In unserem täglichen Leben verlassen wir uns auf Wettervorhersagen, um zu wissen, ob es morgen regnen wird. Die Überwachung und Vorhersage von Weltraumwetter wie geomagnetischen Stürmen und Substürmen ist auch für die Betriebssicherheit von Satelliten außerhalb der Atmosphäre und die Lebensbedingungen von Astronauten im Weltraum von entscheidender Bedeutung. Das Weltraumwetter ist jedoch weitaus unberechenbarer als das Wetter auf der Erde, das von In-situ-Messungen von Plasmaparametern durch Satelliten abhängt.
Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Wang Yuming und Prof. Shan Xu von der University of Science and Technology of China (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte ein Niedrigenergie-Ionenspektrometer (LEIS) an Bord eines chinesischen geostationären Satelliten. der Satellit BeiDou-3.
Das LEIS ist für die Messung der Ionenenergie pro Ladungsverteilung mit guter Energie-, Winkel- und Zeitauflösung ausgelegt, was für die Weltraumwetterüberwachung und Frühwarnung hilfreich ist. Kürzlich wurden die vom LEIS gewonnenen wissenschaftlichen Daten in veröffentlicht Wissenschaft China Technologische Wissenschaften.
Ab 2012 konzipierte und realisierte das Forschungsteam die LEIS-Nutzlast, die den Anforderungen einer magnetosphärischen Mission entspricht. Durch Simulation und experimentelle Tests wurde die LEIS-Nutzlast bewertet und kalibriert und 2017 schließlich fertiggestellt. Diese vorherige Studie wurde ebenfalls in veröffentlicht Wissenschaft China Technologische Wissenschaften und wurde positiv bewertet.
„Es ist sehr ermutigend zu sehen, dass das kompakte und leistungsfähige Ionenspektrometer von einer chinesischen Universität entwickelt wurde. Nach dem Vergleich der Parameter ihres Instruments mit ähnlichen zeigt dieses LEIS eine höhere Leistungsfähigkeit als andere Spektrometer“, sagte der Rezensent.
Animation der Umlaufbahn von BeiDou-3 um die Erde. Bildnachweis: Phoenix7777, CC BY-SA 4.0, über Wikimedia Commons
Seit 2018 arbeitet das Team an der Erforschung und Entwicklung von LEIS für den Satelliten BeiDou-3. Basierend auf der vorherigen Nutzlast erweiterten die Forscher den Erfassungsbereich des LEIS weiter, verbesserten seine Energie- und Winkelauflösung und verringerten die Verlustleistung, Größe und das Gewicht der Nutzlast. Der Satellit BeiDou-3 wurde im Juni 2020 mit dem LEIS an Bord erfolgreich gestartet.
Die Beobachtungen der LEIS-Nutzlast zeigen Verbesserungen der Ionenflüsse, was auf die Ionenausstoßsignaturen des bemerkenswerten Sturms oder Teilsturms und die damit verbundene Oberflächenladung hinweist.
Die quantitativen Daten des differentiellen Energieflusses von Ionen stimmen mit den früheren Ergebnissen der Van-Allen-Sonden-Mission der NASA überein und beweisen, dass das LEIS gut funktioniert. Der Gutachter bemerkte: „Die Ergebnisse sind sehr interessant, und die gewonnenen wissenschaftlichen Daten sind wichtig für die Untersuchung der magnetosphärischen Ionendynamik sowie für die Überwachung der Weltraumumgebung.“
Die erfolgreichen Messungen des LEIS geben Einblick in die magnetosphärische Ionendynamik im Zusammenhang mit dem äußeren Strahlungsgürtel und machen einen neuen Schritt zum besseren Verständnis und zur Vorhersage des Weltraumwetters.
Mehr Informationen:
Xu Shan et al., Erste Ergebnisse des Niederenergie-Ionenspektrometers an Bord eines chinesischen geostationären Satelliten, Wissenschaft China Technologische Wissenschaften (2022). DOI: 10.1007/s11431-022-2143-6
RenXiang Hu et al, Ein Niedrigenergie-Ionenspektrometer mit Halbraumeingang für dreiachsig stabilisierte Raumfahrzeuge, Wissenschaft China Technologische Wissenschaften (2018). DOI: 10.1007/s11431-018-9288-8
Bereitgestellt von der University of Science and Technology of China