Var och en av de fyra Cluster-satelliterna har ett instrument byggt av svenska IRF.
Agency

Tio år av Cluster-resultat

21/04/2011 344 views 0 likes
ESA / Space in Member States / Sweden

ESA:s Cluster-satelliter har nu firat sitt tioårsjubileum. Satelliterna har sedan februari 2001 levererat revolutionerande data från jordens magnetosfär. Det har de kunnat göra eftersom de fyra formationsflygande satelliterna på ett helt nytt sätt kan studera både förändringar från plats till plats och förändringar i tiden i magnetosfären. Svenska Institutet för rymdfysik ansvarar för ett av elva mätinstrument ombord på varje satellit.

Tidigare i vår firade Cluster sitt tioårsjubileum. Under dessa tio år har Cluster levererat 2,6 terabyte data – tillräckligt för att fylla 3 300 cd-skivor. Cluster-data har bidragit till 1 200 artiklar i vetenskapliga tidskrifter. Cluster-uppdraget var ursprungligen planerat för 27 månader, är nu inne på sitt elfte år med en option på att förlänga det till 2014.

Tioårsjubileet firades bland annat på ESA:s kontrollcentrum ESOC i Darmstadt. Det är ESOC som kontrollerat Cluster sedan uppsändningen för dryga tio år sedan.

Bland talarna på jubileet fanns Göran Marklund från KTH. Han använder Cluster-data för att studera de flöden i den övre atmosfären som driver norrskenet, något han även pratade om på ESOC.

– Jag presenterade nya färska mätningar som gjorts med Clustersatelliterna i norrskenets accelerationsområde. Cluster är den första missionen att göra flerpunktsmätningar i detta område.

Cluster följer utvecklingen

Norrskenet är strömmar av partiklar som flyter längs jordens magnetiska fältlinjer.
Norrskenet är strömmar av partiklar som flyter längs jordens magnetiska fältlinjer.

Norrskenet alstras av laddade partiklar från solen, huvudsakligen elektroner, som i hög fart kolliderar med den övre atmosfären. Norrskenet är en del av ett system av strömmar – huvudsakligen av negativt laddade elektroner – som flyter till och från jorden längs dess magnetiska fältlinjer.

– Vi har tidigare påvisat en nära koppling mellan positiva elektriska potentialstrukturer som bildas i norrskenets returströmområde – där strömmen går nedåt – och bildandet av plasmatäthetshål i jonsfären.

Med flera satelliter på rad efter varandra är det möjligt att följa hur dessa strukturer utvecklas i tiden och hur detta kan kopplas samman med förändringar i det omgivande plasmats egenskaper.

– Det är detta som är unikt med Cluster, säger Göran Marklund. Säkert sjuttio procent om inte mer av vår forskning inom rymdfysikområdet under perioden 2000 fram till idag har varit knutet till Cluster.

Samba, Tango, Rumba and Salsa

Tack vare att de är fyra kan Cluster-satelliterna följa förändringar över tiden.
Tack vare att de är fyra kan Cluster-satelliterna följa förändringar över tiden.

Cluster är det första projektet där fyra satelliter formationsflyger. Vid en tidpunkt i juni 2007 flög två av Cluster-satelliterna bara 17 km ifrån varandra. Det är det närmaste två ESA-farkoster någonsin varit varandra och i sammanhanget bara en hårsmån. Satelliterna har till dags dato genomfört 771 manövrer – ett enormt antal i rymdnavigationstermer. De fyra Cluster-satelliterna går under namnen Samba, Tango, Rumba och Salsa.

Tanken med formationsflygningen är att forskarna ska kunna se händelser både ur ett rumsligt och ett "tidsligt" perspektiv. Varje satellit mäter egenskaper hos rymdplasmat och elektromagnetiska fält på den plats satelliten befinner sig. Med bara en mätpunkt går det inte säkert att säga om en uppmätt variation beror på att rymdplasmat verkligen ändrat sig med tiden, eller om variationen beror på att satelliten åkt in i ett nytt område med annorlunda egenskaper.

Genom att mäta med fyra satelliter är det dock möjligt att reda ut detta. Clustersatelliterna har dessutom sedan 2004 sällskap av de kinesiska Double Star-satelliterna som i ett projekt som Kina driver tillsammans med ESA arbetar tillsammans med Cluster-satelliterna.

