Mikrosystem från Chalmers förbättrar mätningar i rymden

Laddade partiklar från solen färdas genom hela vårt solsystem med solvinden. I växelverkan med jordens magnetfält och atmosfär uppstår olika fenomen, till exempel norrsken. För att förstå dessa interaktioner och vår närmiljö i rymden är det viktigt att kunna mäta och skilja på massan hos olika atomer som väte och syre.

Time-of-flight (TOF) är en teknik som ofta används i dagens rymdinstrument för att mäta hastigheten på partiklar och därigenom kunna avgöra deras massa. Detta görs genom att man mäter tiden det tar för en partikel att flyga en känd sträcka i mätinstrumentet. Startpulsen får man genom att partikeln slår ut elektroner när de passerar genom en tunn folie och stoppulsen får man när partikeln träffar en detektor en känd sträcka från folien.

Problemet med dagens TOF-instrument är att partikeln man vill mäta förlorar lite hastighet när den passerar startfolien. Detta sätter också en gräns för hur låg energi man kan mäta på atomer.
– Genom att istället använda en mikroslutare kan man öka känsligheten i partikelinstrumenten och göra det möjligt att mäta atomer som har lägre energi, säger projektledaren Klas Brinkfeldt, som ger ett seminarium vid Chalmers den 14 juni, dagen innan instrumentet kommer att skjutas upp i bana runt jorden.

Slutaren är mekanisk, i princip en liten mikroskjutdörr som öppnar och stänger på nanosekunder och är tillverkad i monokristallint kisel.
– Det är ett fantastiskt mekaniskt material – starkare än stål och lättare än aluminium och basen för dagens mikroelektronik. Mikroslutarna är tillverkade i Chalmers nanotekniklaboratorium, en förstklassig renrumsanläggning, säger Peter Enoksson, professor vid MC2, Chalmers.

Detta är ett typiskt fall där miniatyrisering och mikroteknik är nödvändigt, betonar Klas Brinkfeldt:
– Mikroslutaren ger inte bara snabbare öppningstider, vilket ger bättre upplösning i mätningarna, de kräver också mindre kraft för att drivas, tar upp mindre volym och har mindre massa än stora slutarsystem. Det är tre väldigt viktiga egenskaper när det gäller rymdburna instrument.

Prisma, som rymdinstrumentet PRIMA flyger på, är ett svensklett satellitprojekt som syftar till att utveckla och kvalificera ny teknologi som är nödvändig för framtida forskningsprojekt. Prisma består av två rymdfarkoster som kan flyga i noggrann formation och mötas med automatik.
Prisma är huvudsakligen finansierat av Rymdstyrelsen med bidrag från rymdmyndigheterna i Tyskland (DLR) och Frankrike (CNES). Rymdbolaget är huvudleverantör för satelliterna och står för projektledning, design och tillverkning av satelliterna, utveckling av en stor del av tekniken ombord samt drift när satelliterna väl är i bana.

Kontaktinformation
Kontaktpersoner
Dr. Klas Brinkfeldt, Swerea IVF AB, 0707-80 60 82
Prof. Peter Enoksson, Chalmers, 031-772 1868
Prof. Stas Barabash, IRF, Kiruna 0980-791 22