Årsrapport 2010 Romforskning/ROMFORSK ( )

Transkript

1 Årsrapport 2010 Romforskning/ROMFORSK ( ) Året 2010 Norske forskere har i 2010 deltatt i prosjekter knyttet til ESA-satellittene SOHO, Cluster, Cassini, Planck, CryoSat (vellykket oppskytning i april 2010), EarthCare, GOCE og SMOS, samt på den japansk-europeiske sol-satellitten Hinode, Canadas Radarsat-2 og Tysklands TerraSAR-X. Data fra Hinode leses ned på KSATs stasjon på Svalbard og distribueres til europeiske forskere via et datasenter i Oslo. Det er stor norsk aktivitet på EISCAT, et anlegg som spiller en stor og viktig rolle både i Nord-Norge og på Svalbard, og rundt den øvrige romforskningsinfrastruktur i nordområdene (Andøya Rakettskytefelt, ALOMAR, SvalRak). Norske forskere utnytter også det nordiske teleskopet NOT på Kanariøyene. Den norske forskningsdeltakelsen fordelte seg mellom UiO, UiB, NTNU, UiT, UMB og UNIS, samt FFI, Nansensenteret og NILU. NIVA, Norsk Polarinstitutt og NORUT IT deltar som samarbeidspartnere i prosjekter innen jordobservasjon. Programmet finansierte i doktorgradsstipendiater og 6 postdoc-stipendiater. Publiseringsaktiviteten ligger på et høyt nivå, med sterk vekt på allmennrettet formidling. Program for Romforskning videreføres i ny periode fra 2011 til Fra 2008 er det startet opp en ny satsing på grunnleggende forskning innen jordobservasjon under program for Romforskning. Norske forskere vil få tilgang til data fra ESAs rekke av nye forskningssatellitter Earth Explorers - med planlagt oppskytning i tidsrommet Disse satellittene forventes å levere ny informasjon om en rekke klimaparametre, som for eksempel havstrømmer, isdekke, vindhastigheter, skydekke og forurensning. De to første satellittene GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Explorer) og SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) hadde vellykkede oppskytninger i 2009, og CryoSat ble skutt opp i april Disse tre satellittene leverer nå unike data. Under denne satsingen er det i 2010 startet opp fire nye prosjekter innenfor jordobservasjon, som inkluderer PhD-utdanning og samarbeid mellom universitetsgrupper og forskningsinstitutter. Programmets mål Forskningsprogrammet Romforskning er et grunnforskningsprogram innenfor feltene astro- og romfysikk og jordobservasjon. Programmet fortsetter rekken av romforskingsprogrammer som Forskningsrådet har hatt i sin portefølje fra starten av. Dette er et rent følgeforskningsprogram rettet mot norsk deltakelse i organisasjonene European Space Agency (ESA), European Incoherent Scatter (EISCAT) Scientific Association og Nordic Optical Telescope (NOT) Scientific Association. Engasjement i større prosjekter, som deltakelse i satellitter, raketter eller bakkebaserte teleskop gjennom internasjonalt samarbeid, er sentrale elementer for programmet. Fra 2008 er det startet opp en ny satsing på grunnleggende forskning innen jordobservasjon med vekt på klimaovervåkning, ressurskartlegging, forurensning ved petroleumsvirksomhet, overvåkning og forvaltning av polarområdene. De tre prioriterte forskningsområdene for programmet er: Sol-Jord fysikk med vekt på forståelsen av grunnleggende prosesser i solen og dens atmosfære og hvordan solvind og solaktivitet påvirker det globale miljøet. Universets utvikling med vekt på forståelsen av fundamentale astrofysiske prosesser. Grunnleggende forskning innen jordobservasjon med vekt på klimaovervåkning, ressurskartlegging, forurensning ved petroleumsvirksomhet, overvåkning og forvaltning av polarområdene.

