Přístroj pro rychlá měření slunečního větru
Český přístroj pro ruskou družici Spektr-R
Trvání projektu: od roku 2005
Vedoucí projektu: Prof. Jana Šafránková
Přístroj BMSW byl navržen a realizován na Matematicko-fyzikální fakultě (MFF) Univerzity Karlovy v Praze profesorem Němečkem, profesorkou Šafránkovou a docentem Přechem, jako součást sady měřících přístrojů kosmického plazmatu pro Ruskou astrofyzikální družici Spektr-R (Radioastron). Dne 18. července 2011 byla družice úspěšně vynesena z kazachstánského Bajkonuru na eliptickou oběžnou dráhu, která je vhodná pro měření procesů v zemské magnetosféře. Každých 8,5 dní se Spektr-R přiblíží k Zemi na 10 000 km, zatímco v nejzazším bodě se od Země vzdálí až 390 000 km, zhruba na vzdálenost Měsíce.
Zatímco elektrické a magnetické pole je na družicích běžně měřeno s frekvencemi řádu kHz nebo i MHz, technické problémy doposud limitovaly měření parametrů slunečního větru na několik sekund, tedy zlomky Hz. Pro určení parametrů slunečního větru je třeba zjistit, kolik částic se pohybuje v daném směru s jakou rychlostí. Urychlit vlastní měření je důležité, protože právě kolem 1 Hz se zcela mění charakter procesů určujících disipaci energie unášené slunečním větrem. Zatímco pomalejší jevy je možno popsat magnetohydrodynamickým přiblížením, rychlejší vyžadují úplný kinetický popis pohybu jednotlivých částic.
Metoda použitá v přístroji BMSW je založena na současném měření toku iontů slunečního větru šesti detektory na principu Faradayových válců a využívá umístění na slunečních panelech, kde nedochází k rotaci. Tři z detektorů, které jsou odkloněny od osy Slunce-Země, slouží k určení směru a zbylé tři k určení rychlosti, koncentrace a teploty částic slunečního větru. Parametry jsou určovány dvěma metodami. V prvním případě je přístroj naměří s frekvencí 2 Hz. Za zjednodušených podmínek lze měření zrychlit ještě více než desetkrát a jedna úplná sada parametrů je naměřena za 32 ms, tedy stokrát rychleji, než bylo doposud možné.
Skupina kosmické fyziky MFF UK
Tým se orientuje na výzkum kosmického plazmatu a kosmického prachu, návrh a vývoj vědeckých přístrojů pro mezinárodní projekty kosmického výzkumu magnetosféry Země, s tím spojený rozvoj nových měřících metod a detektorů na studium toků plazmatu a měření energetického rozdělení nabitých částic. Zkoumá se fyzika vztahů Slunce - Země, jejíž hlavní součástí je výzkum zemské magnetosféry ovlivňované slunečním větrem. Výzkum jak rázových vln vznikajících v důsledku interakce slunečního větru s magnetickým polem Země, tak i meziplanetárních rázových vln, se stává středem pozornosti fyziků zkoumajících kosmické počasí. Skupina se dále zabývá laboratorními simulacemi nabíjení prachových částic v plazmatu se zaměřením na magnetosféru Země a v prostředí Měsíce a Merkuru.
Co vám účast v projektu přinesla?
„Již jeden rok úspěšných měření s unikátním časovým rozlišením umožňuje pozorovat turbulentní procesy v plazmatu, které zatím byly popsány pouze teoreticky. Vysoké časové rozlišení dovoluje přesněji měřit strukturu meziplanetárních rázových vln, kterými Slunce ovlivňuje Zemi, ohrožuje rozvodné sítě elektřiny a provoz družic na oběžné dráze.“