RPW přístroj na palubě Solar Orbiteru
Zkratka RPW znamená „Radio and Plasma Waves“ neboli přístroj pro měření rádiových a plazmatických vln v okolí sondy. Jde tedy o přístroj, pracující tzv. in situ. Garantem a vedoucím experimentu je francouzská agentura CNES, konkrétně pracoviště LESIA observatoře v Meudonu. Do práce na tomto přístroji jsou zapojeni pracovníci Astronomického ústavu AV ČR a Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Vědeckým cílem přístroje je zodpovědět minimálně tyto tři otázky:
- Jak a kde v koróně Slunce vzniká plazma a magnetická pole slunečního větru
- Jak sluneční přechodné jevy způsobují proměny heliosféry
- Jakým způsobem sluneční erupce produkují částicovou radiaci, která vyplňuje heliosféru
Za účelem nalezení odpovědí na tyto otázky bude RPW měřit magnetická a elektrická pole s vysokým časovým rozlišením, k čemuž bude využívat celou řadu senzorů a antén a provede analýzu vlastností elektromagnetických a elektrostatických vln ve slunečním větru, konkrétně téměř od DC do 20 MHz pro elektrická a od 0.1 Hz do 1 MHz pro magnetická pole.
RPW využívá dědictví z projektů Stereo a BepiColombo Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO). Elektrická anténa (ANT) je vybavena třemi monopóly a magnetickou anténou (SCM). Tyto senzory jsou navrženy a zkonstruovány tak, aby umožnily měření v uvedených rozsazích. Jednotka BIAS umožní měření nízkofrekvenčních elektrických polí s velkou přesností, citlivostí a nízkou úrovní šumů. Signály ze sensorů jsou zpracovávány třemi nezávislými přijímači (LFR, TDS, TNR-HFR), z nichž každý je určen pro část rozsahu měřených frekvencí. Všechny ale obsahují sofistikované palubní algoritmy pro analýzu dat a jsou připojeny ke společné řídící jednotce „Data Processing Unit“ (DPU). Systémy RPW vyžadují stabilizované napájení, které obstarává LVPS-PDU. Mnoho systémů experimentu RPW je zdvojených, aby případné selhání jednoho ze složitých sub-systémů v náročných podmínkách v blízkosti Slunce neznamenalo zánik celého experimentu. V roce 2016 (více než deset let po zformování původního RPW týmu) došlo k dodání letových modelů experimentu.
Česká republika se zavázala zajistit dvě zásadní komponenty přístroje - jednak napájecí zdroj, tzv. „Low Voltage Power Supply plus Power Distribution Unit“ (LVPS-PDU) a jednak digitální vlnový analyzátor, anglicky „Time Domain Sampler“ (TDS). Vývoj napájecího zdroje byl úspěšně dokončen skupinou specialistů na Astronomickém ústavu AV ČR, výrobu (osazení desek) provedla firma CSRC v Kroměříži.
Vlnový analyzátor TDS vyvinuli pracovníci Ústavu fyziky atmosféry AV ČR. Tento elektronický modul převádí signál z elektrických a magnetických antén přístroje RPW do digitální formy a provádí softwarové předzpracování těchto dat před jejich odesláním na Zemi. Hlavním vědeckým cílem modulu je pozorování plazmových vln v okolí družice, vybuzených sprškami energetických elektronů doprovázejícími sluneční erupce. Dalším cílem je detekce dopadů prachových částic slunečního původu na povrch družice, které uvidíme na anténách jako krátké napěťové pulzy. Software zabudovaný v modulu TDS dokáže tyto vlny a prachové částice identifikovat a na zem se tak přenáší pouze potenciálně zajímavé úseky dat. Vzhledem k velké vzdálenosti sondy od Země je přenosová rychlost komunikační linky nízká (pro přístroj RPW přibližně 5 kilobitů za sekundu) a její efektivní využití je zásadní pro vědecký úspěch mise. Nejnáročnějším aspektem projektu nebyl vlastní návrh přístroje, ale provedení analýz a testů hardwarové i softwarové části přístroje. Tyto testy zaručují spolehlivost přístroje v extrémních podmínkách meziplanetárního prostoru během celého trvání mise Solar Orbiter (minimálně 7 let). Více na http://okf.ufa.cas.cz/solarorbiter/.
Test elektrické antény a elektronických subsystémů letového exempláře přístroje RPW.