Atmosfären tappar syre

Cluster-satelliterna sändes upp i juli och augusti 2000 på två Soyuzraketer från Bajkonur.
Cluster-satelliterna sändes upp i juli och augusti 2000 på två Soyuzraketer från Bajkonur.

Hans Nilsson på Institutet för rymdfysik i Kiruna studerar flödet av joner ut från jordens atmosfär. Forskare har länge känt till att jordens atmosfär ständigt tappar syre till rymden. Men mekanismen för hur det går till har varit okänd. Cluster-satelliterna har hjälpt forskarna att identifiera mekanismen – jordens eget magnetfält accelererar iväg syrejoner i "strålar" från polområdena. Hans Nilsson har lett den grupp av forskare som hittade mekanismen.

Att Cluster-satelliterna är just fyra var en förutsättning för att nå dessa resultat.

– Vi behöver tre satelliter för att kunna mäta i alla tre rumskoordinaterna, och en fjärde som centralpunkt för att kunna se förändringar.

Mätfel var okänt fenomen

Även forskare vid IRF i Uppsala har studerat hur jordens magnetfält påverkar atmosfären vid polerna. Ett svensk-amerikanskt forskarlag lett av Erik Engwall vid Uppsala universitet och Institutet för rymdfysik har med hjälp av Cluster-data visar att flera tusen ton av jordens atmosfär årligen strömmar långt ut i rymden från jordens polarområden.

Upptäckten gjordes när Uppsalaforskarna försökte förstå varför det mätinstrument de byggt till Clustersatelliterna tycktes ge felaktiga resultat i rymden ovanför jordens poler.

– Där vi väntade oss att hitta svaga elektriska fält såg vi till vår förvåning alldeles för starka fält i en riktning som helt enkelt är omöjlig, berättade Anders Eriksson på IRF som ansvarar för driften av instrumentet.

Erik Engwall visade sedan med hjälp av datorsimuleringar att de märkliga mätningarna kunde förklaras av att satelliterna befann sig i en vind av elektriskt laddade partiklar som strömmar ut från jordens polarområden. Det gjorde att forskarlaget kunde förvandla det förargliga "mätfelet" till en metod att mäta polarvinden betydligt längre bort från jorden än tidigare.

– I dessa områden har polarvinden förut varit helt osynlig och vår metod har därför gett oss många nya insikter, sa Erik Engwall.

Related Links

Science & Exploration

Cluster overview

01/01/1970 11537 views
Open item
Science & Exploration

Double Star overview

01/01/1970 3681 views
Open item
Science & Exploration

SOHO overview

01/01/1970 22252 views
Open item
Science & Exploration

Solar Orbiter overview

01/01/1970 40740 views
Open item
Cluster probes the mysteries of the black aurora
Science & Exploration

Space weather

2195 views 4 likes
Read
Ceremony for the International Academy of Astronautics Laurels 2010
Science & Exploration

Laurels for Cluster-Double Star teams

28/09/2010 1282 views 2 likes
Read
The Cluster quartet
Science & Exploration

Cluster turns the invisible into the visible

01/09/2010 1271 views 3 likes
Read
The four Cluster spacecraft
Agency

Cluster's decade of discovery

16/07/2010 1625 views 2 likes
Read
Science & Exploration

Shocking recipe for making killer electrons

11/03/2010 1363 views 1 likes
Read
Effect of extreme solar activity on Earth's magnetosphere
Science & Exploration

Watching solar activity muddle Earth’s magnetic field

29/04/2009 3611 views 1 likes
Read
Mars Express
Science & Exploration

ESA extends missions studying Mars, Venus and Earth’s magne…

10/02/2009 1666 views 0 likes
Read
Earth's oxygen escaping from Earth's polar regions
Science & Exploration

Cluster watches Earth’s leaky atmosphere

28/08/2008 2748 views 3 likes
Read
Cluster II
Science & Exploration

Cluster listens to the sounds of Earth

27/06/2008 1697 views 1 likes
Read
The Cluster quartet
Science & Exploration

Solitary waves in translation

07/03/2008 708 views 0 likes
Read
Cluster observing the electron diffusion region
Science & Exploration

New discovery on magnetic reconnection to impact future spa…

23/01/2008 1466 views 1 likes
Read
Schematic of Earth’s night-side magnetosphere
Science & Exploration

High-speed beams of charged particles accelerate towards Ea…

06/12/2007 2719 views 5 likes
Read
CME observed by SOHO
Science & Exploration

Solar outburst pulls a magnetic slingshot

21/11/2007 921 views 1 likes
Read

Related Links