Vývoj zařízení pro měření tepelné plazmy na družici Proba-2
Český přístroj na družici Proba-2
Trvání projektu: 2005 až 2008
Vedoucí projektu: František Hruška
Přístroj pro měření tepelného plazmatu v kosmu TPMU (Thermal Plasma Measurement Unit) byl navržen a vyvinut v Ústavu fyziky atmosféry AV ČR a letový model vyroben ve spolupráci s firmou Czech Space Research Centre (CSRC) v Brně. Projekt má za cíl získání nových vědeckých dat k výzkumu chování tepelného plazmatu v blízkém okolí Země. Druhým cílem je ověření nového zapojení elektrických obvodů přístroje a jeho chování v podmínkách kosmického prostoru, jako základ pro použití přístroje v budoucích družicových projektech.
Vlastní přístroj TPMU je umístěn ve skříňce z hliníkových slitin obsahující jak blok s elektronikou, tak blok s měřicími senzory, kterými jsou analyzátor s brzdným potenciálem a radiofrekvenční čidla. Celý box je upevněn na vrchní straně řídící jednotky DSLP, která pro TPMU poskytuje jak napájení, tak zpracování naměřených dat pro telemetrii. Iontové měření je založeno na analyzátoru s brzdným potenciálem a používá rovinné čidlo, které obsahuje soustavu vnitřních elektrod. Na elektrody se postupně přivádí zvyšující se kladné napětí, které brzdí proud iontů z okolního plazmatu. Na sběrnou elektrodu se pak dostanou pouze ionty s určitou energií. Ze závislosti proudu na přiloženém napětí pak lze odvodit celkové koncentrace iontů, jejich teplotu a jejich přibližné složení. Lze rozlišit ionty kyslíku, vodíku a helia. Pro získání teploty elektronů se využívá čidlo, na jehož elektrody se přivádí pulzy vysokofrekvenčního signálu s kmitočtem zhruba 50 kHz a amplituda signálu se řídí tak, aby se výstupní napětí udržovalo na konstantní úrovni. Z velikosti této amplitudy se pak odvozuje hodnota elektronové teploty.
Data získaná přístrojem budou použita ke studiu procesů v tepelném plazmatu a po akumulaci dostatečného množství dat též pro konstrukci a zlepšení empirických modelů, zejména vytvoření nového globálního modelu ve výšce dané oběžnou dráhou družice.
Ústav fyziky atmosféry Akademie věd České republiky
Ústav je zaměřen na výzkum fyzikálních procesů v atmosféře Země a v meziplanetárním prostoru. Široký výzkum v této oblasti pokrývá pět vědeckých oddělení včetně Oddělení kosmické fyziky, pod které spadá prezentovaný projekt.
Co vám účast v projektu Proba-2 TPMU přinesla?
„Byla to pro nás první příležitost zúčastnit se projektu ESA jako dodavatelé přístroje. Byla to též příležitost naučit se pracovat podle pravidel a standardů ESA a možnost navštívit špičková pracoviště v ESTECu a Verhaertu. Nabyté zkušenosti nyní používáme při naší účasti v dalších kosmických projektech.“