Комплекс приборов FIELDS на MMS: научные цели, измерения и продукты данных

Комплекс научной аппаратуры FIELDS миссии «Магнитосферная многомасштабность» (Magnetospheric Multiscale, MMS) обеспечивает комплексные измерения полного векторного магнитного и электрического полей в областях магнитного пересоединения, исследуемых MMS, включая дневную магнитопаузу и области ускорения в ночной магнитосферном хвосте на расстояниях до 25 Re. Шесть датчиков на каждом из четырех космических аппаратов MMS обеспечивают перекрывающиеся измерения этих полей с высокоточными взаимными калибровками как до, так и после запуска. Магнитные датчики FIELDS включают резервированные феррозондовые магнитометры (AFG и DFG), работающие в диапазоне частот от постоянного тока до 64 Гц, магнитометр с поисковой катушкой (SCM), обеспечивающий измерения переменного тока во всем спектре свистового режима, который, как ожидается, будет наблюдаться на MMS, а также прибор дрейфа электронов (Electron Drift Instrument, EDI), предназначенный для калибровки смещений магнитометров. Трехкомпонентные измерения электрического поля FIELDS выполняются двумя комплектами смещенных датчиков с двойными зондами (SDP и ADP), работающих в высокосимметричной конфигурации космического аппарата, что существенно снижает электростатические погрешности. Эти датчики дополняются измерениями электрического поля EDI, свободными от всех локальных возмущений, создаваемых космическим аппаратом. Таким образом, после взаимной калибровки получают векторные измерения электрического поля в диапазоне от постоянного тока до 100 кГц, значительно выше верхнегибридного резонанса, частота которого позволяет точно определить локальную электронную плотность. Благодаря очень большому геометрическому фактору EDI также обеспечивает измерения потока фоновых электронов с очень высоким временным разрешением (∼1 мс) на нескольких выбранных энергиях вблизи 1 кэВ. В статье представлен обзор комплекса FIELDS, его научных целей и требований к измерениям, а также характеристик его работы, подтвержденных процедурами калибровки и взаимной калибровки, в результате которых ожидаемые погрешности составляют менее 0,1 нТл для B и 0,5 мВ/м для E. Также описаны сводные сведения о продуктах данных, формируемых FIELDS, и алгоритмы взаимной калибровки. Приведены подробности конструкции и эксплуатационных характеристик AFG/DFG, SCM, ADP, SDP и EDI.