Mit der Mission Juice geht die Europäische Weltraumorganisation Esa im Jahr 2022 erstmals auf Erkundungstour zum Planeten Jupiter und seinen Eismonden. Grazer Weltraumwissenschafter und Experimentalphysiker liefern für die Mission ins äußerste Sonnensystem ein Messgerät, das das Magnetfeld in der direkten Umgebung des Satelliten messen wird, teilten die Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und die TU Graz mit.
Die Esa geht mit Juice (Jupiter icy moons Explorer) erstmals im äußersten Sonnensystem auf Erkundungstour. Im Visier stehen der Gasriese Jupiter und drei seiner größten Monde – Europa, Ganymed und Kallisto – welche unter ihrer Oberfläche Ozeane beherbergen könnten. Diese potenziellen Lebensräume soll die Mission näher untersuchen.
Exakte Magnetfeldmessungen
Ein Drei-Sensoren-Magnetometer an Bord der Raumsonde wird dabei das Magnetfeld des Planeten, die Interaktion mit dem inneren Magnetfeld des Mondes Ganymed und die unterirdischen Ozeane der Monde erforschen. Das Grazer Instrument ist Teil dieses magnetischen Sensorsystems namens J-MAG, das zusammen mit dem Imperial College London und der TU Braunschweig gebaut wurde.
J-MAG besteht aus zwei herkömmlichen Fluxgate-Sensoren in Kombination mit dem neuartigen Grazer Quanteninterferenz-Magnetometer (MAGSCA). Der neue Magnetometer-Typ wurde vom Institut für Weltraumforschung (IWF) in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Experimentalphysik der TU Graz entwickelt. Das Instrument basiert auf dem Quanteninterferenzeffekt "Coherent Population Trapping" (CPT) und soll die Genauigkeit der Magnetfeldmessung erheblich verbessern. Mit einer speziellen laserbasierten Anregung können drei magnetfeldabhängige Resonanzphänomene sichtbar gemacht werden.
Kombinierte Messsysteme
Quanteninterferenz-Magnetometer messen den Betrag des Magnetfeldes mit hoher Genauigkeit, während Vektor-Magnetometer (meist Fluxgate-Magnetometer) den Betrag und die Richtung des Feldes bestimmen können. Vektor-Magnetometer müssen im Flug aber regelmäßig neu kalibriert werden, wodurch bei bestimmten Missionen die geforderte Qualität der Magnetfeldmessung nur durch die Kombination beider Gerätetypen erreicht werden kann.
Alle drei Sensoren sind auf einem 10,5 Meter langen Ausleger montiert, wobei sich MAGSCA an der äußersten Spitze befindet. Es wird das Magnetfeld in einem Frequenzbereich bis 64 Hz in der unmittelbaren Umgebung das Satelliten messen. "Während der Entwicklungszeit von mehr als fünf Jahren haben 21 Techniker und Physiker mehr als 45.000 Arbeitsstunden in die rechtzeitige Fertigstellung der weltweit einzigartigen Sensoreinheit investiert", erklärte Werner Magnes, stellvertretender Direktor und Leiter der Magnetometergruppe am ÖAW-Institut. "Wir haben hier in Graz bereits alle Vortests gemacht, in London wird unser Teilgerät ins Gesamtsystem eingebaut und weiter getestet." (red, APA, 11.12.2020)