– Det var som å skru på lyset

13. juli 2010

Kl. 10.56 begynner små røde piler å dukke opp på en skjerm hos Kystverket. En livesending fra norske farvann har startet.

Skjermdump: Kystverket
Skip utenfor Tromsø

De røde pilene er skip.

Dataene kommer fra den norske testsatellitten AISSat-1, som ble skutt opp to dager tidligere. Det er en revolusjon for dem som holder øye med hva som skjer i norske farvann.

Foto: Shutterstock
Skip utenfor Tromsø

Norske mikrosatellitter gjør skipstrafikk tryggere og kan hjelpe oss med å avdekke ulovlig fiske, smugling og miljøkriminalitet. Dette er historien om hvordan de ble til.

Rundt årtusenskiftet var verdensrommet i stor grad forbehold teknologiske og økonomiske stormakter. Store, tradisjonelle satellitter kostet flere milliarder kroner. Selv ganske små satellitter kunne koste flere hundre millioner kroner. 

Så skjedde det noe. I løpet av få år klarte Norge å utvikle egne, små, billige og skreddersydde satellitter som går i polare baner. Den første ble utviklet for bare 28 millioner kroner, noe som vakte oppsikt internasjonalt.

I 2010 ble den første norske mikrosatellitten skutt opp. AISSat-1 skulle teste ut ny teknologi for havovervåking og hadde en forventet levetid på tre år.

AISSat bruker 1,5 time på en runde rundt jorda og passerer nordområdene 15 ganger i døgnet.

Satellitten fanger opp signaler fra skip i områder som ikke kan sees av mottagere på land.

Kystverket, Forsvaret, politiet, Fiskeridirektoratet, Hovedredningssentralen og Tollvesenet har nytte av dataene fra satellitten. 

Satellitten fungerer fortsatt, åtte år på overtid, og har nå fått selskap av fire andre norske mikrosatellitter. Flere er på vei.

Men de norske mikrosatellittene fikk en trang fødsel. 

Det første prosjektet ble slaktet

FFIs arbeid med å utvikle en småsatellitt for maritim overvåking startet i 1998. Samme år hadde Forsvaret tatt i bruk radarbilder fra satellitt i maritim overvåking. Men disse dataene var kjøpt inn og satellitten var ikke under norsk kontroll. 

– Vi hadde sett at eksperimentering med småsatellitter til kommunikasjon og forskning ga lovende resultater internasjonalt, sier forskningsleder Richard Olsen ved FFI.

– Vi visste også at jordobservasjonssatellittene på den tiden hadde begrenset dekning i de store havområdene Norge skal forvalte.

Kunne Norge utvikle sin egen overvåkingssatellitt som fanget opp skipsradarsignaler og ga Forsvaret bedre dekning i nordområdene? FFI startet en mulighetsstudie. Prosjektet fikk navnet NSAT-1.

Mulighetsstudien ble presentert i forbindelse med forsvarssjefens Militærfaglig utredning i 2003. Til tross for støtte fra mange i Forsvaret, ble satellitten ikke anbefalt av Forsvarssjefen. Det skyldtes i stor grad prislanslaget på over 300 millioner kroner. Allerede året etter satte regjering og storting foten ned for utviklingen av en slik militær satellitt.
 

«Slik kapasitet er for kostbar til at det kan etableres nasjonal kapasitet på en måte som tilfredsstiller operative behov. …. Det vil følgelig ikke bli utviklet nasjonal militær satellittkapasitet, og alle forberedelser knyttet til en slik utvikling termineres umiddelbart.»

St.prp. nr. 42 – Den videre moderniseringen av Forsvaret i perioden 2005 – 2008.

– Det var jo en nesestyver, minnes Richard Olsen. 

Løsningen ble at FFI fortsatt i et sivilt spor.

– Mens vi jobbet med NSAT ble det klart at et automatisk identifikasjonssystem (AIS) snart ville bli påbudt for alle store fartøyer. Dermed gikk vi i gang med å vurdere om AIS-meldinger kunne fanges opp fra en liten satellitt i lav jordbane for å gi et bilde over skipstrafikken i norske farvann.

 

Automatisk identifikasjonssystem (AIS)

AIS er et antikollisjonshjelpemiddel som er innført av FNs sjøfartsorganisasjon IMO for å øke sikkerheten for skip og miljø, samt forbedre trafikkovervåking og sjøtrafikktjenester

Siden 2006 har skip over 300 tonn eller med mer enn 12 passasjerer vært pålagt å bruke AIS-sender.

Kystverket etablerte i februar 2005 et landbasert nettverk på 44 AIS basestasjoner i Norge, inkl. Bjørnøya, Hopen og Svalbard samt enkelte offshore installasjoner.

Kystverket distribuerer trafikkinformasjon basert på AIS til norske brukere og utveksler slik informasjon med andre land.

5. april 2005 la FFIs Bjørn Narheim frem forslag om en AIS-satellitt for overvåkning av nordområdene for styret i Norsk Romsenter.

Resten er historie. 

DSC_6644.jpg
Bjørn Narheim.

Norsk Romsenter ga økonomisk støtte til utvikling og testing av ulike løsninger. Kongsberg Seatex utviklet et forslag til en programmerbar AIS-mottager. I 2008 inngikk Norsk romsenter, Kystverket og FFI en samarbeidsavtale for å få satellitten ferdig utviklet. Budsjettet var 28 millioner, inkludert oppskyting og tre års operasjoner.

8. juli 2010 ble satellitten skutt opp fra India. Et par dager senere begynte den å levere AIS-meldinger. 

Daværende handels- og næringsminister Trond Giske ble revet med og lot seg inspirere av Neil Armstrong i forbindelse med oppskytingen.

– Det er en liten satellitt, men et stort skritt for norsk romfart.
 

Bygget med «bildeler»

– Da forskerne ved FFI kom med forslaget om å lage en liten havovervåkingssatellitt skjønte vi med en gang at det er en veldig god ide, sier Terje Wahl, avdelingsdirektør i Norsk Romsenter.

– Prosjektet viste oss at det er mulig å utvikle egne skreddersydde satellitter til en overkommelig pris.

DSC_62537.jpg
Fra bygging av AISSat-1. Nyttelasten er norsk, men selve satellitten ble bygget i hos University of Toronto Institute for Aerospace Studies Space Flight Laboratory (UTIAS-SFL) 

Mikrosatellitter går i lav jordbane og opererer i et snillere miljø – dermed må de ikke gjennom den samme grundige romkvalifiseringen som må til for satellitter som skal tåle høye stråledoser over lang tid. 

Den lave byggekostnaden skyldes blant annet at AISSat1 er bygget med komponenter fra IKT- og bilindustrien. Der er det strenge kvalitetskrav men et stort produksjonsvolum.

Mikrosatellitter bruker også systemer som er enklere å teste og feilsøke. Det sparer både tid og kostnader, og resulterer i mer funksjonelle satellitter.

– Et paradigmeskifte

Norge var tidlig ute, men er ikke alene om å sende opp mikrosatellitter. I dag har Kystverket tilgang til data fra omkring 100 AIS-satellitter gjennom sitt internasjonale samarbeid. At vi har egne satellitter gjør oss til en mer attraktiv samarbeidspartner og lar oss utveksle data med andre. 

AIS-mottageren Kongsberg Seatex har utviklet er blitt et kommersielt produkt bedriften tilbyr på  verdensmarkedet. 

– Utviklingen av disse satellittene har gitt oss en nasjonal kompetanseheving i industrien og ved institutter som FFI, mener Frank Udnæs, avdelingsdirektør i Norsk Romsenter.

