Space weather instruments and measurement platforms

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013-08-30
Major/Subject
Avaruustekniikka ja -tiede
Mcode
ETA3001
Degree programme
EST - Elektroniikka ja sähkötekniikka
Language
en
Pages
93
Series
Abstract
Avaruussää on Maapallon lähiavaruuden ilmiö. Sillä on useita ilmenemismuotoja, joista tunnetuin on revontulet. Avaruussää aiheuttaa haittaa kriittisille infrastruktuureille, kuten satelliiteille ja sähköverkoille. Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia nykyisiä avaruussääinstrumenttejä sekä mittausjärjestelmiä ja kartoittaa niiden toimintakyky sekä heikkouksia. Magnetometri-, ionosfääri, aurinkotuuli- ja Aurinkoinstrumentaatiolle ja järjestelmille suoritetaan kattava analyysi. Lopputulokset osoittavat että nykyiset instrumentit kykenevät mittaamaan kaikkia avaruussäähän liittyviä ilmiöitä. Magnetometrimittausten peitto revontuliovaalilla ei ole riittävä tarkkaan avaruussäätutkimukseen, sillä magneettikenttää ei kyetä mittaamaan merellä. Ionosfäärimittauksilla on samanlaisia ongelmia maantieteellisen peiton kanssa ja niistä on saatavilla lyhyempiä aikasarjoja. Aurinko- ja aurinkotuulimittaukset ovat keskittyneet pienelle määrälle satelliitteja jotka ovat kalliita ja hankalia korvata. Lopputuloksina suositellaan CubeSat-satelliittien kyytiin asennettavien magnetometrien testausta, vedenalaisten magnetometrien käyttöönottoa sekä parannuksia ionosfäärin ja magnetosfäärin mittauspeitossa. Kykyä suorittaa jatkuvia Aurinko- ja aurinkotuulimittauksia avaruuteen sijoitetuilla järjestelmillä pitäisi myös ylläpitää.

Space weather is a phenomenon affecting near-Earth space. It manifests itself in numerous different ways, the best known being the Aurora. Space weather causes numerous problems to several critical infrastructures, such as power grids and satellites. This master’s thesis investigates current space weather instrumentation and systems to analyze their capabilities and possibly existing gaps in measurements. Analysis of magnetospheric, ionospheric, solar and solar wind instruments and instrument platforms is conducted. Our results show that currently existing instrumentation is able to measure essentially all space weather phenomena. Magnetometer coverage in auroral regions is not sufficient for detailed space weather analysis e.g. due to the lack of capability for measuring magnetic field at the sea. Ionospheric measurements have similar problems with coverage, but they also have rather short time series. Solar and solar wind observations are concentrated on a small number of orbital observatories that are difficult to replace and expensive. In conclusion, testing of CubeSat mounted fluxgate magnetometers, adoption of underwater magnetometers and improvements in coverage of ionospheric and magnetospheric measurements are suggested. Maintenance of the ability to conduct in situ measurements of solar wind and and solar observations are recommended.
Description
Supervisor
Hallikainen, Martti
Thesis advisor
Tanskanen, Eija
Keywords
space weather, magnetometer, space physics, solar flare, avaruussää, magnetometri, avaruusfysiikka, roihupurkaus
Other note
Citation