Weltraumforschung Ein Chip zur Vermessung des Erdmagnetfelds

Vier Satelliten vermessen im Rahmen der NASA-Mission „Magnetospheric Multiscale“ (MMS) die magnetische Schutzhülle der Erde. Hierfür haben das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, das österreichische Institut für Weltraumforschung und der Schaltungsspezialist AMS eigens einen IC entwickelt.

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Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Ziel der Mission ist es, die Dynamik des Erdmagnetfelds zu erforschen sowie kleinste Änderungen mit höchster Genauigkeit zu vermessen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen des Grazer Instituts für Weltraumforschung steht die so genannte magnetische Rekonnexion, bei der magnetische Energie in Teilchenenergie umgewandelt und explosionsartig freigesetzt wird. Dadurch entstehen auf der Erde magnetische Stürme und Phänomene wie das Nordlicht.

Wichtig für den Einsatz von Messinstrumenten in Satelliten ist eine platz-, gewichts- und leistungssparende Elektronik. Darüber hinaus werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit sowie die Toleranz gegenüber radioaktiver Strahlung und Temperaturänderungen gestellt.

Die integrierte Schaltung für hochempfindliche Magnetfeldmessung wurde vom Fraunhofer IIS gemeinsam mit dem IWF Graz für ein digitales Fluxgate-Magnetometer (DFG) entwickelt.

Die University of California in Los Angeles hat den Magnetfeldsensor gebaut. Das Messgerät erfasst kleinste Magnetfelder mit einer Auflösung von zehn Picotesla und ist damit mehrere tausend Mal empfindlicher als ein elektronischer Erdkompass.

Der für die Herstellung verwendete 0,35 μm CMOS-Spezialprozess des österreichischen Herstellers AMS ermöglicht die Entwicklung von effizienten und präzisen integrierten Schaltungen. Durch seine Prozessarchitektur und Robustheit gegen Strahlung eignet sich der C35-Prozess besonders gut für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt.

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