جهاز البلازما للمسح المغناطيسي

جهاز قياس البلازما للاستكشاف المغناطيسي ( PIMS ) هو جهاز يعتمد على كأس فاراداي ، وسيُحمل على متن المركبة المدارية يوروبا كليبر لاستكشاف قمر يوروبا التابع لكوكب المشتري . سيقيس جهاز PIMS البلازما التي تُكوّن الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري وغلاف يوروبا الأيوني . ^{[ 1 ]}

الباحثة الرئيسية هي الدكتورة أدريين لوسباي-كوتي، من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز (APL).

يتفاعل البلازما في الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري مع الغلاف الجوي لأوروبا ، مما يُحدث اضطرابات في المجال المغناطيسي. وبينما يُعد فهم هذا التفاعل البلازمي مثيرًا للاهتمام في حد ذاته، فهو أيضًا بالغ الأهمية لإجراء مسح مغناطيسي ناجح للمحيط الجوفي لأوروبا. ^{[ 2 ]} يُنتج تفاعل المجال المغناطيسي لكوكب المشتري مع المحيط الجوفي لأوروبا بصمة حث مغناطيسي تُستخدم لتحديد سُمك الغلاف الجليدي، وعمق المحيط، وملوحته . ويُسهم فصل مصادر اضطرابات المجال المغناطيسي في فهم أفضل لخصائص المحيط.

جهاز قياس البلازما للاستكشاف المغناطيسي (PIMS) هو جهاز يعتمد على كأس فاراداي، وسيقيس بلازما الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري وغلاف أوروبا الأيوني . ^{[ 3 ]} يعود تاريخ هذه الأجهزة على المركبات الفضائية إلى المركبة إكسبلورر 10 في عام 1961، واستخدمتها المركبة فوياجر 1 لدراسة الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري في عام 1979. ^{[ 3 ]}

الأهداف العلمية الثلاثة لتحقيق PIMS هي: ^{[ 3 ] [ 4 ]}

• دراسة كيف يؤثر كل من أوروبا على غلافه المغناطيسي، والغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري .
• دراسة آليات التجوية وإطلاق المواد من سطح أوروبا إلى الغلاف الجوي والأيونوسفير .
• تقييد ملوحة وعمق المحيط الداخلي.

مبدأ

في السبر المغناطيسي، تُنتج التيارات المُستحثة في أوروبا بفعل تغير بلازما المشتري مجالًا مغناطيسيًا ثانويًا قابلًا للكشف، يعكس خصائص محيط أوروبا تحت السطحي، مثل العمق والتوصيلية. يتكون جهاز PIMS من ثلاثة أكواب فاراداي ، لكل منها مجال رؤية 90 درجة. ^{[ 4 ] [ 5 ]} تقيس هذه الأكواب التيار الناتج على ألواح التجميع المعدنية بواسطة جسيمات مشحونة ذات طاقة كافية لكل شحنة (E/q) للمرور عبر شبكة كبح مُعدَّلة موضوعة عند جهد عالٍ متغير. ^{[ 4 ]}

في بلازما الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري، يقيس جهاز PIMS كثافة وسرعة تدفق الأيونات ذات الطاقات الأقل من 7 كيلو إلكترون فولت، وكثافة وطاقة الإلكترونات ذات الطاقات الأقل من 2 كيلو إلكترون فولت. وفي الغلاف الأيوني لأوروبا (وفي البلازما الانتقالية، مثل الأعمدة المغناطيسية)، يقيس جهاز PIMS كثافة ودرجة حرارة الأيونات والإلكترونات. ^{[ 4 ]} كما يمكن أن تساعد دراسة PIMS في البحث عن الأعمدة المغناطيسية النشطة وقياس حمولتها الكتلية، وذلك من خلال قياس الاضطرابات المغناطيسية في الغلاف الأيوني لأوروبا. ^{[ 4 ]}

يعمل جهاز PIMS بالتنسيق مع جهاز ICEMAG ( الدراسة الداخلية لأوروبا باستخدام قياس المغناطيسية ) لاستكشاف محيط أوروبا تحت السطحي. ^{[ 2 ] [ 4 ] [ 5 ]}

المعلمة	الأداء [ 4 ]
في وضع الغلاف المغناطيسي	•طاقة الإلكترون: 10 فولت – 2 كيلو فولت •طاقة الأيونات: 20 فولت – 6 كيلو فولت
في وضع الأيونوسفير	• طاقة الإلكترون: 1 – 50 إلكترون فولت • طاقة الأيون: 1 – 50 إلكترون فولت
دقة الطاقة	10% ΔE/E
حساسية	0.5 باسكال/سم 2 – 1×10 5 باسكال/سم 2
مجال الرؤية	مخروط 4 × 90 درجة
الدقة الزمنية	ثانية واحدة لإجراء مسح كامل للأيونات والإلكترونات في وضع الغلاف الأيوني أربع ثوانٍ لإجراء مسح كامل للأيونات والإلكترونات في وضع الغلاف المغناطيسي خمس ثوانٍ لإجراء مسح كامل للأيونات والإلكترونات في وضع الانتقال

• نظام الموجات البلازمية الفرعي (PWS، على متن فوياجر 1 و2، والذي استخدم سابقًا لمراقبة الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري)