Solar Orbiter publiceert eerste data
ESA heeft de eerste data van Solar Orbiter vrijgegeven aan de scientific community en het algemeen publiek, afkomstig van onder andere instrumenten die de condities rondom het ruimtevaartuig meten.
De instrumenten zijn de Energetic Particle Detector (EPD), het Radio and Plasma Waves (RPW) instrument, en de Magnetometer (MAG). Data van het vierde in situ instrument, de Solar Wind Plasma Analyser (SWA) zal later dit jaar worden vrijgegeven. Solar Orbiter’s remote sensing instrumenten zullen pas in november 2021 beginnen met de nominale werkzaamheden. Tot die tijd blijven deze tests en kalibraties uitvoeren met korte tussenpozen.
Zodra een missie in de ruimte is, werken de teams aan de opdracht voor de instrumenten en beginnen ze met het verzamelen van wetenschappelijke gegevens. Zodra de informatie begint binnen te stromen, is er belangstelling voor een eerste data release.
In het geval van veel ruimtemissies vindt de eerste data release meestal na zes maanden of een jaar plaats. Lang voor de lancering werd echter afgesproken dat dit voor Solar Orbiter anders zou zijn.
“We willen dat Solar Orbiter een van de meest open ruimtemissies wordt. Dit betekent open voor de hele wereld, niet alleen voor de teams die de instrumenten hebben gebouwd,” zegt Yannis Zouganelis, plaatsvervangend Solar Orbiter-projectwetenschapper bij ESA.
Op basis van de succesvolle aanpak van eerdere zonnemissies werd besloten dat de tijd tussen het ontvangen van de gegevens op aarde en het vrijgeven maximaal 90 dagen zou duren. Tijdens deze periode kalibreren de instrumentteams de gegevens die door Solar Orbiter worden ontvangen van de voortdurend veranderende afstand tot de zon. Dat zou een snelle ommekeer zijn op de beste momenten; met de ongekende uitdagingen van de pandemie dit jaar is het een dubbele inspanning om de deadline te halen.
“Het was zeer uitdagend om dit te doen in coronatijden,” zegt Yannis, “We zijn echter in staat om volgens plan de data aan de scientific community te leveren, zodat zij hiermee aan de slag kunnen gaan.”
Access the video
De werkzaamheden beginnen lang voor de lancering, waarbij de verschillende instrumentteams zich voorbereiden op het ontvangen en verwerken van hun gegevens. De teams zelf bestaan uit tientallen mensen, vaak verspreid over meerdere landen.
Als de instrumenten eenmaal gegevens opnemen, gaat de missie een kalibratiefase in waarin elk instrumentteam veel werk verricht om te begrijpen hoe hun instrument in de ruimte werkt, of de gegevens terugkomen zoals verwacht, en welke instrumentele en ruimtevaarteffecten gecorrigeerd moet worden. De resultaten van het instrument zijn bijvoorbeeld afhankelijk van de temperatuur van de detector, maar vaak bevinden de thermometers zich noodgedwongen op een bepaalde afstand. De gegevens moeten dus worden gekalibreerd met het werkelijke thermische gedrag van het ruimtevaartuig in de ruimte.
Zodra het werkinstrument is bestudeerd, verwerken de teams de gegevens en sturen deze naar ESA's Europese centrum voor Ruimteastronomie (ESAC), nabij Madrid. Daar worden de gegevens gearchiveerd in het ESAC Science Data Centre en toegankelijk gemaakt voor het publiek.
“Het is een gecoördineerde inspanning waarbij tientallen mensen uit vele verschillende teams, uit vele verschillende landen betrokken zijn, en alle partijen moeten samenwerken, zoals een orkest, om ervoor te zorgen dat alles op het juiste moment gereed is,” zegt Yannis.
Dit orkest wordt geleid door ESA’s Solar Orbiter archiefwetenschapper Pedro Osuna in samenwerking met ESAC’s Science Data Centre. De inspanning vereist een gerichte hands-on inspanning van alle instrumentteams om de ruwe gegevens om te zetten in geijkte producten voor wetenschappelijke analyse.
“Wanneer de gegevens op de grond worden ontvangen, zijn het ruwe gegevens, bestaande uit enen en nullen,” zegt Javier Rodríguez-Pacheco, Universiteit van Alcalá, en hoofdonderzoeker van EPD. “Dit wordt naar ons gestuurd en we veranderen het in fysieke eenheden die kunnen worden gebruikt voor wetenschappelijke doeleinden.”
Voor deze eerste data release zegt Javier dat de meeste data handmatig is opgeschoond en gekalibreerd, maar in de toekomst, zodra ze de reacties van de verschillende EPD-sensoren volledig begrijpen, zijn ze op zoek naar een datapijplijn die in staat zal zijn om het proces grotendeels te automatiseren. Hoewel er altijd iemand toezicht zal houden op het proces.