2 Hovedmål: Å bidra til å gi vesentlig, grunnleggende kunnskap om verdensrommet gjennom øket forståelse av viktige fysikalske prosesser samt utvikling av de nødvendige teknologiske verktøy. Innen jordobservasjon skal programmet bidra til økt forståelse av Norges store og nordlige havområder, klimaendringenes innvirkning på hav, is og land, miljøtrusler, samt nasjonal kartlegging og overvåkning. Økonomi og prosjektomfang Disponibelt budsjett i 2010: 19,3 MNOK (3 MNOK fra UD ble bevilget ved slutten av året og blir utlyst i 2011) Forbruk i 2010: 16,0 MNOK Programmets finansieringskilder i 2010: KD, MD, UD Antall og type prosjekter i 2010: Totalt 30 prosjekter: 29 forskerprosjekter (som inneholder Ph.D.- og postdoc-stipender), ett individuelt forskerstipend. Vurdering av måloppnåelse og faglige utfordringer Målene som er satt for programmet er i høy grad oppnådd. Under ESAs vitenskapsprogram har norske forskere deltatt i satellittene SOHO, Cluster, Cassini og Planck, samt på den japanskeuropeiske Hinode. Innen jordobservasjon arbeider norske forskere på prosjekter knyttet til ESAs CryoSat, EarthCare, GOCE og SMOS, samt Canadas Radarsat-2 og Tysklands TerraSAR-X. Norske firmaer som Kongsberg Defence & Aerospace har oppnådd kontrakter for bygging av instrumenter som leveres i forbindelse med prosjektdeltakelsen. Data fra Hinode leses ned på KSATs stasjon på Svalbard og distribueres til europeiske forskere via et datasenter i Oslo. Norske forskere og norsk industri har fått oppdraget med å lese ned og distribuere de vitenskapelige rådataene som satellitten samler inn. Det er stor norsk aktivitet på EISCAT, et anlegg som spiller en stor og viktig rolle både i Nord-Norge og på Svalbard, og rundt den øvrige romforskningsinfrastruktur i nordområdene (Andøya Rakettskytefelt, ALOMAR, SvalRak). Norske forskere utnytter også det nordiske teleskopet NOT på Kanariøyene. Programmet har mer enn oppfylt sitt mål om antall årsverk i forskerutdanning og har også oppfylt intensjonene om å bedre kvinneandelen (programperioden sett under ett). Totalt antall stipendiater (PhD og postdoc) ligger godt an i forhold til målsettingen på fem til åtte årsverk. Publiseringsaktiviteten ligger på et høyt og tilfredsstillende nivå med sterk vekt på allmennrettet formidling. Eksempler på direkte nytteverdi av denne forskningen ligger i forståelsen av effekten solen har på klimaet og påvirkningen sol- og geomagnetiske stormer kan ha på elektriske systemer i satellitter og på bakken, radiokommunikasjon og navigasjonssignaler ( romværet ). Jordobservasjonsdata har mange anvendelser innen overvåkning og forvaltning. Universitetet i Tromsø deltar i Preparatory Phase-prosjektet for EISCAT_3D, finansiert av EUs 7. rammeprogram, med tanke på utviklingen av en moderne fasestyrt radar som på sikt kan komme til å erstatte dagens EISCAT-anlegg i Nord-Skandinavia. EISCAT_3D er et prosjekt på ESFRIs veikart for fremtidige europeiske forskningsinfrastrukturer, etter forslag fra Sverige og med støtte fra Norge og Finland. Installasjonene for romforskning på Svalbard utgjør viktige elementer i ESFRI-prosjektet SIOS (Svalbard Integrated Earth Observing System). 2

