat Achtergrundbruusen van dei kosmischke Straohlung un dei photo-ioniseierten Elektronen, dat süß dat Mäten stören kunn. Dei Gitters, dei duune an dei Vörderkante van dat Instrument ligget, käönt up Temperaturen van 1649 °C kaomen un rot lüchten, wobi dat Instrument mäten dait. Dat Instrument hätt Saphirstücke, dormit werd dei verschiedenen Komponenten binnen van den Beker elektrischk isoleiert.

 

Bild-Daoten: Nasa, affännert

SPAN bestaiht ut einen Ionen- un Elektronen-Elektrostatik-Analysator (ESA) up dei Ram-Siete van PSP (SPAN-A) un einen Elektronen-ESA aup dei Anti-Ram-Siete (SPAN-B). SPAN-A un SPAN-B sünd üm 90 Grad taueinanner draiht. So kombineiert ehre breien Sichtfelder sick at dei Näöhte van einen Baseball. So kann dei Sonde den heelen Himmel seihn, blots nich dei Region, dei dör den Hitteschild affdeckt is.

Bild-Daoten: Nasa, affännert

SPAN bestaiht ut twei Instrumente, dat SPAN-A un dat SPAN-B. Beide Instrumente häbbet grote Sichtfelder, dormit käönt sei dei van dat SPC nich seihn Deile van den Ruum äöwerkieken. Deilkes, dei up dei Detektoren stötet, loopet in ein Labyrinth, dat dei Deilkes dör eine Riege Deflektoren (= Afflenksysteme) un Spannungen schicket. Dorbi werd dei Deilkes sorteiert nao ehre Masse un ehre Laodung. SPAN-A hätt twei Anlaogen tau'n Mäten van Elektronen un Ionen, SPAN-B faotet blots Elektronen.

Süh hier dit Video: Sweap

ISIS (Integrated Science Investigation of the Sun — ISIS — utspraoken: "ee-sis" — Ünnerseuken van Sünnenwind-Elektronen, Alpha-Deilkes un Protonen)

Mit dit Ünnerseuken krigg man Daoten van energierieke Elektronen, Protonen un schwore Ionen, dei in dei Sünnenatmosphäre un in dei Binnen-Heliosphäre up hoge Enegien dräben werd (10 keV bis 100 MeV) un korreleiert dei mit den Sünnenwind un dei koronaolen Strukturen.

Dei Heliosphäre is ein Volumen üm dei Sünne ümmetau, wor dat solare Magnetfeld un dei dorvan mitnaohmen Sünnenwind dei interstellore Materie äöwerdaut.

Dei eigentlicke Schrievwies is mit dat Symbol för dei Sünne in ehr Akronym:

Verkloren: Haol = Halterung. Bild-Daoten: Nasa, affännert

Dit System hätt twei affwesseln warken Instrumente. Dei werd tausaome insettet tau'n Mäten van Deilkes äöwer ein breiet Energiespektrum. Dör dat Faoten van Elektronen, Protonen un Ionen schall ISIS dei Läbenszyklen van dei Deilkes wiesen: wo dei herkaomet, wie dei up ehre Geschwinnigkeit kömen un wie dei dör den interplanetoren Ruum van dei Sünne wegfleiget. Dei beiden Instrumente för dei energiedrägen Deilkes up ISIS heitet EPI-Lo un EPI-Hi (EPI staiht för Energetic Particle Instrument, Lo un Hi för Low (ring) un High (hooch)).

EPI-Lo mätt dei Spektren van Elektronen un Ionen un wieset disse Saoken an: Käöhlenstoff, Suurstoff, Neon, Magnesium, Silizium, Iesen un twei Isotope van Helium, dat He-3 un dat He-4. Dat Uteinannerhollen van dei beiden Heliumisotope schall helpen bi dat Bestimmen, wecker van dei denkboren theoretischken Mechanismen dei Deilkes up ehre Geschwinnigkeit bröchten. Dat Instrument hätt ein einmaoliget Design — bold at ein See-Ägel — mit ein achteckiget Kuppeldeil, dat 80 Seukers drägg, wovan jedet bold dei Grötte van ein 20 Cent-Stück hätt. Mehrere Seukers gäwt ein breiet Sichtfeld tau'n Faoten van Deilkes mit minne Energie. Ein Ion, dat dör einen Seuker in dat EPI-Lo infallt, löpp taueiers dör twei Käöhlenstoff-Polyimid-Aluminium-Folien un stött denn up einen Faststoffdetektor. Bi dit Upstöten gäwet dei Folien Elektronen aff, dei van eine Mikrokanaol-Plaote mäten werd.

EPI-Hi hätt drei Deilken-Sensoren, dei ut staopelte Detektoren bestaoht, tau'n Faoten van Deilkes mit Energien, dei höger sünd at bi dei Deilkes, dei EPI-Lo faoten dö. Dei vördersten Laogen bestaoht ut ultradünne Silizium-Detektoren, dei ut geometrischke Segmente bestaoht. Dormit kann man dei Richtung van ein Deilken faoten un uck dat Achtergrundbruusen daoldrücken. Uplaoden Deilkes werd anwiest, wobi man mäten dait, wie deip dei sick in den Detektor-Staopel indrücket un woväle Elektronen dei in jeden Detektor van dei Atome affschlaot (= Ioniseiern). Denn kann bi dat naokaomen Anfleigen an dei Sünne dat EPI-Hi bold 100.000 Deilkes in dei Sekunne taufaoten kriegen.

Dör den Insatz van disse beiden Instrumenete ünnersöch ISOIS aale Energien van dei solaren Energie-Deilkes un uck van dei energiedrägen Sünnenwind-Deilkes, dei Sweap nich faoten kunn.

Süh hier dit Video: ISIS

Wenn nao mehr at säben Johre dei Sonde an duunsten an dei Sünne rankummp, werd dei Technik väl bätere Experimente praot häbben. Aower nu flügg dei 3 m hoge Sonde mit ehre 635 kg up den weust heiten Stern tau.

Neieste Naorichten:

Bold mehr at einen Monat nao den Start kömen van dei Parker Solar-Sonde dei eiersten Lechtdaoten. Van aale veier Instrumenten-Sätze kömen dei. Disse eiersten Daoten wieset, dat aale Instrumente funktioneiert.
Wiederhen väl Glück, Parker!


Foto Korona: O'Dea/Wikimedia Commons
Originaol-Artikel: https://www.nasa.gov/content/goddard/parker-solar-probe-instruments
SO-Platt: Ludgerd Lüske


21.9.2018


na baven