Abstract. On board the four Cluster spacecraft, the Cluster Ion Spectrometry (CIS) experiment measures the full, three-dimensional ion distribution of the major magnetospheric ions (H+, He+, He++, and O+) from the thermal energies to about 40 keV/e. The experiment consists of two different instruments: a COmposition and DIstribution Function analyser (CIS1/CODIF), giving the mass per charge composition with medium (22.5°) angular resolution, and a Hot Ion Analyser (CIS2/HIA), which does not offer mass resolution but has a better angular resolution (5.6°) that is adequate for ion beam and solar wind measurements. Each analyser has two different sensitivities in order to increase the dynamic range. First tests of the instruments (commissioning activities) were achieved from early September 2000 to mid January 2001, and the operation phase began on 1 February 2001. In this paper, first results of the CIS instruments are presented showing the high level performances and capabilities of the instruments. Good examples of data were obtained in the central plasma sheet, magnetopause crossings, magnetosheath, solar wind and cusp measurements. Observations in the auroral regions could also be obtained with the Cluster spacecraft at radial distances of 4–6 Earth radii. These results show the tremendous interest of multispacecraft measurements with identical instruments and open a new area in magnetospheric and solar wind-magnetosphere interaction physics.Key words. Magnetospheric physics (magnetopause, cusp and boundary layers; magnetopheric configuration and dynamics; solar wind - magnetosphere interactions)

The magnetometer and electron reflectometer investigation (MAG/ER) on the Mars Global Surveyor spacecraft has obtained magnetic field and plasma observations throughout the near-Mars environment, from beyond the influence of Mars to just above the surface (at an altitude of ∼100 kilometers). The solar wind interaction with Mars is in many ways similar to that at Venus and at an active comet, that is, primarily an ionospheric-atmospheric interaction. No significant planetary magnetic field of global scale has been detected to date (<2 × 10 21 Gauss–cubic centimeter), but here the discovery of multiple magnetic anomalies of small spatial scale in the crust of Mars is reported.

The Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Investigation on Solar Probe Plus is a four sensor instrument suite that provides complete measurements of the electrons and ionized helium and hydrogen that constitute the bulk of solar wind and coronal plasma. SWEAP consists of the Solar Probe Cup (SPC) and the Solar Probe Analyzers (SPAN). SPC is a Faraday Cup that looks directly at the Sun and measures ion and electron fluxes and flow angles as a function of energy. SPAN consists of an ion and electron electrostatic analyzer (ESA) on the ram side of SPP (SPAN-A) and an electron ESA on the anti-ram side (SPAN-B). The SPAN-A ion ESA has a time of flight section that enables it to sort particles by their mass/charge ratio, permitting differentiation of ion species. SPAN-A and -B are rotated relative to one another so their broad fields of view combine like the seams on a baseball to view the entire sky except for the region obscured by the heat shield and covered by SPC. Observations by SPC and SPAN produce the combined field of view and measurement capabilities required to fulfill the science objectives of SWEAP and Solar Probe Plus. SWEAP measurements, in concert with magnetic and electric fields, energetic particles, and white light contextual imaging will enable discovery and understanding of solar wind acceleration and formation, coronal and solar wind heating, and particle acceleration in the inner heliosphere of the solar system. SPC and SPAN are managed by the SWEAP Electronics Module (SWEM), which distributes power, formats onboard data products, and serves as a single electrical interface to the spacecraft. SWEAP data products include ion and electron velocity distribution functions with high energy and angular resolution. Full resolution data are stored within the SWEM, enabling high resolution observations of structures such as shocks, reconnection events, and other transient structures to be selected for download after the fact. This paper describes the implementation of the SWEAP Investigation, the driving requirements for the suite, expected performance of the instruments, and planned data products, as of mission preliminary design review.

The prediction of a supersonic solar wind1 was first confirmed by spacecraft near Earth2,3 and later by spacecraft at heliocentric distances as small as 62 solar radii4. These missions showed that plasma accelerates as it emerges from the corona, aided by unidentified processes that transport energy outwards from the Sun before depositing it in the wind. Alfvénic fluctuations are a promising candidate for such a process because they are seen in the corona and solar wind and contain considerable energy5–7. Magnetic tension forces the corona to co-rotate with the Sun, but any residual rotation far from the Sun reported until now has been much smaller than the amplitude of waves and deflections from interacting wind streams8. Here we report observations of solar-wind plasma at heliocentric distances of about 35 solar radii9–11, well within the distance at which stream interactions become important. We find that Alfvén waves organize into structured velocity spikes with duration of up to minutes, which are associated with propagating S-like bends in the magnetic-field lines. We detect an increasing rotational component to the flow velocity of the solar wind around the Sun, peaking at 35 to 50 kilometres per second—considerably above the amplitude of the waves. These flows exceed classical velocity predictions of a few kilometres per second, challenging models of circulation in the corona and calling into question our understanding of how stars lose angular momentum and spin down as they age12–14. Data collected by the Parker Solar Probe in the solar corona are used to determine the organization of Alfvén waves, revealing an increasing flow velocity peaking at 35–50 km s−1.