Posted on 21 May, 2019
Is it possible to bring the ionosphere down to earth?
On the 21st May 2019, ThrustMe will deliver a unique plasma device to the University of Oslo, Norway. This device has a very special purpose: creating an artificial ionosphere in the laboratory here on earth.
The ionosphere is a region of the Earth’s atmosphere where the background gas is partially ionized by solar and cosmic radiation. We can think of the ionosphere as a layer, somewhat similar to the layer of an onion, that stretches between about 75 – 1000 km above the Earth’s surface.
People living in the arctic regions of earth are very familiar with the ionosphere, as it is within this layer that the famous aurora borealis occurs. Such auroras have recently been attracting renewed attention due to NASA’s Auroral Zone Upwelling Rocket Experiment (AZURE), which created artificial auroras with rockets launched from the Andøya Space Center in the north of Norway.
Aside from scientific curiosity, the ionosphere is also important from a commercial perspective: it is within this layer than many satellites in low earth orbit are situated. Understanding how the charged particles in the ionosphere interact with these spacecraft is vital to their correct functioning.
“Being able to generate conditions in the lab that simulate what is going on in the ionosphere is not only interesting from a science perspective, but is also important in the development of new space infrastructure and space technologies” says Ane Aanesland, the co-founder and CEO of ThrustMe.
“ThrustMe’s ionosphere generator, or what we call the Low Temperature plasma source (LTA), is a unique device world-wide that we have dedicated a large amount of R&D to in developing for the University of Oslo. We brought in all of our past plasma physics knowledge, combined with technologies that we use in our electric propulsion systems”, says Dmytro Rafalskyi, co-founder and CTO of ThrustMe.
“This unique source will give the space community the opportunity to test and validate important electrical systems, such as communication antennas for satellites, or various onboard scientific instruments and diagnostics, before they are launched into space”, says Dmytro.
“We were looking for a plasma source for our new Space Simulation Chamber, SSC, to simulate the plasma conditions we observe in our ionospheric research. Plasma density, ion energy and electron temperature should be close to the real ionospheric conditions to develop new instruments and probes. The SSC will also be invaluable to test and verify sensor geometries and to calibrate them. ThrustMe could provide these unique conditions with their
Low Temperature plasma source.” Espen Trondsen, Chief Engineer at University of Oslo, Dept of Physics.
About ThrustMe:
ThrustMe is a deep-tech company in the space industry; developing producing and selling a variety of high-end space propulsion systems for next generation satellites as well as systems for ground testing of space technologies.
ThrustMe was founded in 2017, by Ane Aanesland (Norwegian) and Dmytro Rafalskyi (Ukrainian), former researchers as the laboratory of plasma physics at the Ecole Polytechique in France. Since then, ThrustMe has obtained more than 5 M€ in investment from private capital and French and EU subventions. The company has grown to a highly qualified and multidisciplinary team of close to 20 people with expertise in plasma physics, space propulsion, aerospace engineering, fluid dynamics, thermal management, digital and power electronics and chemistry. In 2019, they will deliver propulsion systems and ion sources to a variety of clients around the world.
L’ionosphère est une région de l’atmosphère terrestre où le gaz de fond est partiellement ionisé par le rayonnement solaire et cosmique. L’ionosphère est comme une couche d’un oignon, qui s’étend entre 75 et 1 000 km environ de la surface de la Terre.
Les habitants des régions arctiques de la Terre connaissent très bien l’ionosphère, car c’est dans cette couche que se produisent les célèbres aurores boréales. Ces aurores ont récemment suscité un regain d’attention en raison de l’expérience de la NASA (AZURE), qui a permis de créer des aurores artificielles avec des fusées lancées depuis le centre spatial Andøya, dans le nord de la Norvège.
Outre la curiosité scientifique, l'ionosphère est également importante d’un point de vue commercial : c'est dans cette couche que se trouvent de nombreux satellites en orbite terrestre basse. Comprendre comment les particules chargées dans l'ionosphère interagissent avec ces engins spatiaux est essentiel à leur bon fonctionnement.
« Pouvoir recréer en laboratoire des conditions qui simulent ce qui se passe dans l'ionosphère est non seulement intéressant d'un point de vue scientifique, mais est également important pour le développement de nouvelles infrastructures et technologies spatiales», déclare Ane Aanesland, cofondatrice et PDG de ThrustMe.
« Le générateur d’ionosphère de ThrustMe, ou ce que nous appelons la source de plasma à basse température (LTA), est un appareil unique au monde auquel nous avons consacré une grande quantité de R&D. Nous avons mis à profit toutes nos connaissances antérieures en physique du plasma, associées aux technologies que nous utilisons dans nos systèmes de propulsion électrique », a déclaré Dmytro Rafalskyi, cofondateur et directeur de la technologie de ThrustMe.
« Cette source plasma unique donnera à la communauté spatiale l'occasion de tester et de valider d'importants systèmes électriques, tels que des antennes de communication pour satellites, ou divers instruments scientifiques et diagnostics embarqués, avant leur lancement dans l'espace », a déclaré Dmytro.
«Nous recherchions une source de plasma pour notre nouvelle chambre de simulation spatiale, SSC, afin de simuler les conditions de plasma que nous observons dans notre recherche sur l'ionosphère. La densité du plasma, l’énergie des ions et la température de l’électron devaient être proches des conditions ionosphériques réelles pour permettre le développement de nouveaux instruments et sondes. Le SSC sera également très utile pour tester et vérifier les géométries de capteurs et pour les calibrer. ThrustMe nous permet de recréer ces conditions uniques avec leur source de plasma basse température. » Espen Trondsen, ingénieur en chef à l'université d'Oslo, département de physique.
A propos de ThrustMe:
ThrustMe est une entreprise DeepTech dans le secteur spatial qui développe, produit et commercialise divers systèmes de propulsion spatiale haut de gamme pour les satellites de future génération, ainsi que des systèmes de test au sol des technologies spatiales. ThrustMe a été fondée en 2017 par Ane Aanesland (norvégienne) et Dmytro Rafalskyi (ukrainien), anciens chercheurs du laboratoire de physique des plasmas de l'Ecole Polytechique en France. Depuis sa création, ThrustMe a obtenu plus de 5 M € d'investissements de capitaux privés et de subventions françaises et européennes. L’équipe multidisciplinaire d’une vingtaine de personnes hautement qualifiée possède une expertise en physique des plasmas, propulsion spatiale, ingénierie aérospatiale, dynamique des fluides, gestion thermique, chimie, ainsi qu’ en électronique numérique et de puissance. En 2019, ils fourniront des systèmes de propulsion et des sources d'ions à divers clients du monde entier.