5 Septembre 2014

Expérience RPW

L'expérience RPW (Radio and Plasma Waves) est unique parmi les instruments de Solar Orbiter en ce qu'elle fait à la fois des mesures in-situ et de télédétection. RPW mesurera les champs magnétique et électrique à haute résolution temporelle en utilisant un ensemble de senseurs/antennes pour déterminer les caractéristiques des ondes électromagnétiques et électrostatiques dans le vent solaire depuis le courant continu jusqu'à 20 MHz. RPW hérite de Stereo et de l'orbiteur MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter) de BepiColombo et est constitué des éléments suivants :

  • Le LFR (Low Frequency Receiver : Récepteur Basse Fréquence) : LFR couvre à la fois les mesures électriques et magnétiques in-situ du courant continu jusqu'à 10 kHz et fournira la forme d'onde ainsi les spectres dans cette gamme de fréquences. Les données de haut niveau de traitement (polarisation et propriétés de propagation des ondes observées), avec diverses possibilités de taux de données (transmission continue ou cyclique, largeur de bande de fréquences adaptable, ainsi que résolutions de fréquence et de temps adaptable) seront aussi fournis par LFR

  • Le TNR-HFR (Thermal Noise and High Frequency receiver : Récepteur de bruit thermique et haute fréquence) : TNR-HFR déterminera les propriétés de la population d'électrons ambiants à partir des mesures du bruit thermique local autour de la fréquence du plasma et des émissions radio solaires télédétectées. Il fournira, à diverses résolutions temporelles, des spectres de puissance électrique de 4 kHz à 20 MHz ainsi que des densités spectrales de puissance magnétique de 4 kHz à 500 kHz.

  • Le TDS (Time Domain Sampler : Échantillonneur de Domaine de Temps) : TDS réalisera la numérisation des formes d'ondes du champ électrique et magnétique dans la gamme de fréquence de 100 Hz à 250 kHz. Ils seront prétraités et une sélection d'événements potentiellement intéressants seront stockés en mémoire interne et transmis plus tard au sol.

Ces trois sous-systèmes (LFR, TNR-HFR, TDS) sont connectés à deux unités différentes de capteurs : un ensemble d'antennes électriques (ANT) et un magnétomètre à bobine d'exploration (SCM : Search Coil Magnetometer), lesquels seront tous deux optimisés pour fonctionner correctement pour les mesures du courant continu ainsi que des hautes fréquences. La conception du capteur ANT est optimisée pour mesurer à la fois les émissions du champ électrique du courant continu / basse fréquence (DC/LF) ainsi que les hautes fréquences radio et le bruit thermique. Une unité de biais (BIAS, comme décrite ci-dessous) permettra les mesures de courant continu électrique. ANT est constitué d'un ensemble de trois antennes monopoles identiques déployées depuis deux des coins et un côté du satellite.

Après le déploiement, les trois monopoles sont à 120° les uns des autres, dans un plan perpendiculaire à l'axe satellite-Soleil. Chaque monopole est constitué d'un mat rigide déployable et d'un capteur antenne déployable. Le Mât déployable rigide fourni un écartement plus large des capteurs d'antenne du satellite et assure que les capteurs d'antenne seront entièrement illuminés et donc bien couplés au plasma local potentiel par une gaine de photoélectrons. Ceci est nécessaire pour des bonnes mesures DC/LF.

Le BIAS conduira un courant continu aux antennes électriques permettant des mesures fiables du champ électrique DC/LF et du potentiel du satellite en minimisant l'impédance dans le couplage avec le plasma.

Le SCM est un capteur magnétique à induction et est constitué d'un cœur de matériau hautement perméable (ferrite ou permalloy) autour duquel une bobine principale de plusieurs milliers de tours et une seconde bobine de quelques tours sont enroulés. Le SCM est situé sur le mât instrument.
Ces sous-systèmes ont un DPU (Unité Traitement des données : Data Processing Unit) commun qui gère les commandes, données et communications avec le satellite. Avec un LVPS, les quatre sous-systèmes seront intégrés dans un boîtier électronique principal (main electronic box : MEB) qui se trouvera dans le satellite.