Rymdsonden Juice redo för vetenskapliga observationer

Det svenskledda instrumentet RPWI har den senaste veckan aktiverats ombord på rymdsonden Juice och är nu redo att börja hämta in data.

Glada forskare i kontrollrummet i Darmstadt. Jan-Erik Wahlund sitter i mitten på nedre raden. Bredvid honom till vänster sitter Jan Bergman, båda från Institutet för rymdfysik i Uppsala. — Glada forskare i kontrollrummet i Darmstadt. Jan-Erik Wahlund sitter i mitten på nedre raden. På hans högra sida sitter Jan Bergman och till hans vänster Ilona Benko och Thomas Nilsson, alla från Institutet för rymdfysik i Uppsala.

Publicerad

2023-05-26

Dela artikel:

I april påbörjade rymdsonden Juice (JUpiter ICy moons Explorer) sin åtta år långa färd till Jupiter. Rymdsonden, som är Europas största vetenskapliga expedition någonsin, ska observera den stora gasplaneten och dess isiga månar: Ganymedes, Callisto och Europa. Huvudmålet är att ta reda på om det finns förutsättningar för liv i Jupiters planetsystem. Sedan uppsändningen har Juice gjort sig klar för sitt vetenskapliga uppdrag.

Juice är inte bara Europas största rymdäventyr hittills, det är även ett jätteprojekt för Sverige och svenska forskare. I drygt tio år har forskare och ingenjörer på Institutet för rymdfysik (IRF) arbetat med att ta fram flera avancerade delar och sensorer för Juice-projektet. IRF i Kiruna ansvarar för instrumentpaketet Particle Environment Package (PEP), medan IRF i Uppsala leder arbetet med instrumentet Radio and Plasma Wave Investigation (RPWI).

IRF har haft hand om hela utvecklingsprocessen, från idé till färdig produkt, inklusive ritningar, beräkningar, simuleringar, tillverkning, integrering och tester. Till sin hjälp har de haft ett internationellt team av forskare från flera håll av Europa och även Japan.

PEP ska studera växelverkan mellan rymden och Jupiters isiga månar. Instrumentets olika sensorer ska undersöka hur neutrala och laddade partiklar, så som joner, elektroner och atomer, beter sig i magnetosfären och det elektriska fält som finns runtom Jupiter.

Instrumentet RPWI ska bland annat mäta magnetiska och elektriska fält på Jupiters månar. Instrumentet används för att kunna dra ytterligare slutsatser om hur magnetosfären fungerar, särskilt hur magnetfälten kan ge upphov till nya fenomen. Förhoppningen med RPWI är att kunna bidra till att kartlägga eventuella havsströmmar under istäcket på Jupiters månar.

Bommarna utfällda och sensorerna redo för RPWI

Den senaste veckan har bland andra Jan-Erik Wahlund och Jan Bergman från IRF befunnit sig i den europeiska rymdorganisationen ESA:s kontrollcenter i Darmstadt, Tyskland, för att överse när instrumentet satts i drift. Nedan följer ett pressmeddelande på engelska från den internationella forskargruppen bakom RPWI om vad som gjorts och vad som händer framöver.

Läs ESA:s pressmeddelande här

Från vänster: Thomas Nilsson, Jan Bergman, Jan-Erik Wahlund, Ilona Benko

The RPWI instrument is ready for business – If it’s Electrified and Wiggles, it’s ours!

The Radio & Plasma Wave Investigation (RPWI) instrument on the ESA JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) spacecraft has successfully deployed all its sensors and delivers science data.

The RPWI instrument, a European multinational collaboration together with Japan, is led by researchers at the Swedish Institute of Physics (IRF) in Uppsala. RPWI has three unique sets of sensors for measuring the physical properties of the ionized gas (space plasma) surrounding Jupiter and its icy Galilean moon, electric and magnetic field variations, and radio waves. One set constitutes four Langmuir probes (LP-PWI), mounted on 3 metres long deployable booms. Another set consists of the Radio Wave Instrument (RWI), with three crossed 2.5-meter-long antennas. And the third set is the 3-axial search coil magnetometer (SCM), mounted at 8.2m distance from the spacecraft on the 10.6-metre-long JUICE magnetometer boom.

The LP-PWI booms and RWI antennas were all successfully deployed last week, following the Search Coil Magnetometer (SCM) which successfully started its operations during the deployment of the J-MAG magnetometer boom about one month ago. All sensors deliver science data to the RPWI onboard data processing unit (DPU) before it is sent back to Earth. After seeing the last LP-PWI boom deploy successfully last Friday, the RPWI Principal Investigator, Jan-Erik Wahlund at IRFU exclaimed: “Fantastic, after more than 10 years of intensive work, we are finally ready for science discoveries!”.

The DC vector electric field measurements by LP-PWI will be the first ever at Jupiter. These electric field measurements will be sensitive enough to detect the very weak electromagnetic signals from tides and currents within the sub-surface oceans; and near the icy moons themselves.

The video shows the 4th Langmuir probe being deployd.

The RPWI instrument will also for the first time combine three-dimensional measurements of fluctuating electric fields, by LP-PWI, with the full vector measurements of magnetic field fluctuations, by the combined SCM and Low Frequency (LF) receiver. This will provide us with unprecedented opportunities to fully determine the polarization and propagation properties of electromagnetic waves at audible frequencies and to track them to their sources, something which is not possible with data from other past and current missions at Jupiter. This will give novel information on how energy and momentum are transferred between the Icy Moons – Ganymede, Callisto and Europa – and the immense, gigantic, rotating Jovian magnetosphere allowing to understand how plasma is energized. Of particular importance are waves in the vicinity of Ganymede, which is the only natural satellite of the Solar System having its own magnetic field and which will be extensively studied by JUICE being the first spacecraft ever orbiting a satellite other than the Moon. This transfer drives, among other processes, the aurora on Ganymede and it may even affect the possibilities of life in the oceans beneath the icy moons’ frozen ice sheets. The moon-magnetosphere coupling, in turn, also strongly affects the conditions in the upper atmosphere of Jupiter.

The suite of RPWI sensors complement each other and have overlapping frequency ranges, from DC up to 45 MHz. Together the sensors are capable of measuring three-dimensional (3D) electromagnetic fields. “Our 3D design strategy makes it possible to measure true physical observables, such as energy and momentum, in Emmy Noether’s sense, without resorting to theories or simulations to interpret the data”, says Jan Bergman, who is a researcher at IRFU and Technical Manager for RPWI.

The high-frequency radio observations with RWI will perform unique remote observations using radio signals and their occultations and reflections. The RWI observations will allow us to characterise Jovian radio sources, conduct radio sounding of the ionospheres, and do passive radar measurements of the sub-surfaces of the three icy moons. We also expect to find episodic plume ejections triggered by crustal activities.

The RPWI instrument will perform many scientific measurements during the almost 8-year long cruise en-route to Jupiter. Careful calibration measurements in known environments, like the solar wind, will be made during the long cruise to Jupiter.Our mascot, Sonic the Hedgehog, will be then very well trained to detect the tiniest electromagnetic wiggle when we arrive in 2031!