Rymdfarkosten stör mätningarna

För att kunna mäta spänningar och strömmar i den tunna gasen runt rymdfarkosten måste man förstå hur mätningarna påverkas av farkosten. Den har en egen potential mot det omgivande plasmat som måste mätas och kompenseras för. Med potential avses här en skillnad i elektrisk spänning mellan en punkt och en godtyckligt definierad jord.

Infallande strålning slår loss sekundärelektroner från farkostens chassi och gör farkosten positivt laddad (Vp–Vs/c). Långt ute i solsystemet är rymdskeppspotentialen måttlig, kanske uppåt några volt positiv, men i norrskenszonen, där det är gott om energirika elektroner kan potentialen bli uppåt flera kilovolt negativ.

De blå pilarna visar de strömmar som träffar farkosten, respektive far därifrån i form av sekundärstrålning. Beroende på typ av partiklar, positiva eller negativa, kommer farkosten att få olika potential. Strömmarna har storleken nanoampere i djuprymden, men uppåt 100 mikroampere i en tät jonosfär.

Genom att sondens boll både befinner sig utanför rymdskeppets lokala potentialmoln och dessutom kan spänningssättas för att kompensera för rymdskeppets störningar, kan potentialen mätas upp.

Bilderna nedan visar en simulation av potentialen runt farkosten. Man kan se plasmat som en mycket hög-ohm:ig massa runt skeppet. Nära skeppet är molnet av foto­elektroner, elektroner som skjuts ut från skeppet av solljuset på grund av den fotoelektriska effekten, starkare än elektronerna i plasmat. På detta avstånd är det skeppets potential som gäller. På större avstånd har spänningsskillnaderna kortslutits av massan och potentialen i den omgivande rymden har störst inflytande.

Plasmat är en gas och det går att göra ”kölvatten” i det. Det som sticker ut mot oss i bilden nedan är en av vingarna med solceller, som måste ligga med mesta möjliga bredsida mot solen hela tiden. Det är inte lämpligt att sätta langmuirsonderna i det virvlande kölvattnet bakom solcellerna.

Fakta

IRF:s webbplats:
www.irf.se

Om heliosfären på Wikipedia:
tinytw.se/wikihelio

Om interplanetära magnetfält på Wikipedia:
tinytw.se/intmagwiki

Instrumenten i Juice:
tinytw.se/juiceinst