Studie av norrskenets jonosfär med artificiellt injicerade plasma: BROR-experimentets dataanalys.

  Den 23 mars 2023 sköts ett raketexperiment kallat "BROR" ("Barium Radio and Optical Rocket") upp från Esrange utanför Kiruna. Experimentet finansierades av  Rymdstyrelsen och syftade till att öka förståelsen för småskaliga processer och strukturer i norrskensjonosfären (jonosfären är rymden närmast jorden). BROR var ett  så kallat "aktivt jonosfärsmodifieringsexperiment", där barium och strontium släpptes ut vid fyra tillfällen när raketen var på väg upp, och fyra tillfällen under nedfärden.  Raketen medförde således åtta behållare med två kilo barium, strontium och kopparoxid blandat med termit. Innehållet i behållarna sköts ut inom höjdintervallet 130- 250 km. Allt fungerade planenligt och gav upphov till spektakulära ljusfenomen som kunde observeras tiotals mil från raketbasen Esrange. För de vetenskapliga  studierna av experimentet användes kameror av olika slag och den vetenskapliga radaranläggningen (EISCAT). Det viktigaste instrumentet var ALIS_4D som består av  fem stationer med ca. 50 km mellanrum. Varje station är utrustad med en mycket ljuskänslig s.k. EMCCD-kamera och en speciell optik med smalbandiga  interferensfilter i ett filterhjul. Därigenom kan specifika emissioner (dvs. en viss "färg") från tex bariumjoner och strontium i ljusfenomenen studeras noggrant. Även  norrskensemissioner från tex syreatomer och kvävgasmolekyler kan studeras på samma sätt. Genom att ALIS_4D stationernas synfält överlappar kan ljusfenomenen  återskapas i tre dimensioner med tomografiliknande matematiska metoder. Utöver detta användes IRFs firmamentkamera (en vanlig kamera som tar färgbilder av hela  himlavalvet), två andravanliga kameror, men med medelstort synfält samt flera japanska gästinstrument från National Institute of Polar Research (NIPR), Tokyo. Utöver  detta deltog ett stort antal personer från allmänheten med egna fotografier av ljusfenomenen. Radarmätningar genomfördes även med EISCATs inkoherenta  spridningsradar inom UHF-området.Föreliggande ansökan syftar till att bättre förstå strukturen och dynamiken hos norrskensjonosfären genom att analysera de stora mängder bilder och radardata som  erhölls under raketexperimentet. Av speciellt intresse är studier av dynamik och kinetik i jonosfärens E-skikt och den lägre delen av F-skiktet i samband med de två  lägsta utsläppen på 130 och 160 km höjd. Därutöver, skall detaljerade studier av det elektriska fältets struktur och dynamik i närheten av en norrskensbåge genomföras. Detta kan göras genom att studera dynamiken hos de joniserade bariummolnen på höjder över 200 km. Absolutkalibrering (dvs. att veta  hur många fotoner som fångats upp av varje pixel i bilden) av bilderna från ALIS_4D är nödvändigt för en lyckad detaljerad analys av datat. En del av projektet utgörs  därför av metodutveckling av såväl laboratoriekalibreringar som genom nvändning av ljuset från avbildade stjärnor.

2025
1 218 kkr
2026
1 238 kkr
Totalt beviljat bidrag
2 456 kkr
Dnr
2024-00232
Projektledare
Tima Sergienko
Organisation
IRF