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鉴于传感器数量和航天器总线内部的受限空间,狄奥尼号是这种尺寸的航天器中设计、建造和测试难度较大的航天器之一。它有五种科学仪器。其中四种仪器由戈达德内部研究与开发 (IRAD) 计划资助开发。它们包括经过飞行验证的双磁通门磁力仪、中性质谱仪 (NMS) 和双静电分析仪 (DESA),它们将直接测量电离层产生的地球电场的特定成分。狄奥尼号还包括一种称为航天器电位传感器 (SPS) 的技术演示仪器,它将进行测量,以帮助表征航天器的充电
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