Low-energy ions around comet 67P/Churyumov-Gerasimenko / Sofia Bergman.

Bergman, Sofia, 1991- (författare)

Umeå universitet. Institutionen för fysik (utgivare)

Alternativt namn: Engelska: Department of Physics

Institutet för rymdfysik (utgivare)

Alternativt namn: IRF

Alternativt namn: Engelska: Swedish Institute of Space Physics

Se även: Kiruna geofysiska institut (tidigare namn)

ISBN 9789178556366
Publicerad: Kiruna : Swedish Institute of Space Physics, 2021
Publicerad: Umeå : Department of Physics, Umeå university, 2021
Engelska 79 sidor (PDF)
Serie: IRF Scientific Report, 0284-1703 ; 312

Läs hela texten (Fritt tillgänglig via Umeå universitet)

E-bokAvhandling(Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2021)

Sammanfattning Ämnesord

Stäng

Low-energy ions play important roles in the formation of the plasma environment around a comet. Reliable ways of measuring these ions are therefore of high importance to fully understand the processes and dynamics of this environment. Unfortunately, low-energy ions are infamously difficult to detect. A spacecraft interacts with the surrounding environment, which leads to an accumulation of charge on the spacecraft surface. As a result, the surface acquires an electrostatic potential with respect to the surrounding plasma, which can be either positive or negative. Low-energy ions are then attracted to or repelled from the charged surface before being detected by the instrument on board, resulting in an energy shift and change of travel direction of the ions. The Rosetta mission studied comet 67P/Churyumov-Gerasimenko during the years 2014-2016, and provided the most detailed observations of a comet and its environment to date. The Ion Composition Analyzer of the Rosetta Plasma Consortium (RPC-ICA) measured positive ions in the cometary environment with energies down to just a few eV. The low-energy part of the data is, however, difficult to interpret due to the distortions caused by the spacecraft potential. In this thesis, the Spacecraft Plasma Interaction Software (SPIS) is used to correct the low-energy ion measurements made by RPC-ICA for the effects introduced by the spacecraft potential. The distortion of the effective field of view is modelled for different ion energies and plasma environments, and the results are used to correct the flow direction of low-energy ions around the comet. The FOV distortion can be considered insignificant when the energy of the ions (in eV) is twice the value of the spacecraft potential (in volts). The FOV distortion at lower energies is geometry dependent, and varies substantially between different pixels of the instrument. The FOV distortion is furthermore dependent on the Debye length of the surrounding plasma. The knowledge obtained from the simulations is subsequently used to study the flow direction of low-energy ions in and around the diamagnetic cavity, a region where the magnetic field is essentially zero and low-energy ions are important for the dynamics. Evidence of counter-streaming ions are found, with ions flowing both radially away from and back towards the nucleus. SPIS is also used to model the influence of the spacecraft potential on the energy spectrum of the ions, and from this the bulk speed and temperature of the low-energy ions in the diamagnetic cavity were determined to 5-10 km/s and 0.7-1.6 eV, respectively. The bulk speed is significantly above the speed of the neutral particles, indicating a weak coupling between ions and neutrals in the diamagnetic cavity.
Lågenergi-joner spelar en viktig roll i de processer som skapar plasmaomgivningen runt en komet. För att förstå dessa processer är det därför viktigt att det finns tillförlitliga sätt att mäta dessa joner. Tyvärr så är lågenergi-joner kända för att vara svåra att mäta. En rymdfarkost påverkas av sin omgivning, vilket leder till att farkostens yta laddas upp till en elektrisk potential. Potentialen kan vara antingen positiv eller negativ relativt det omgivande plasmat. Detta innebär att lågenergi-jonerna accelereras mot eller repelleras från farkostens yta innan de detekteras av ett instrument ombord. Farkostpotentialen påverkar både jonernas energi och rörelseriktning. Rymdsonden Rosetta studerade komet 67P/Tjurjumov-Gerasimenko från år 2014 till 2016, och gav oss de mest detaljerade mätningarna av en komet och dess omgivning som hittills har gjorts. Jonmasspektrometern RPC-ICA (Rosetta Plasma Consortium - Ion Composition Analyzer) mätte positivt laddade joner runt kometen. RPC-ICA kunde mäta joner med väldigt låga energier (ner till några få eV), men den delen av datat är svårtolkat på grund av farkostpotentialen. I den här avhandlingen utvecklar vi en ny metod för att korrigera mätningarna av lågenergi-joner gjorda av RPC-ICA. Vi använder programvaran SPIS (Spacecraft Plasma Interaction Software) för att simulera hur RPC-ICAs synfält har påverkats av den uppladdade farkosten. Påverkan på synfältet simuleras för olika farkostpotentialer och plasmaomgivningar, och resultaten används sedan för att korrigera flödesriktningen av lågenergi-joner runt kometen. Påverkan på RPC-ICAs synfält är försumbar när jonernas energi (i eV) är mer än dubbelt så hög som farkostpotentialen (i volt). Vid lägre jonenergier påverkas synfältet olika för olika pixlar av instrumentet, beroende på tittriktningen i förhållande till farkostens geometri. Hur stor påverkan är beror också på Debyelängden i det omgivande plasmat. Det korrigerade datat används för att studera flödesriktningen av lågenergi-joner i och runt den diamagnetiska kaviteten, ett område närmast kometkärnan där magnetfältsstyrkan är i princip noll. Lågenergi-joner är mycket viktiga för dynamiken i det här området. I det korrigerade datat ser vi joner som flödar både radiellt utåt från kometkärnan, och joner som flödar i motsatt riktning tillbaka mot kometen igen. I modeller har man tidigare sett att sådana motströmmande joner skulle kunna existera runt kometer, men det har inte tidigare observerats i data. SPIS används också för att simulera farkostpotentialens inverkan på jonernas energifördelning. Då kan drifthastigheten och temperaturen på lågenergi-jonerna inne i den diamagnetiska kaviteten bestämmas. Resultaten visar en drifthastighet på 5-10 km/s och en temperatur på 0.7-1.6 eV. Drifthastigheten är betydligt högre än hastigheten på de neutrala partiklarna, vilket tyder på att jonerna och de neutrala partiklarna inte är starkt kopplade till varandra via kollisioner.

