Årsrapport 2005 Innledning Navn på programmet: Romforskning Programmets 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. Romforskning er et grunnforskningsprogram innenfor feltene astro- og romfysikk. Programmet fortsetter rekken av romforskingsprogrammer 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 Scientific Association (EISCAT) og Nordic Optical Telescope (NOT). Engasjement i større prosjekter, som deltakelse i satellitter, raketter eller bakkebaserte teleskop gjennom internasjonalt samarbeid, er sentrale elementer for programmet. De to 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. Virkeperiode: 2003 2010 Økonomi Programmets finansieringskilder: UFD Disponibelt budsjett i 2005: 12,3 mill. kroner Forbruk i 2005: 12,4 mill. kroner Aktiviteter Viktigste aktiviteter i 2005 Programmet hadde svakt økte midler fra året før, men likevel måtte over 75% av søkte beløp for dette året bli avvist. Fordelingen på fagfelt av de innvilgete søknader må sies å stemme godt overens med programmets målsetting. Programstyret la som før vekt på å sikre rekrutteringen. Det var imidlertid bevilget flere stipendiatstillinger fra tidligere år, som enda ikke hadde avsluttet sine prosjekter, og det var derfor ikke mulig å tilsette så mange nye kandidater. 6 doktorgradsstipend var løpende forpliktelser dette året (4 kvinner og 2 menn), i tillegg ble det bevilget 2 nye (1 mann, 1 kvinne). 3 nye postdoc-stipender ble innvilget, mens to tidligere postdoc-stipendiater fortsatte (alle menn). Blant doktorgradsstipendiater er det mer enn 50% kvinner, mens for prosjektledere og postdoc-stillinger er det fortsatt en totalt mannlig dominans. Det legges vekt på at prosjektene skal inneholde formidlingstiltak, blant annet gjennom hjemmesider 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 universitetene i Oslo, Bergen og Tromsø, samt Forsvarets Forskningsinstitutt. I april besøkte programstyret Universitetsstudiene på Svalbard (UNIS) og EISCAT Svalbard Radar, begge i Longyearbyen, og styret fikk orienteringer om fremtidsstrategier og arbeidet der. Det ble presentert foredrag av så vel studenter som fast ansatte ved institusjonene, og behovet for en ny Nordlysstasjon i Adventdalen ble diskutert (bygging av denne er nå startet, og stasjonen forventes innviet høsten 2006). Nøkkeltall, aktiviteter i 2005 Antall prosjekter: 25, hvorav 9 nye i 2005 Antall dr.grads.stipendiater: Totalt 8, herav 5 kvinner Antall postdoktorstipendiater: Totalt 5, herav ingen kvinner Administrasjon Antall møter i programstyret i 2005: 2 Administrative kostnader i 2005: 422 000 kroner Resultater Høydepunkter og funn Verdens mest produktive solteleskop ble skutt opp 2. desember 1995. I ti år har SOHOobservatoriet svevd i evig solskinn 1,5 millioner km fra jorda og vært forskernes viktigste kilde til ny kunnskap om sola. Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo, har vært viktige ved flere av de sentrale vitenskapelige prosjektene på SOHO. I tillegg har norsk industri levert varer og tjenester til SOHO for mer enn 80 millioner kroner. Når aktiviteten på sola er på sitt voldsomste, med gass som slynges millioner av kilometer ut i rommet, merker vi det på jorda. Nordlyset blir flottere, satellittene blir stillere, og av og til helt slått ut, strømmen kan forsvinne og duene får problemer med å finne veien hjem. Observasjonene fra SOHO setter forskerne i stand til å varsle gassutbruddene før de når jorda. Satellittene kan settes i sikkerhetsmodus, navigasjonssystemene får forsterkninger og strømnettet blir lavere belastet. En av de viktigste oppgavene for solforskerne fremover blir å forstå prosessene på sola så godt at de kan varsle de tidlige fasene av en solstorm. For astronauter på vei til månen eller Mars kan dette bety liv eller død. Kreftfaren ved enkelte solstormer er rekordhøy, og en tidlig varsling betyr at astronautene kan komme seg i sikkerhet før partiklene treffer dem. http://www.romsenter.no/artikkel.cfm?aid=9&bid=10&oid=532 Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitet i Oslo deltar også i det japanske satellittprosjektet Solar-B som skal skytes opp i 2006. Hovedmålet med dette eksperimentet er å videreutvikle vår forståelse av den ytre solatmosfæren og spesielt koblingen mellom den 2