De gegevens die van RPW worden vrijgegeven, zijn afkomstig van metingen die na 15 juni zijn verricht, omdat het de periode daarvoor de inbedrijfstellingsfase betrof en niet de wetenschappelijke fase. “Tijdens de inbedrijfstellingsfase voeren we allerlei bijzondere taken uit met het instrument,” zegt Jan Soucek, Instituut voor Atmosferische Fysica van de Tsjechische Academie van Wetenschappen, Praag en hoofdonderzoeker van RPW.
In deze modus worden de metingen op een aantal verschillende manieren verzameld waardoor deze weinig geschikt zijn voor wetenschappelijke doeleinden. “Als men naar de statistieken wilt kijken, moet men ervoor zorgen dat er op een consistente manier wordt gemeten. Als er voortdurend met het instrument wordt gespeeld, is dit niet zeer consistent,” zegt Jan.
Maar net als de andere instrumenten kunnen de gegevens, zodra het gedrag ervan bekend is, relatief eenvoudig en snel worden verwerkt.
In het geval van MAG was het de taak om te leren over alle kleine magnetische velden die het ruimtevaartuig zelf opwekt wanneer de verschillende circuits en apparatuur worden in- en uitgeschakeld. Tim Horbury, Imperial College, en hoofdonderzoeker van MAG, zegt dat het feit dat de gegevens op tijd klaar zijn, getuigt van het harde werk van het engineering team van het Imperial College.
“Ze hebben de afgelopen maanden ontzettend hard gewerkt. Dit is een enorme hoeveelheid werk geweest,” zegt hij. “Er is een heleboel dat we vrijgeven dat nog niemand echt gedetailleerd heeft bekeken. Ik ben er dus zeker van dat er ook nog een heleboel wonderen zullen zijn - we weten alleen nog niet wat deze inhouden. Er is een enorme hoeveelheid voor mensen om te doen, en ik hoop echt dat de mensen zich inzetten.”
Het vierde in situ instrument, SWA, is nog steeds bezig met de gegevensverwerking en -kalibratie. “We hebben een aantal uitdagingen gehad met de hoge spanningen die een integraal onderdeel vormen van onze drie sensoren,” zegt Christopher Owen, Mullard Space Science Laboratory, University College London, en SWA’s hoofdonderzoeker. “Als gevolg daarvan zijn we niet in staat geweest om zoveel data te verwerken, of om zoveel tijd te besteden aan het begrijpen van de metingen als we hadden gewild.”
Chris is echter optimistisch. “De sensoren zelf zijn fundamenteel goed, en we kunnen aan de gegevens die we hebben zien dat deze in staat zijn om geweldige wetenschap te leveren en de belangrijke rollen te vervullen die deze hebben in het leveren van de unieke wetenschappelijke doeleinden van de missie,” zegt hij.
Ondertussen zijn er meer dan genoeg gegevens uit de andere instrumenten voor de science community om mee te beginnen. Naast de data release, verschijnt er een speciale uitgave van het blad Astronomy and Astrophysics met missie- en instrumentbeschrijvingen.
“Nu kan elke wetenschapper uit elk land de gegevens krijgen voor wetenschappelijke doeleinden. In feite zijn er al honderden wetenschappers die samenwerken om deze unieke gegevens te begrijpen,” zegt Yannis.
Opmerkingen voor editors
Het archief is toegankelijk via http://soar.esac.esa.int/soar/
De speciale uitgave van het blad A&A kan hier worden gevonden
Voor meer informatie, gelieve contact op te nemen met:
Daniel Müller
ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter
E-mail: dmueller@cosmos.esa.int
Yannis Zouganelis
Plaatsvervangend ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter
E-mail: yannis.zouganelis@esa.int
Pedro Osuna
ESA-archiefwetenschapper voor Solar Orbiter
E-mail: Pedro.Osuna@sciops.esa.int
Javier Rodríguez-Pacheco
Hoofdonderzoeker voor EPD
Universiteit of Alcalá, Spanje
E-mail: fsrodriguez@uah.es
Tim Horbury
Hoofdonderzoeker voor MAG
Imperial College, Londen, VK
E-mail: t.horbury@imperial.ac.uk
Milan Maksimovic
Hoofdonderzoeker voor RPW
LESIA, Observatorium van Parijs, Frankrijk
E-mail: milan.maksimovic@obspm.fr
Jan Soucek,
Hoofd co-onderzoeker van RPW
Instituut voor Atmosferische Fysica van de Tsjechische Academie van Wetenschappen, Praag
E-mail: soucek@ufa.cas.cz
Chris Owen
Hoofdonderzoeker voor SWA
Mullard Space Science Laboratory, University College London, VK
E-mail: c.owen@ucl.ac.uk
ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter