SATELLITTER og DERES AVFALL satellitter side 1 solas atmosfære side 9 mørk materie side 17 stjernehoper side 23
nr. 13 2016 «Noen satellitter står stille på himmelen, andre farer over himmelhvelvet på få minutter.» Side 7 ACME side 1 satellitter side 9 solas atmosfære side 17 mørk materie side 23 stjernehoper side 27 svarte hull side 35 melkeveien side 46 galaksen
Skrevet av: Peder Qvale Snart er det ikke plass til flere satellitter rundt jorda Når satellittene «dør», altså går tomme for drivstoff, ødelegges eller ikke fungerer som de skal, slukkes de ned og fortsetter i samme bane som da de var aktive. Derfor har den europeiske romfartsorganisasjonen Esa lansert et program for å fjerne gamle satellitter og annet romsøppel.
Vitenskapsmenn vurderer nå faren for nye kollisjoner i rommet, etter at to satellitter fløy inn i hverandre 800 kilometer over Sibir.
verdensrommet Fylles opp: Nasa beregner at det finnes så mye som 500.000 biter med romsøppel rundt jorda vår. Det kan både føre til ulykker og gjøre det umulig å sende opp nye satellitter i fremtiden. Nasa beregner at det kretser 500.000 biter med romsøppel rundt jorda. Dette er alt fra gamle satellitter store som busser til små biter som skruer og bolter. Alle disse objektene, enten de er små eller store, kan skape store problemer for romstasjonene og satellittene som fremdeles opererer spesielt med tanke på at alle bitene flyr av gårde i hastigheter opp mot 28.000 kilometer i timen. Dermed er scenarioet som skisseres så dramatisk i filmen «Gravity» ikke så fjernt likevel. Her følger vi flere astronauter som havner i et krasjinferno uten like på grunn av romsøppel på avveie. Det er faktisk slik at satellitter allerede har kollidert med hverandre i virkeligheten. Egne rakettmotorer Oppskytingstempoet av satellitter er i dag så raskt at det i løpet av 50 år kan bli så mye skrot rundt jorda at det ikke vil bli plass til flere satellitter. Esa har derfor satt i gang prosjektet «Clean Space» for å finne måter å fjerne romsøpla på. Det er her norske Nammo kommer inn i bildet. Forsvarsleverandøren har gjennom flere tiår produsert rakettmotorer som bruker selskapets egenutviklede motorteknologi. Om kort tid kan det komme et regelverk som pålegger alle nye satellitter som veier over 1000 kilo å ha små rakettmotorer om bord som kan skyve dem ut av bane når de en gang slutter å fungere. «I oktober i fjor eksploderte et brukt, russisk rakett-trinn, og resulterte i en sky av omtrent 500 større vrakbiter i bane rundt jorden. Det skjedde i mellom 250 og 500 kilometers høyde.» 3 acme 11/2016
verdensrommet Nå vil den europeiske romfartsorganisasjonen Esa gjøre noe med problemet. Norske Nammo er med på laget. Nytt drivstoff Esa har i første omgang bedt Nammo ta frem et drivstoff som ikke skaper nye, små partikler i form av metalloksider under forbrenningen. I tillegg skal drivstoffet tåle å ligge i dvale i 10 15 år om bord på satellittene. Da kommer det godt med at selskapet allerede har lang erfaring med slike drivstoff fra sine raketter til militære formål. Problemet for dagens raketter er nemlig at de slipper ut store mengder synlig røyk, noe som ikke akkurat er gunstig under militære operasjoner. Denne røyken kommer fordi det energirike drivstoffet inneholder aluminium, som på grunn av sin høye forbrenningstemperatur avgir høy energi. Under forbrenningen vil aluminiumet i drivstoffet omdannes til aluminiumsoksid, som er det samme materialet vi finner i sandpapir. Det er partikler av aluminiumsoksid man ikke vil etterlate der oppe. Partikler så små som malingsflak kan skade instrumenter, vinduer og solcellepaneler på grunn av farten gjennom rommet. Nammo og Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har utviklet flere slike drivstoff uten aluminium som ikke produserer røyk eller partikler. En ulempe med å fjerne aluminiumet er imidlertid at energiinnholdet går ned. Med støtte fra doktorgradsarbeidet til Eva Landsem, som fant ut hvordan man kunne ta i bruk et nytt oksidasjonsmiddel, har Nammo og FFI klart å utvikle et drivstoff som får et høyt energiinnhold uten aluminium. Nammo er dermed den første i verden til å ha et slikt drivstoff. Produksjonen starter på Raufoss i løpet av året. Egne motorer Nammo har satt fem ingeniører i sving for å se på dette i omtrent det neste året. De skal blant annet finne ut hvordan det kan passe inn en motor som skal veie lite, tåle ekstreme temperatursvingninger og kosmisk stråling. Når dette arbeidet er gjort, skal Esa dele ut neste kontrakt på en demonstrasjonsmotor. Den håper selvfølgelig Nammo å kapre. Rakettmotorene vi lager for forsvarsindustrien oppfattes som svært små av romindustrien. Men, det er her vi er ekspertene. Vi konkurrerer ikke på store oppskytningsraketter, det har vi ikke Overfører teknologi: Nammo har lang erfaring med utvikling av drivstoff og motorer til raketter som brukes til militære formål. Nå kan teknologie ne overføres til rombransjen. Foto: Nammo mulighet til, men vi er en interessant partner når man snakker om spesialmotorer som disse, sier teknologidirektør Onno Verberne i Nammo til Teknisk Ukeblad. Kompakte motorer Teknologidirektøren ser for seg at motorene i ferdig stand vil veie litt over 35 kilo per stykk og ha en skyvkraft på mellom 200 og 500 newton, noe som tilsvarer kraften som kreves for å løfte en vekt på rundt 50 kilo. Motorene vil bli plassert i hvert hjørne av satellitten, som typisk betyr at det blir fire motorer på hver. Det kan også bli satt på flere, avhengig av hvor tung satellitten er. Motorene blir liggende i dvale til satellitten har nådd slutten av sin levetid eller slutter å virke. Når de så settes i gang etter 10 15 år, brenner de i alt fra 30 sekunder til to minutter for å skyve satellitten rolig ut av bane og ned til jorda for å forbrenne på en kontrollert måte i atmosfæren. Vi har allerede bra kompetanse på dette og våre fabrikker er skreddersydd for å produsere relativt små motorer. Det å lage bare én slik motor hvert femte år er ikke interessant for oss, men her kan vi få et produksjonsvolum på mellom 150 200 motorer i året. Det vil sikre god kvalitet og gjøre oss konkurransedyktige på pris, forteller teknologidirektør Verberne. acme 11/2016 4
verdensrommet De går i bane rundt vår egen planet, sola eller andre himmellegemer, og er øynene våre på himmelen - rettet både innover mot jorda og utover mot verdensrommet. Satellitter brukes til mange formål. Mange er vendt utover fra jorda, og noen går i bane rundt andre himmellegemer, som sola, månen og Mars. Foto: Shutterstock. ENVISAT overvåker miljøet i nord, og er Europas største satellitt. Den overvåker hav, land, luft og is og registrerer blant annet algeoppblomstring og oljesøl på havet. Foto: Esa MetOp-satellittene gir fantastiske bilder av værsituasjon en i Europa. Dataene sendes til en bakkestasjon på Svalbard. Her er den første satellitte n under bygging. Foto: Eumestat/C. Mériaux Ulike slag Satellittenes bane er rund eller avlang. Satellitter som kretser i en høyde på nesten 36 000 kilometer over bakken, kalles for geostasjonære satellitter. De sirkler rundt jorda akkurat like fort som jorda snurrer, og ser derfor ut som de står stille på himmelen. Polarbanesatellitter kretser slik at de krysser polene. Mange jordobservasjonssatellitter går i slik bane, for eksempel NOAA-satellittene, som kretser 705 km over bakken og bruker 99 minutter på én runde rundt jorda. Lavbanesatellitter kretser like over jordatmosfæren. Mange forskningssatellitter som peker utover mot verdensrommet, har en slik bane. En av disse er romteleskopet Hubble, som kretser 610 km over bakken med en rundetid på 97 minutter. Utstyret i orden Satellitter flyr ikke for egen maskin, men må plasseres i bane. Noen haiker med romfergene, mens andre skytes opp med egne bæreraketter som faller ned i havet etter at brennstoffet er oppbrukt. Hver satellitt har spesielle instrumenter om bord, som den bruker til å utføre oppgavene sine. Satellitter som studerer universet, har for eksempel et teleskop. Værsatellitter har kameraer som registrerer skybevegelser. I tillegg har satellittene datamaskiner om bord som bearbeider data og kommuniserer med jorda. De fleste satellitter styres fra et kontrollsenter på jorda, men mange av oppgavene utføres automatisk. I løpet av de 50 årene siden Sputnik 1 ble sendt opp, har satellittene fått stadig bedre instrumenter og kraftigere datamaskiner om bord. Mange formål Satellitter brukes til mange formål. Forskningssatellitter samler inn data til vitenskapelig analyse. Mange er vendt utover fra jorda, og noen går i bane rundt andre himmellegemer, som sola, månen og Mars. Værsatellitter registrerer vær og værmønstre og hjelper meteorologene å spå været. Kommunikasjonssatellitter overfører radio- og fjernsynssignaler eller telefonsamtaler fra ett sted til et annet. De er ofte plassert i høye geostasjonære baner. Navigasjonssatellitter er forbundet i nettverk, og når en mottaker på bakken får signaler fra flere slike satellitter samtidig, kan den regne ut hvor den befinner seg.militære satellitter brukes til mangt - alt fra kommunikasjon, navigering og værmelding til spionasje. Noen spionsatellitter registrerer når raketter blir avfyrt, mens andre følger forflytningen av skip på havet og militærutstyr på landjorda. Jordobservasjonssatellitter brukes til å kartlegge og holde øye med jordas ressurser og stadig skiftende forhold. De kan for eksempel brukes til å finne bestemte jordarter, mineraler eller arkeologiske levninger, identifisere forurensningskilder, overvåke spredningen av sykdommer i avlinger, eller registrewre virkningene av global oppvarming. Noen kan til og med følge dyr eller fugler på vandring. 5 Acme 11/2016