magnetiske finstrukturen ved solens overflate, fotosfæren, og dynamiske prosesser som skjer i de høyere lagene, dvs i koronaen. Det norske bidraget er i form av programvare for visualisering og analyse av de vitenskapelige data fra satellitten. I tillegg skal data leses ned på Norsk Romsenters 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. Dette er en av de største kontraktene noensinne fra ESA til norsk industri og forskning (ca 8 millioner euro, drøyt 60 mill kroner, over seks år). Norge får via sitt bidrag full tilgang på data fra alle instrumentene på Solar-B på lik linje med forskere fra de andre bidragsyterne. http://www.astro.uio.no/ita/nyheter/solarb_1005/solarb_1005.html Solen er en enorm kule av superhet gass. I midten er temperaturen helt oppe i 16 millioner grader, og utover mot overflaten synker temperaturen gradvis og når ned i 6000 grader på overflaten. Men videre utover i atmosfæren, stiger temperaturen dramatisk! Ytterst i koronaen, Solens ytre atmosfære, når temperaturen opp i et par millioner grader! Det blir som om luften rundt en lampe skulle vært varmere enn lampen selv! En populær teori for å forklare opphetingen av den nedre atmosfæren (kalt kromosfæren) er at energien overføres via høyfrekvente lydbølger med perioder på 20-100 sekunder som dannes i lagene under overflaten til Solen. Slike bølger er svært vanskelige å oppdage på grunn av høyfrekvente forstyrrelser i Jordens atmosfære. Signalet blir smurt ut fordi bølgene er dannet i et svært utstrakt område og blir dessuten dempet på vei opp gjennom solatmosfæren. Dette gjør at man ikke har klart å bevise teorien ved hjelp av observasjoner. Forskere ved Institutt for teoretisk astrofysikk (UiO) har brukt kraftige datamaskiner til å simulere Solens atmosfære ved hjelp av meget avanserte dataprogrammer for å bestemme hvor mye energi disse bølgene kan overføre til kromosfæren. Det viser seg at energimengden er bare en tiendedel av den som trengs for å balansere strålingstapet i kromosfæren. Dette betyr at de høyfrekvente lydbølgene ikke alene kan stå for oppvarmingen av solens kromosfære i områder med lite magnetfelt. Dermed torpederes den for tiden mest populære teorien, og en annen teori må til for å forklare dette merkelige fenomenet. http://www.astro.uio.no/ita/nyheter/nature_0605/nature_0605.html For første gang i historien kan vi se hva som faktisk skjer når solens magnetfelt møter jordas magnetfelt, og nordlys på jordens dagside oppstår både på den nord- og sørlige jordkule samtidig. Dette kalles cusp-nordlys. Tidligere har man brukt geometriske beregningsmodeller og målinger fra den nordlige halvkule for å forklare hvordan cusp-nordlys oppstår. Ved hjelp av to satellitter (IMAGE og Polar) har Nikolai Østgaard fra Institutt for fysikk og teknologi ved Universitetet i Bergen sammenliknet virkelige bilder både i nord og sør og derved kunnet teste de geometriske modellene mot observasjonene. Dette studiet viser hvordan energioverføring fra solvinden på jordens dagside kontrolleres av retningen på solens magnetfelt i forhold til jordens magnetiske dipolakse. http://www.ift.uib.no/romfysikk/research/projects/image/index.php?page=3_ IMAGE_research2_cusp&id2=IM4&id3=IM42 En forskergruppe bestående av medlemmer fra Institutt for teoretisk astrofysisk institutt (UiO), Max-Planck-instituttet i Tyskland og NASA/JPL i USA har gjort en forbløffende oppdagelse basert på studier av ujevnheter i den kosmiske mikrobølgebakgrunnsstrålingen, med data fra den amerikanske WMAP-satellitten: Universet ser ut til å vri på seg! Disse resultatene, som viser uventede forskjeller mellom den nordlige og sydlige halvkule, har vakt stor internasjonal oppmerksomhet. En mulig forklaring er en anisotrop universmodell. Dette strider imot standardmodellen for universet og har således vakt stor interesse. 3