Ämnesord

Joner (sao)
Kometer (sao)
Fusion, Plasma and Space Physics (hsv)
Fusion, plasma och rymdfysik (hsv)
Ions (LCSH)
Comets (LCSH)

Genre

government publication (marcgt)

Indexterm och SAB-rubrik

Low-energy ions
spacecraft charging
comets
67P/Churyumov-Gerasimenko
Rosetta
RPC-ICA
SPIS
diamagnetic cavity
field of view
plasma
space plasma physics

Klassifikation

629.47 (DDC)
Prde (kssb/8 (machine generated))

Länka till posten

Inställningar Hjälp

Titeln finns på 1 bibliotek.

Bibliotek i norra Sverige (1)

Ange som favorit

Umeå universitetsbibliotek (Q)Ange som favorit

Titeln i bibliotekets lokala katalog

Placering: E-resurs

Utlånad?Öppettider, adress m.m.

1 av 1
Föregående post
Nästa post
Till träfflistan

Sök vidare

Hjälp

Fler titlar av: Bergman, Sofia, 1991 ...; Umeå universitet. In ...; Institutet för rymdf ...
Fler titlar om: Joner; Kometer; Ions; Comets
Fler titlar i denna genre: government publicati ...
Serie: Fler delar
channel record: Fler delar
Även utgiven tryckt: Low-energy ions arou ...

Sök utanför LIBRIS

Hjälp

Sök vidare i:: Google; Google Book Search; Google Scholar; LibraryThing

Om LIBRIS: Sekretess

Hjälp: Fel i posten?; Kontakt; Teknik och format

Sök utifrån: Sökrutor; Plug-ins; Bookmarklet

Anpassa: Textstorlek; Kontrast; Vyer

LIBRIS söktjänster: SwePub; Uppsök

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.