Skip to main content

Aurora Borealis aan het licht gebracht

Research Topic Chapter
News flash intro
Aan de polen van de Aarde buigt het magnetisch veld af naar de grond. Op deze plaatsen creëren magnetische deeltjes een sterke interactie met de atmosfeer, wat leidt tot een prachtig spektakel van licht: de zogenaamde Aurora Borealis (aan de Noordpool) en Aurora Australis (aan de Zuidpool). Onderzoek van dit fenomeen gebeurt onder meerdoor de polarisatie van het licht te bestuderen. Hiervoor ontwierp de Engineering afdeling, in samenwerking met de onderzoeksgroep “Metingen nabij de horizon”, de polarimeter ASPA.
Body text

De missie naar Noorwegen

Om het noorderlicht te kunnen observeren, werd er een meetcampagne gepland in Skibotn (Noorwegen), in samenwerking met de universiteit van Tromsø.

In februari 2020 diende alles klaar te zijn voor verzending. Voor vertrek moest het instrument ‘klaar zijn voor gebruik’ en zo te worden uitgerust dat het de extreem koude temperaturen kon overleven. Temperaturen tot -20 °C zijn immers geen uitzondering in deze regio. De Engineering afdeling assembleerde en testte het instrument.

Binnenin het ASPA-instrument

Het instrument dat werd ontwikkeld in samenwerking met de onderzoeksgroep “Metingen nabij de horizon” en de Engineering afdeling, kreeg de naam ASPA (AOTF-based Spectro-Polarimeter for Aurorae). Zijn optisch design is sterk gebaseerd op het ALTIUS-instrument. Deze spectrometer gebruikt een passief filtersysteem dat het mogelijk maakt de gewenste optische golflengten te selecteren. In poollicht komen hoofdzakelijk de groene, rode en paars/blauwe kleuren voor, alle andere moeten worden uitgefilterd.

Dit wordt gedaan met behulp van een AOTF (Acousto-Optical Tunable Filter), een kristal waarin geluidsgolven zorgen voor een “dubbele scheiding” van het inkomend licht, wat leidt tot twee lichtstralen aan de uitgang. Door een geschikt radiofrequent (RF) signaal in de AOTF te injecteren, wordt de correcte golflengte geselecteerd. Deze lichtstralen bevatten onder meer informatie over de polarisatiesterkte van de aurora.

Om de verschillende polarisaties te bepalen, is een tweekanaalsinstrument nodig bestaande uit twee AOTFs, elk met:

  • een RF-generator 
  • een bijpassende versterker

Deze laatste versterkt het vermogen van het RF-signaal tot het vereiste niveau om de AOTF met optimale efficiëntie te kunnen gebruiken. De Engineering afdeling van het BIRA was verantwoordelijk voor het ontwerp en productie van deze RF-generatoren. De besturing van de RF-generatoren en de uitlezing van de temperatuursensoren en inclinometer gebeurt met behulp van een FPGA-module, waarvan de firmware eveneens door de Engineering afdeling werd ontwikkeld. De box werd thermisch geïsoleerd en uitgerust met een warmteregelsysteem om het instrument te wapenen tegen de extreem koude temperaturen.

De volledige assemblage en het ontwerp van de grafische gebruikersinterface, werd gedaan door de Engineering afdeling. Tijdens de meetcampagne in Noorwegen presteerde het instrument zoals verwacht. Zodra COVID-19 het toelaat, zal het instrument gebruikt worden voor verdere validatie.

 

Referentie

Vanhamel, J., Dekemper, E., Berkenbosch, S., and Clairquin, R. (2021). Novel acousto-optical tunable filter (AOTF) based spectropolarimeter for the characterization of auroral emission, Instrumentation Science & Technology. https://doi.org/10.1080/10739149.2020.1814809

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Voorbereiding van het ASPA-instrument
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Interne lay-out van het ASPA-instrument
Figure 4 body text
Figure 4 caption (legend)
De tweekanaals optica van het ASPA-instrument, elk met een unieke RF-generator en bijpassende versterker.
Publication date