3 Nøkkeltall, 2010 Antall prosjekter: Totalt 30; herav 12 nye i 2010 Dr.gradsstipendiater: 7,4 årsverk, herav 1,1 kvinner Postdoktorstipendiater: 3,7 årsverk, alle menn Prosjektledere: 31, herav 2 kvinner Kommentarer til tallene: Totalt antall stipendiater (dr. grad og postdoc) ligger godt an i forhold til målsettingen på fem til åtte årsverk. Antallet stipendiater finansiert av programmet er høyere enn antall årsverk, hvilket blant annet skyldes nye ansettelser gjennom kalenderåret. I alt finansierte programmet i doktorgradsstipendiater (2 kvinner, 9 menn) og 6 postdoc-stipendiater (alle menn). Kvinneandelen er lavere enn i Resultatindikatorer, 2010 Avlagte doktorgrader finansiert av programmet: 2 Vitenskapelige artikler med referee: 104 Vitenskapelige artikler uten referee: 2 Annen publisering/kommunikasjon: 20 publiserte foredrag fra internasjonale møter, 56 andre rapporter/foredrag, 5 oppslag i massemedia, 12 brukerrettede formidlingstiltak, 5 allmennrettede formidlingstiltak. Kommentarer til tallene: Publiseringsaktiviteten ligger også i 2010 på et høyt nivå, med sterk vekt på formidling. Viktigste aktiviteter i 2010 Forskningsfaglige: I 2010 ble det startet fire prosjekter under satsingen på grunnleggende forskning innen jordobservasjon under program for Romforskning, med øremerkede midler fra MD og UD og forsterket med midler fra KDs generelle bevilgning. Norske forskere har tilgang til data fra ESAs rekke av nye forskningssatellitter Earth Explorers - med planlagt oppskytning i tidsrommet De to første satellittene GOCE (Gravity Field and Steady-State Ocean Explorer) og SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) hadde vellykkede oppskytninger i 2009, og CryoSat ble skutt opp i april Disse tre satellittene leverer nå unike data som vil gi ny informasjon om en rekke klimaparametre. Det er behov for å styrke norske forskningsmiljøers utnyttelse av disse dataene til grunnforskning og utdanning av kandidater innen grunnleggende signalforståelse, med tanke på videre anvendelser innen klimaovervåking, ressurskartlegging, forurensning ved petroleumsvirksomhet, overvåking og forvaltning av polområdene, satellittnavigasjon og kommunikasjon for økt aktivitet og ferdsel i våre nordlige havområder og overvåking av miljøtrusler. Dette er også en viktig del av Forskningsrådets satsing på forskning i og for nordområdene, basert på de unike forskningsmulighetene i de nordlige landsdeler. Programmet hadde en økning (øremerket prosjekter innen jordobservasjon) i budsjettramme i forhold til året før. Fordelingen på fagfelt av de innvilgede søknader stemmer godt overens med programmets målsetting. Programstyret la som før vekt på å sikre rekrutteringen. Programmet finansierte i doktorgradsstipendiater (2 kvinner, 9 menn) og 6 postdoc-stipendiater 3

4 (alle menn). Kvinneandelen er lavere enn i Det legges vekt på at prosjektene skal inneholde formidlingstiltak, blant annet gjennom nettsider og popularisering av resultatene. Forskningen har et sterkt internasjonalt preg, både siden enkeltprosjektene er for dyre for et lite land som Norge til å kjøre alene, og fordi programmet er rettet mot følgeforskning forbundet med medlemskap i de internasjonale organisasjonene og anleggene til ESA, EISCAT og NOT. Den norske forskningsdeltakelsen fordelte seg mellom UiO, UiB, NTNU, UiT, UMB og UNIS, samt FFI, Nansensenteret og NILU. NIVA, Norsk Polarinstitutt og NORUT IT deltar som samarbeidspartnere i prosjekter innen jordobservasjon. Norske forskere yter også viktige bidrag som redaktører av sentrale internasjonale tidsskrifter innen romforskning. Nikolai Østgaard (Institutt for fysikk og teknologi, UiB) er Space Science -redaktør i Geophysical Research Letters fra Driftsrelaterte aktiviteter: I april 2010 besøkte programstyret Nansen senter for fjernmåling i Bergen. Styret fikk orienteringer om pågående prosjekter innenfor jordobservasjon og planer for fremtiden. Det ble presentert meget gode faglige foredrag av så vel studenter som fast ansatte. Divisjonsstyret for vitenskap godkjente i november 2010 ny programplan og videreføring av programmet i ny periode fra 2011 til Høydepunkter og funn Planck fullførte i 2010 den såkalte nominal mission og fortsetter nå i en utvidet driftsperiode, inntil kjølingen av instrumentene slutter å fungere. Programvare utviklet ved Institutt for teoretisk astrofysikk (ITA), UiO har vært helt avgjørende for de første resultatene fra Planck, som ble offentliggjort under et stort åpent møte i Paris 11. januar 2011 og samtidig publisert i form av 25 vitenskapelige artikler i Astronomy and Astrophysics. Dette er bare de aller første ikke-kosmologiske resultater, mens hovedresultatene først vil bli publisert i januar I disse første resultatene er det bl.a. ny viten om galaksehoper og forståelse av det gåtefulle spinnende støv som gir et viktig bidrag til mikrobølgestrålingen i Melkeveien og galakser få milliarder år etter Big Bang, som er innhyllet i støv som omformer lyset fra stjernene i dem til infrarødt lys. 4

