SWA přístroj na palubě Solar Orbiteru
SWA je anglickou zkratkou pro Solar Wind Analyzer, tedy analyzátor slunečního větru. Sluneční vítr je proud nabitých částic (iontů - především protonů a alfa částic, a elektronů), které rychlostí několika set kilometrů za sekundu unikají z horké sluneční korony do meziplanetárního prostoru. Solar Wind Analyzer je tvořen třemi základními bloky sensorů a společnou jednotkou pro zpracování dat (DPU), které vyvinulo a dodalo konsorcium vědeckých institucí pod vedením Mullard Space Science Laboratory, University College London (MSSL) z Velké Británie.
Blok PAS (Proton and Alpha Sensor) bude měřit 2D a 3D rychlostní rozdělení protonů a alfa částic o energiích 70 eV až 20 keV s časovým rozlišením 4 s (v omezených časových intervalech až 67 ms), jeho garantem je francouzský Ústav pro astrofyzikální a planetární výzkum (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, IRAP) v Toulouse. Skupina kosmické fyziky Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy pro blok PAS vyvinula desku vstupní elektroniky detektorů a vysokonapěťových zdrojů. Blok EAS (Electron Analyzer Systems) určený ke studiu rychlostního rozdělení elektronů ve slunečním větru s energiemi 1 eV – 5 keV s vysokým rozlišením (1 s pro 3D rozdělení, 125 ms pro pitch-úhlové rozdělení) dodala MSSL. Blok HIS (Heavy Ion Sensor) vyvinula skupina amerických institucí pod vedením Southwest Research Institute a bude sloužit ke studiu prvkového složení, ionizačních stavů a 3D rychlostního rozdělení těžších iontů slunečního větru (He – Fe, 0,5 – 18 keV/q, u klíčových iontů He, C, O, Fe až do supratermálních energií 70 keV/q). Konečně řídící jednotku DPU dodalo sdružení italských firem a institucí pod vedením Instituto di Astrofizica e Planetologia Spaziali (IAPS).
Protože unášivá rychlost iontů slunečního větru je několikanásobně vyšší než rychlost družice, postačuje blokům PAS a HIS jen menší zorné pole s výhledem na Slunce. Aby byly bloky chráněny před spalujícím tepelným zářením Slunce, jsou namontovány na přední straně sondy za jejím tepelným štítem a jejich vstupní štěrbiny jen vyhlížejí zpoza výřezů v rozích štítu. Vstupní části opatřené pomocnými tepelnými štíty pak propouštějí samotné sluneční paprsky volně skrz přístroje, zatímco ionty jsou elektrickým pole odkláněny dovnitř analyzátorů. V tom je koncepce bloků zcela nová proti předchozím řešením obvykle montovaným na rotující družice.
Elektrony jsou naopak mnohem rychlejší než sonda Solar Orbiter a přicházejí ze všech směrů. Proto blok EAS potřebuje výhled do plného prostorového úhlu. Aby samotná sonda nestínila příchozí elektrony a zároveň blok EAS byl chráněn před slunečním zářením, jsou dva jeho analyzátory namontovány na konci výklopného ramene ve stínu sondy.
Deska vstupní elektroniky SWA-PAS vyvinutá na MFF UK ve spolupráci s CGC-Instruments zahrnuje nosné prvky, kolektory a nábojově citlivé vstupní zesilovače pro 11 keramických kanálotronů (CEM, Channel Electron Multiplier) – detektorů nabitých částic, a také dvojici vysokonapěťových zdrojů 300 V – 4 kV pro napájení CEM. Na výrobě a testování se podílely i české společnosti G. L. Electronic a Výzkumný a zkušební letecký ústav. Ostatní součásti bloku PAS (deflektor a elektrostatický analyzátor s příslušnými vysokonapěťovými zdroji, elektroniku nízkonapěťového měniče a číslicového řízení) zabezpečoval IRAP.
Podílem na bloku SWA-PAS financovaným z českého příspěvku do programu ESA PRODEX získala Česká republika přímou účast v prestižním mezinárodním projektu/vědeckém konsorciu, rozšířila se spolupráce českých vědců s novými zahraničními i tuzemskými vědeckými laboratořemi a průmyslovými subjekty. Tato kooperace přinesla i další zkušenosti s vývojem kosmických přístrojů dle standardů ESA a CNES, možnost uplatnění nových technologií v návrhu kosmických přístrojů (konstrukce VN zdrojů s vysokou účinností) a sdílení know-how se zahraničními partnery. V neposlední řadě jsme získali pozvání k účasti na dalších kosmických projektech. Při zpracování a interpretaci dat sondy Solar Orbiter vědci z Matematicko-fyzikální fakulty UK počítají i s pokračováním přímé spolupráce s dalšími účastníky mise Solar Orbiter z Ústavu fyziky atmosféry AV ČR a Astronomického ústavu AV ČR.
Letový model SWA-PAS.
Deska vstupní elektroniky kvalifikačního modelu SWA-PAS během montáže bloku v IRAP.