verdensrommet Satelitt betyr ledsager. Den har fått dette navnet fordi den beveger seg rundt andre legemer. Månen vår er derfor en satelitt. Norsk forskning ENVISAT, også kalt Miljøvaktbikkja i verdensrommet, er Europas største satellitt. Den er viktig for overvåkningen av miljøet i nord. Den overvåker hav, land, luft og is og registrerer blant annet algeoppblomstring og oljesøl på havet. Norske bedrifter laget viktige deler både til ENVI- SAT og til bæreraketten den ble skutt opp med. Norske forskere har også vært med på utviklingen av de tre MetOp-satellittene. Den første ble skutt opp i juni 2006. Dette er verdens største værsatellitter, som vil gi fantastiske bilder av værsituasjonen i Europa - særlig i Norge. Alle dataene fra satellittene sendes til en bakkestasjon på Svalbard. Disse dataene vil kunne gi et tidligere varsel om ekstremvær og naturkatastrofer. Svalbard tar også imot all informasjon fra solsatellitten Solar B, som ble skutt opp fra Japan i 2006. Fra sin bane 600 km over bakken samler satellitten inn data om solatmosfæren. Dataene blir sendt til Universitetet i Oslo, der de blir analysert og lagret. Satellittjakt Noen satellitter står stille på himmelen, andre farer over himmelhvelvet på få minutter. Satellitter er synlige når de reflekterer sollyset. Hvor sterkt de skinner, er avhengig av størrelsen, overflaten og hvor høyt de kretser. Noen hundre av dem skinner sterkt nok til at de kan sees med det blotte øye. Den internasjonale romstasjonen ISS og romfergene, som kretser i en høyde på knapt 400 km, er blant de mest lyssterke. De nye Iridium-satellittene har en speilblank overflate. De sterkeste lysglimtene fra dem kan være 100 ganger mer lyssterke enn Venus. Norske satellitter Norske AIS-satellitter holder øye med skipstrafikken i norske og internasjonale farvann. Det gjør satellitten ved å fange opp Automatic Identification Signals (AIS), som forteller om et skips posisjon, fart og retning. AIS er et system som skal forhindre kollisjon mellom skip, og alle fartøy over 300 bruttotonn er pålagt å ha systemet om bord. Den norske AISSat-1 var den første satellitten til å detektere AIS i sann tid fra polar bane. Satellitten ble skutt opp 12. juli 2010 fra India. AISSat-1 er bare 6 kilo tung og 20 x 20 x 20 centimeter stor. Den var først og fremst ment som en teknologitest for å vise at det var mulig å utføre AIS fra rommet, men satellitten har gjort en så bra jobb at den også har fungert som en operasjonell satellitt. Nå, lenge etter sin beregnede levetid, begynner instrumentene imidlertid å skrante. De gode erfaringene med AISSat-1 førte til bygging av en tvilling, AISSat-2, som ble skutt opp 8. juli 2014. AISSst-3 skal etter planen i bane i mai eller juni i 2016. Resultatet av en idédugnad AISSat-konseptet oppstod under en idédugnad våren 2005 der Norsk Romsenter inviterte norske 7 acme 11/2016
verdensrommet Satellittene AISSat-1 og AISSat-2 holder øye med skipstrafikken i norske og internasjonale farvann. forskere til å foreslå innholdet i en liten nasjonal satellitt. På det tidspunktet hadde den teknologiske utviklingen nådd et punkt der selv veldig små satellitter kunne gjøre nyttige oppgaver. «Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) hadde hatt to forprosjekter på små satellitter, men de hadde ikke blitt realisert. I tillegg var to veldig små norske studentsatellitter også under bygging.» Det hadde også blitt gjort grundige analyser av signalmiljøet til AIS-frekvensen rundt om på kloden. De tydet på at rombasert AIS ville fungere bra, spesielt i nordområdene. Siden begge studentsatellittene hadde AIS-mottaker ombord, var det kjent at et AIS-instrument kunne gjøres lite nok til å settes på en liten satellitt, og FFIs forslag om å lage en AIS-satellitt valgt som prosjekt. En del av nordområdesatsingen I denne perioden arbeidet den norske regjeringen med en satsing på nordområdene. Etter hvert ble AISSat-prosjektet en del av denn e områdesa tsi n- gen. P rosjektet ble realisert som et samarbeid mellom tre etater; Norsk Romsenter, Kystverket, og FFI, samt to norske bedrifter; Kongsberg Seatex og KSAT. Selve satellittplattformen ble kjøpt fra Canada. Kystverket og andre etater bruker AIS dataene for en rekke formål; innen fiskerioppsyn, miljøkriminalitet (oljesøl), kartlegging av trafikken acme 11/2016 8