5 Figur: Hele himmelen sett fra Planck, etter at den kosmiske bakgrunnsstrålingen er fjernet. Bildet viser alle ni frekvenskanalene som satellitten observerer i. FOTO: ESA/Planck Collaboration QUIET fullførte sine observasjoner av polarisasjon av den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen ved 40 GHz og 90 GHz. Dataene ved 40 GHz er ferdig analysert, parallelt i Oslo og Chicago, og publisert i en artikkel i The Astrophysical Journal. Allerede disse første resultatene setter meget sterke føringer for mengden av gravitasjonsstråling som ble dannet under Big Bang. Når også 90 GHz-dataene er ferdig analysert i løpet av 2011, vil resultatene være de som så langt setter de strengeste føringer for slik gravitasjonsstråling. Hans Kristian Eriksen, som arbeider på ITAs Planck-prosjekt, ble i 2010 ble tildelt et såkalt Starting Grant fra European Research Council for å gjennomføre forskningsprosjektet The anisotropic universe a reality or fluke? Prosjektets mål er å besvare et av de mest sentrale spørsmål i moderne kosmologi: Er egenskapene til universet de samme overalt, eller er de forskjellige fra sted til sted? Fra 2003 har man sett stadig flere, men for det meste svake, tegn på at universets egenskaper kan variere fra sted til sted. Hvis dette viser seg å bli bekreftet av nye og presise observasjoner kan dette måtte føre til at hele kosmologiens grunnlag må revurderes. Koronaen, som sees som et hvitt lysende slør omkring solen ved totale solformørkelser, har en temperatur på over en million grader, og deler av den kan komme opp i flere millioner grader. Et av de mest seiglivede mysteriene i studiet av solen er nettopp spørsmålet om hvorfor koronaen kan være så mye varmere enn overflaten, selv om vi vet at energien kommer fra midten av solen. De siste tiårene har en rekke teoretiske modeller vært foreslått for å forklare dette, men mangelen på detaljerte observasjoner har hindret framskritt. På bilder av solen med meget høy oppløsning kan man se fingre av relativt kjølig gass som blir skutt opp i koronaen fra lagene like over fotosfæren, disse kalles spicules. Oppvarming ved hjelp av spicules har aldri tidligere vært observert, og derfor har en sett bort fra deres rolle i koronaoppvarmingen. Forskere ved ITA har, sammen med amerikanske partnere, vist for første gang at en betydelig del av den kjølige spicule-gassen faktisk varmes til over en million grader og dermed er en viktig leverandør av varm gass til koronaen. Muligens er mengden gass som blir varmet opp i spicules tilstrekkelig til å kunne erstatte varme- og gasstapet som koronaen har gjennom stråling og solvind. Arbeidet ble publisert i Science 7. januar 2011 og ble presentert på tidsskriftets førsteside. 5

6 Det er velkjent at radiobølger forstyrres av nordlys og elektronskyer i polkalotten, men vi har fremdeles mangelfull innsikt i de mekanismene som skaper disse problemene. Operasjoner i åpent hav og i lufta med krav til GPS og kommunikasjonstjenester vil være spesielt utsatt for solstormer. ICI-serien av sonderaketter (Investigation of Cusp Irregularities) er designet ved Fysisk Institutt, UiO for å utforske nordlysets innvirkning på HF radiobølgesignaler. Svalbard er det eneste stedet i verden hvor man kan studere turbulente elektronskyer med radar og optiske observasjoner fra bakken, samtidig som raketter flyr gjennom dem disse skyene og gir detaljinformasjon. Målet er å utforske drivkreftene for turbulens og karakterisere forstyrrelsene under forskjellige geofysiske forhold. Det finnes i dag ingen modeller for varsling av GPS scintillasjons-forstyrrelser, og det er et stort gap mellom kunnskapsstatus og det faktiske kunnskapsbehovet for å utvikle operative romværtjenester. En god fysisk beskrivelse av fenomenet vil være nøkkelen til å forutsi hendelser og for å utvikle GPS-systemer som bedre kan takle romværforstyrrelser i våre nordområder. 6