等離子體磁測深儀
等離子體磁測深儀(PIMS)是一種基於法拉第杯的儀器，它將搭載在歐羅巴快船軌道飛行器上， 去探索木星的衛星木衛二。該儀器將測量木星磁層和木衛二電離層中的等離子體[2]。
| 主製造商 | JHU/APL |
|---|---|
| 發射時間 | ≈ 2025年[1] |
| 發射地點 | 肯尼迪航天中心 |
| 任務時長 | 巡航: 3-6 年 探測階段: ≥ 3 年 |
| 官方網站 | |
| 攜帶儀器 | |
| 數據速率 | |
首席研究員「約瑟夫·韋斯特萊克」(Joseph Westlake)，來自約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室 (APL)。
概述
在木星磁層中的等離子體與歐羅巴大氣層相互作用。這種相互作用導致磁場擾動。雖然理解這種等離子體相互作用本身就很有趣，但它對成功探測木衛二的地下海洋也至關重要[3]。木星磁場與木衛二次表層海洋的交互作用產生了一種磁感應信號，可用來測定木衛二地下海洋的冰殼厚度、海洋深度和海洋鹽度。分離磁場擾動源可以更好地理解海洋的性質。
等離子體磁測深儀(PIMS)是一種基於法拉第杯的儀器，它將測量木星的磁層和木衛二電離層的等離子體[4]。航天器上的此類設備可追溯至1961年的「勘探者10號」，1979年「旅行者1號」探測器曾用於研究木星的磁層[4]。
探測目標
原理
在磁探測中，木星等離子體變化在木衛二引起的電流產生了一個可探測的二次磁場，反映了木衛二地下海洋的性質，如深度和電導率。等離子體磁測深儀由三隻法拉第杯組成，每隻都具有90º視場[5] [6]，這些法拉第杯測量帶電粒子在金屬集電板上產生的電流，每次充電都有足夠的能量(E/q)穿過可變高壓下的調製減速柵極[5]。
在木星磁層等離子體中，該設備測量能量低於7千電子伏特的離子密度和流速，以及能量低於2千電子伏特的電子密度和能量。在木衛二電離層(以及過渡等離子體，如噴流)中，等離子體磁測深儀主要測量離子和電子的密度和溫度[5]。等離子體磁測深儀還可以通過測量木衛二電離層的磁擾動來幫助尋找活躍的羽流並測量它們的質量負荷[5]。
等離子體磁測深儀將協同」木衛二內部特徵測量磁強計「(ICEMAG)設備一道探測木衛二的地下海洋[3][5][6]。
| 參數 | 性能[5] |
|---|---|
| 磁層模式 | •電子能量: 10 電子伏特 – 2 千電子伏特 •離子能量: 20 電子伏特 – 6 千電子伏特 |
| 電離層模式 | •電子能量: 1 – 50 電子伏特 •離子能量: 1 – 50 電子伏特 |
| 能量分辨率 | 10% ΔE/E |
| 靈敏度 | 0.5 帕/厘米2 – 1×105 帕/厘米2 |
| 視場 | 4 × 90° 圓錐 |
| 瞬時分辨率 | 電離層模式下的全離子和電子掃描為1秒
磁層模式下進行完整的離子和電子掃描需要4秒 過渡模式下的全離子和電子掃描為5秒 |
另請參閱
- 等離子體波子系統 (曾被「旅行者1號」和「旅行者2號」用來觀測木星的磁層)
參考文獻
- ^ Europa Clipper passes key review. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Jeff Foust, Space News. 22 August 2019.
- ^ Europa PIMS prototype faraday cup development - IEEE Conference Publication. doi:10.1109/AERO.2018.8396522 （美國英語）.
- ^ 3.0 3.1 Two Johns Hopkins APL Instruments Selected for NASA Mission to Explore Europa （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Geoffrey Brown, Applied Physics Laboratory - News. 27 May 2015.
- ^ 4.0 4.1 4.2 The Plasma Instrument for Magnetic Sounding (PIMS) on The Europa Clipper Mission （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. Westlake, Joseph H.; McNutt, Ralph L.; Kasper, Justin C.; Case, Anthony W.; Grey, Matthew P.; Kim, Cindy K.; Battista, Corina C.; Rymer, Abigail; Paty, Carol S.; Jia, Xianzhe; Stevens, Michael L.; Khurana, Krishan; Kivelson, Margaret G.; Slavin, James A.; Korth, Haje H.; Smith, Howard T.; Krupp, Norbert; Roussos, Elias; Saur, Joachim. American Astronomical Society, DPS meeting #48, id.123.27; 2016.
- ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 PIMS - Plasma Instrument for Magnetic Sounding （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (PDF). Joseph Westlake. 24 August 2015.
- ^ 6.0 6.1 Tribou, Richard. NASA going to Jupiter moon Europa to hunt for water, keys to life. Orlando Sentinel. Orlando, FL. 19 June 2015 [2017-11-12]. （原始內容存檔於2017-11-13）.