Компьютерная модель датчика тестирования для измерения магнитного поля. Кредит: C. Amtmann/Tu Graz
В течение чуть более двух лет скалярная магнитометр, разработанный Технологическим университетом Граца (TU Graz) и Институтом космических исследований (IWF) Австрийской академии наук, отправлялся в Юпитер в рамках миссии сока сока ESA, чтобы обнаружить жидкую воду под поверхностью его ледяных ман.
Роланд Ламмеггер из Института экспериментальной физики в Ту -Гразе вместе со своим коллегой Кристофом Амтманом и командой из Института космических исследований теперь разработал изобретенную магнитометр. Вместо измерения только прочности магнитных полей улучшенная версия также может определять их направление, которое ранее не было возможно с чисто оптическими магнитометрами.
Компас для измерения магнитного поля
«До сих пор были только теоретические соображения о том, как направление магнитного поля может быть определено с помощью скалярного магнитометра», — говорит Ламмеггер. «С нашим устройством у нас теперь есть своего рода компас для измерения магнитного поля, что показывает нам прочность и направление. Это дальнейшее развитие может заменить несколько измерительных устройств в будущем. Это будет иметь несколько преимуществ для миссий в пространстве: меньше необходимого пространства, более низкого веса и меньшего потребления энергии».
В основе магнитометра лежат атомы рубидия и их реакция на магнитное поле. Если атомы рубидия стимулируются лазерным светом, частота лазерного света меняется. Эти изменения позволяют сделать выводы о силе магнитного поля.
Чтобы получить векторную информацию, необходимо было подробно проанализировать резонансные амплитуды атомов. Резонансная амплитуда является мерой того, насколько сильно атомы Rubidium реагируют на лазерный свет, передаваемый через них. Есть несколько таких резонансов, амплитуды которых находятся в определенном соотношении друг к другу и содержат решающую угловую информацию.
Тест на выносливость более одного месяца
В тестируемой экспериментальной установке с двумя лазерными лучами, расположенными друг с другом, можно измерить два резонанса: один, который в основном параллельна каждому лучу света, и второй, который имеет максимум под прямым углом. Сравнивая прочность этих резонансов, угол магнитного поля может быть определена до ближайшей угловой минуты.
Команда провела свои тесты в Обсерватории Геосферной Австрии в Конраде в Нижней Австрии, где было возможно не только измерять магнитное поле Земли, но и генерировать тестовые магнитные поля, чтобы проанализировать слепые пятна магнитометра. Устройство работало более чем через месяц, чтобы проверить его функциональность и стабильность.
«Если мы запустим магнитометр с четырьмя лазерными лучами вместо двух, мы могли бы достичь еще более точных результатов», — говорит Амтманн. «Тем не менее, это значительно увеличит механическую и оптическую сложность и будет непригодным для использования на спутниках в текущем состоянии технологии.
«Тем не менее, наша разработка показывает, что этот магнитометр также является перспективным для планетарных зондов с двумя лазерными лучами — приводит к тому, что магнитное поле не слишком слаб. Тот факт, что мы зашли так далеко, в значительной степени связан с нашими коллегами в Космическом исследовании, которые внесли решительный вклад в реализацию этого нового магнитометра с их опытом в твердых областях и программном обеспечении».
Информация от: Грацем Технологическим Университетом
