Project

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Submillimeter Wave Instrument SWI/JUICE

English title Submillimeter Wave Instrument SWI/JUICE
Applicant Murk Axel
Number 153313
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für angewandte Physik Universität Bern
Institution of higher education University of Berne - BE
Main discipline Astronomy, Astrophysics and Space Sciences
Start/End 01.07.2014 - 30.06.2016
Approved amount 147'696.00
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All Disciplines (4)

Discipline
Astronomy, Astrophysics and Space Sciences
Electrical Engineering
Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Technical Physics

Keywords (7)

antenna measurements; quasi-optics; remote sensing; THz; radiometer; Jupiter; Icy Moons

Lay Summary (German)

Lead
Die Europäische Weltraumbehörde ESA plant im Jahr 2022 den Start der Raumsonde JUICE für die Erforschung von Jupiter und der galileischen Monden. Das Jupiter System ist dabei aus zwei Gründen von besonderem Interesse. Zum einen wurden auf den Eismonden unterirdische Ozeane nachgewiesen, die möglicherweise die Entwicklung von ausserirdischen Lebensformen erlauben könnten. Zum anderen dient der Gasriese Jupiter als Prototyp für das Verständnis anderer Exoplaneten ausserhalb unseres Sonnensystems welche sich in den letzten Jahren durch indirekte Beobachtungen nachweisen liessen.
Lay summary

Das Submillimeter Wave Instrument SWI ist eines von elf Instrumenten der Jupitermission JUICE. Es besteht aus einem beweglichen 30cm Teleskop, empfindlichen THz Empfängern sowie hochauflösenden Spektrometern. Durch die Beobachtung der Emissionslinien verschiedener atmosphärischer Spurengase lässt sich die chemische  Zusammensetzung und das Isotopenverhältniss in den planetaren Atmosphären untersuchen. Zusätzliche lassen sich daraus das Temperaturprofil und die Windgeschwindigkeit  auf Jupiter bestimmen. Beobachtungen der Eismonde bei unterschiedlichen Frequenzen und Empfängerpolarisationen erlauben hingegen Rückschlüsse auf die Materialeigenschaften an ihrer Oberfläche.

Das Institut für Angewandte Physik ist für das optische Design und die radiometrische Kalibration von SWI verantwortlich. Dies beinhaltet die Optimierung  der Abbildungseigenschaften des Spiegelteleskopes über das interessierende Frequenzband bei gleichzeitiger Minimierung seiner Masse und Abmessungen. Die Richtwirkung der Antenne wird dabei mit numerischen Methoden simuliert und mittels eines hochfrequenten Antennenmessplatzes experimentell verifiziert.
Die von unseren internationalen Projektpartnern entwickelten THz Empfänger für SWI werden an unserem Institut zusammengesetzt und kalibriert. Um die Empfindlichkeit zu verbessern werden sie während der JUICE Mission bei tiefen Temperaturen bis zu 100K betrieben. Deshalb ist es entscheidend ihre Eigenschaften auch schon im Labor unter Vakuumbedingungen über einen weiten Temperaturbereich zu charakterisieren.

Direct link to Lay Summary Last update: 28.08.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
National Institute of Standards and Technology (NIST) United States of America (North America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
Max Planck Institute for Solar System Research Germany (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
Space Research & Planetary Sciences Division, University of Bern Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
14th Specialist Meeting on Microwave Radiometry and Remote Sensing of the Environment (MicroRad 2016) Poster Stability Analysis of the SWI 530-625 GHz Receiver Chain for the Jupiter Mission JUICE 11.04.2016 Helsinki, Finland Murk Axel; Jacob Karl Friedrich;
35th ESA Antenna Workshop on Antennas and RF Systems for Space Science Talk given at a conference Characterization of the 530 GHz to 625 GHz SWI Receiver Unit for the Jupiter Mission JUICE 06.10.2015 Noordwijk, Netherlands Murk Axel; Jacob Karl Friedrich;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
165744 Submillimeter Wave Instrument SWI/JUICE 01.07.2016 Project funding (Div. I-III)
141032 Optical Design and Radiometric Tests for the Multibeam Limb Sounder STEAMR 01.04.2012 Project funding (Div. I-III)
141032 Optical Design and Radiometric Tests for the Multibeam Limb Sounder STEAMR 01.04.2012 Project funding (Div. I-III)

Abstract

JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) is an ESA mission to the giant gaseous planet Jupiter and three of its largest moons, Ganymede, Callisto and Europa. The scientific goals of the mission are to investigate Jupiter and its Galilean satellites as planetary bodies and potential habitats for life. JUICE includes the Submillimeter Wave Instrument (SWI), which is a passive radiometer/spectrometer tunable over a frequency range of 530-600 GHz. IAP is part of the SWI development and science team. This proposal concerns the development of the SWI optics and calibration system, as well as radiometric tests of the cryogenic receiver unit.
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