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MoMo: a new empirical model of the Mars ionospheric total electron content based on Mars Express MARSIS data

Authors :
Kerstin Peter
Jean-Marie Chevalier
Véronique Dehant
Nicolas Bergeot
Wlodek Kofman
Sébastien Le Maistre
Pierre-Louis Blelly
Olivier Witasse
Solar-Terrestrial Centre of Excellence [Brussels] (STCE)
Royal Observatory of Belgium [Brussels] (ROB)
Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL)
European Space Agency (ESA)
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Agence Spatiale Européenne = European Space Agency (ESA)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
UCL - SST/ELI/ELIC - Earth & Climate
Source :
Journal of Space Weather and Space Climate, Journal of Space Weather and Space Climate, EDP sciences, 2019, 9, pp.A36. ⟨10.1051/swsc/2019035⟩, Journal of Space Weather and Space Climate, Vol 9, p A36 (2019), Journal of Space Weather and Space Climate, 2019, 9, pp.A36. ⟨10.1051/swsc/2019035⟩, Journal of Space Weather and Space Climate, Vol. 9, p. A36 (2019)
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Aims: Several scientific landers and rovers have reached the Martian surface since the 1970s. Communication between the asset (i.e., lander or rover) and Mars orbiters or Earth antennas uses radio signals in UHF to X-band frequencies passing through the Mars’ ionosphere. It is consequently necessary to take into account electron density variation in the Mars’ ionosphere to correct the refraction of the signal transmitted. Methods: We developed a new empirical model of the Mars’ ionosphere called MoMo. It is based on the large database of Total Electron Content (TEC) derived from the subsurface mode of the Mars Express MARSIS radar. The model provides vertical TEC as a function of solar zenith angle, solar activity, solar longitude and location. For validation, the model is compared with Mars Express radio occultation data as well as with the numerical model IPIM (IRAP Plasmasphere-Ionosphere Model). Results: We discussed the output of the model in terms of climatology behaviour of the Mars’ ionosphere. The output of MoMo is then uses to quantify the impact of the Martian ionosphere for radio-science experiments. From our results, the effect is of the order of 10−3 mm s−1 in Doppler observables especially around sunrise and sunset. Consequently, this new model could be used to support the data analysis of any radio-science experiment and especially for present InSight RISE and futur ExoMars LARA instruments aiming at better understand the deep-interior of Mars.

Details

Language :
English
ISSN :
21157251
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Space Weather and Space Climate, Journal of Space Weather and Space Climate, EDP sciences, 2019, 9, pp.A36. ⟨10.1051/swsc/2019035⟩, Journal of Space Weather and Space Climate, Vol 9, p A36 (2019), Journal of Space Weather and Space Climate, 2019, 9, pp.A36. ⟨10.1051/swsc/2019035⟩, Journal of Space Weather and Space Climate, Vol. 9, p. A36 (2019)
Accession number :
edsair.doi.dedup.....68b8ac8cf66f8ac1ed33109f860795b7
Full Text :
https://doi.org/10.1051/swsc/2019035⟩