http://www.astro.uio.no/ita/nyheter/universvri_0905/universvri2_0905.html http://www.astro.uio.no/ita/nfr_prosjekter/lilje/planck.html Norske forskere ved fra Institutt for teoretisk astrofysisk institutt (UiO) har brukt NOT til å studere hvordan massen er fordelt i galaksehoper ved hjelp av såkalt gravitasjonslinsing. Dette er en metode som måler "all" masse i hopen, både lysende og mørk masse. De norske forskerne har sammenlignet sine metoder med andre metoder gjennom et stort internasjonalt samarbeidsprosjekt og anvendt disse til å sammenligne massebestemmelser fra røntgenstråling med massebestemmelse fra gravitasjonslinsing. Man har også deltatt i internasjonalt samarbeid for fotometri av stjerner som har meget spesielle endringer i lysstyrke. Disse er avhengig av god tidoppløsning og dekning, som oppnås ved å anvende en rekke teleskoper rundt jorden samtidig. Karianne Holhjem fra Universitetet i Oslo har fått tildelt Synnøve Irgens-Jensen Distinguished Student Research Fellowship ved NOT for å arbeide med disse problemstillingene. http://www.astro.uio.no/ita/nfr_prosjekter/hdahle/project.html http://www.not.iac.es/general/contact.php?s=28_ Den europeiske romsonden Rosetta er på vei mot komet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Målet med denne jakten på en ørliten kometkjerne er å gi oss svaret på hva kometer er og hvor vannet og livets byggesteiner kom fra. Sonden skal nå inn i en fase der den øker hastigheten ved nærpasseringer av Jorden og Mars. Den første var med Jorden i mars 2005, den neste med Mars i mars 2007, deretter med Jorden igjen i november 2007 og november 2009. Deretter går den i dvale for å spare strøm fram til møtet med kometen i mai 2014. Den vil da kartlegge kometen for å finne det beste landingsområdet og så landsette landeren i november 2015. En forskningsgruppe ved Institutt for Teoretisk Astrofysikk deltar i dette prosjektet som en del av Rosetta Radio Science Investigations (RSI) teamet som blant annet har ansvaret for baneberegning og navigasjon for romsonden. http://www.astro.uio.no/ita/artikler/tema/rosetta/rosetta.html Ny EISCAT samarbeidsavtale er inngått fra 1. januar 2007, deriblant med Kina som fullverdig medlem. Norge har vedtatt å doble sin årlige medlemsavgift til EISCAT fra og med 2007. Forskningsmiljøer både ved universitetene (UiO, UiB, UiT, UNIS) og Forsvarets Forskningsinstitutt er aktive brukere av EISCAT-fasilitetene i Nord-Skandinavia og på Svalbard. Det er sterkt behov for oppgraderinger på radarene på fastlandet dersom EISCAT fortsatt skal være ledende innen feltet, og det mest ambisiøse og vitenskapelig sett beste alternativet inkluderer ny fasestyrt sender/mottaker og to nye mottakere. Det nye radarsystemet vil oppnå vesentlig høyere oppløsning i både tid og rom. Dette gjør det mulig å studere meget små nordlysstrukturer, "nordlysnåler" og oppnå detaljert informasjon om tynne lag i atmosfæren som reflekterer radarsignalene. Et interferometer system ved EISCAT Svalbard-radaren med flere mindre antenner ved siden av de to store som allerede finnes er nå montert og testingen er i gang. En full forståelse av hvordan nordlyset dannes er neppe mulig uten kunnskap om mekanismene bak disse nordlysnålene. http://www.eiscat.com/about.html 4
