Die Erkennung und Untersuchung von Plasmastrukturen ist eine der wichtigsten Aufgaben von Raumfahrtmissionen. Die Vielfalt der möglichen Strukturen gestaltet diese Aufgabe äußerst komplex. Um Strukturen eindeutig identifizieren zu können, wäre deren Bebobachtung über ausreichend lange Zeitintervalle, an ausreichend vielen Positionen des Raumes und die Erfassung ausreichend vieler physikalischer Parameter erforderlich. Relativ einfach ist dabei noch die zeitliche Erfassung: Beobachtungsgrößen können heute zeitlich hochaufgelöst und ausreichend lange erfaßt, abgespeichert und zur Erde übertragen werden. Eine gute räumliche Auflösung ist praktisch unmöglich. Satellitenmessungen sind meist nur Ein-Punkt-Messungen. Der räumlichen Auflösung von Strukturen ist die Cluster-Mission wesentlich näher gekommen, wobei 4 Satelliten in tetraedrischer Formation synchrone Messungen ausführen und damit die erste echte Multi-Satelliten-Mission darstellen. Die Themis-Mission, an der die TU Braunschweig beteiligt ist, besteht sogar aus 5 baugleichen Satelliten. Die Erfassung ausreichend vieler physikalischer Parameter hängt von der Instrumentierung der jeweiligen Missionen ab.
Obwohl die Beobachtungsdaten gemessen an diesen Forderungen immer unvollständig sein werden, ist es möglich, aus ihnen mit qualifizierten Signalanalyse-Methoden wohldefinierte Plasmastrukturen herauszuprojizieren.
Die Abbildung zeigt, wie mit nur 4 im Raum irregulär verteilten Sensoren das Raumfrequenz-Spektrum (k-Spektrum) eines Wellenfeldes aus 7 unterschiedlichen Wellen mit hoher Genauigkeit analysiert werden kann. Dargestellt ist die raum-spektrale Energiedichte. Ein klassischer Fourier-Analysator hätte für diese Aufgabe ca. (64)3 Sensoren im Raum benötigt.
Referenzen
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