3D-Vermessung des Erdmagnetfelds aus dem All

© Fraunhofer IIS/Johann Hauer
Layout der integrierten Schaltung für hochempfindliche Magnetfeldmessung im Weltraum.

Auswerteelektronik ist Tausend Mal empfindlicher als ein Kompass.

Im März 2015 wurden vier identisch bestückte Satelliten der NASA-Mission Magnetospheric Multiscale (MMS) von Cap Canaveral in den Weltraum gestartet, um die magnetische Schutzhülle der Erde zu untersuchen und kleinste Änderungen des Erdmagnetfelds hochgenau zu vermessen. Besondere Herausforderungen bei dieser Entwicklung sind hohe Zuverlässigkeit und Robustheit gegenüber ionisierender Höhenstrahlung und Anforderungen an Temperaturstabilität.

Das Fraunhofer IIS konnte gemeinsam mit dem Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz eine hochintegrierte elektronische Auswerteschaltung entwickeln, die diese besonderen Randbedingungen erfüllt. Der integrierte Schaltkreis wurde für ein digitales Fluxgate-Messgerät entwickelt, mit dem das Erdmagnetfeld dreidimensional gemessen werden kann. Das Messsystem erfasst kleinste Magnetfelder mit einer Auflösung von 10 PicoTesla und ist damit mehrere Tausend Mal empfindlicher als ein elektronischer Erdkompass. Die vier Satelliten fliegen in einer stark elliptischen Bahn um die Erde und decken damit sowohl erdnahe wie auch erdferne Bereiche ab. Die Auswertung der Magnetfelddaten wird die Grundlagenforschung jahrzehntelang beschäftigen.