Resultatindikatorer for 2005 Avlagte doktorgrader: 2 Antall vitenskapelige publikasjoner: 91, derav 34 artikler i vitenskapelige tidsskrifter med refereeordning, 12 publiserte foredrag og 45 andre rapporter Annen publisering/formidling: 13 allmennrettede formidlingstiltak/oppslag i media Samlet vurdering og utfordringer framover Samlet vurdering av framdrift, måloppnåelse og nytte. Programmet har oppfylt sitt mål om antall årsverk i forskerutdanning og også oppfylt intensjonene med å bedre kvinneandelen. Publiseringsaktiviteten ligger på et høyt og tilfredsstillende nivå, selv om det er variasjoner. Programmet har også dette året bidratt til å støtte oppbyggingen av instrumenter til ESAs satellitt PLANCK, utviklet ved Kongsberg Defence & Aerospace. Programmet har mange doktorgradsstipendiater, og to av disse avla doktorgrad i løpet av 2005. Det forventes en sterk økning i avlagte doktorgrader når mange av stipendiatene vil avslutte i løpet av de nærmeste årene. Selv i tider med lavere søkning til realfagstudier er det relativt god rekruttering til studier innen rom- og astrofysikk. Totalandelen stipendiater (dr. grad og postdoc) ligger godt over målsettingen på fem til åtte årsverk, og kvinneandelen på en tredjedel er oppnådd for 2005. Delmålene som er satt for programmet må i høy grad kunne sies å være oppnådd. Under ESAs vitenskapsprogram har norske forskere deltatt i satellittene SOHO, Cluster, Rosetta, Cassini og PLANCK, samt på den japansk-europeiske SOLAR-B. Norske firmaer som Kongsberg Defence & Aerospace har oppnådd kontrakter for bygging av instrumenter som leveres i forbindelse med prosjektdeltakelsen. 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 i også stor grad det nordiske teleskopet NOT på Kanariøyene. Eksempler på direkte nytteverdi av denne forskningen ligger i forståelsen av effekten Sola har på klimaet og påvirkning på elektriske systemer i satellitter og på bakken, radiokommunikasjon og navigasjonssignaler av sol- og geomagnetiske stormer ( romværet ). Publiseringsvirksomheten er gjennomgående høy med sterk vekt på allmennrettet formidling astronomi og romfysikk har fortsatt sterk appell til et bredt publikum, ikke minst unge mennesker. Utfordringer framover Norges forskningråd har i løpet av 2004-2005, i nært samarbeid Norsk Romsenter og på oppdrag av UFD og NHD, kartlagt behovene og mulighetene innen forskning som utnytter rommet (jordobservasjon og fjernmåling; forskning i vektløs tilstand; utforskning av verdensrommet). Dette arbeidet ble forankret i en dialog med berørte departementer, etater og forskningsinstitusjoner og har resultert i rapporten Visjon 2015 Rom for forskning, der det tas til orde for en vesentlig økt satsing på romforskning i Norge på et av tre alternative nivåer et middels godt nivå vil være på 96 mill kroner årlig. Basert på denne utredningen har Forskningsrådet fremmet forslag om et nytt romforskningsprogram fra 2007, hvis innhold 5
og budsjett skal gå langt utover det nåværende programmet. Målet er at innenfor forskning som bruker rommet skal Norge innen år 2015 være blant de land som: Best utnytter sine forskningsmessige fortrinn innen romvirksomhet Er ledende innen utvalgte romforskningsområder av internasjonal betydning Har best tilgang på relevant informasjon fra rommet Gjennom forskning har den beste samfunnsintegrasjon av rominformasjon Planer for 2006 Støtte til prosjekter med deltagelse i ESAs vitenskapsprogram, EISCAT og NOT vil videreføres, og rekruttering med høy andel kvinner er fortsatt prioritert innsatsområde. Programstyret vil samle inn og behandle søkerinstitusjonenes strategiske planer som ledd i sine prioriteringer for 2006 og videre år. I tråd med forslag fra NHD og UFD vil Norges forskningsråd i samarbeid med Norsk Romsenter bearbeide på bred front forslagene i rapporten Visjon 2015 i løpet av 2006, i videre dialog med de berørte sektordepartementer og forskningsmiljøer og gjennom ulike interne prosesser. Departementene vil holdes informert om videre opplegg, og man vil gi anbefalinger om videre satsing i en prioritert sammenheng. 6