– Tidligere har norske bedrifter utviklet enkeltkomponenter som er blitt brukt i rommet. Nå står vi for en større del av verdikjeden der vi både bygger og utvikler satellitter selv. Det har vært et paradigmeskifte.
 

Stort potensial for bruk i Forsvaret

Forsvaret bruker satellittdata til generell overvåking, og sammenstiller AIS-data med annen informasjon de henter inn.

– De to første driftsårene med AIS var som å slå på lyset ute i Barentshavet og Norskehavet, sier oberstløytnant Eirik Ludvigsen ved Forsvarets operative hovedkvarter (FOH).

– Siden den gang har det kommet flere kommersielle polare satellitter, men det er viktig for Norge at vi har kontroll på noen satellitter selv. I en krise vet du aldri om du kan få data fra kommersielle leverandører,

Ludvigsen har vært en av talsmennene for å ta i bruk satellitter i Forsvaret. Han mener mikrosatellitter vil ha stor nytteverdi for Forsvarets operasjoner i framtiden.

AIS baserer seg på at skip vil bli sett. Men det er mulig å slå av AIS-transponderen eller manipulere signalet den sender ut. Ved å sette på flere typer sensorer på satellitter kan vi få bedre oversikt og gjøre det vanskeligere å lure systemet.

– Det vil også bety mye å få konstellasjoner av satellitter som gir bedre dekning i tid og rom. Da kan vi ikke bare finne objekter, men også følge dem med satellitter. Se for deg at kan se live «film» fra hvilket norsk havområde vi vil, når vi vil i en krise.

Skal se skip som ikke vil bli sett

I år ble på mange måter ringen sluttet. I april 2021 sendte Norge opp NorSat-3, en ny testsatellitt som skal kunne finne dem som ikke vil bli oppdaget.

NorSat-3 har en navigasjonsradardetektor. Det er  samme type sensor som ble foreslått på NSAT-1, satelittprosjektet som ble stoppet for nesten 20 år siden. NorSat-3 fanger opp signaler fra radarene som skip bruker for å navigere. Satellitten er finansiert av Forsvarsdepartementet (FD Space) og Norsk romsenter.

– Her kan du se – akkurat nå er NorSat-3 over Sør Amerika. Den er på vei nordover rett over kysten av Argentina, sier  forsker Reidar Lunde Lillestøl og peker. På skjermen foran ham er verdenshavene fulle av røde prikker. Det er AIS deteksjoner fra norske mikrosatellitter.

Reidar Lunde Lillestøl.JPG
Reidar Runde Lillestøl i FFIs Mission control center.

Lillestøl sitter i FFIs mission control senter. I månedene som har gått siden NorSat3 ble skutt opp har teamet jobbet med å lage et brukergrensesnitt som gjør det enkelt å styre satellitten.

I motsetning til AIS-satellittene, som ser store områder rett under seg, er NorSat3s radardetektor mer sneversynt. NorSat3 må få beskjed om nøyaktig hvor den skal se på hver passering.

– Radardetektoren ser bare et begrenset område av havet på en gang. Det er også begrensninger på hvor lenge den kan søke hvert døgn, fordi sensorene og systemet bruker så mye strøm at den ikke kan holde på 24/7.

Slik ser en overflyving med mirosatellitten NorSat-3 ut.

Satellitten har fått beskjed om å fange opp skipsradarsignaler i bestemt område, og har blikket festet her under hele passeringen.

Ønskekonsert

I portalen BarentsWatch får politi, Forsvar, Kystverket og Tolletaten AIS-data og annen informasjon om skipstrafikk samlet på ett sted.

Tanken er at brukerne i BarentWatch skal kunne legge inn ønsker om hvor NorSat-3 skal samle inn radar-data.

Hvis Forsvaret trenger data fra et bestemt område kan NorSat-3 levere svar innen et par timer.  På sikt kan det bli aktuelt med en konstellasjon NorSat-3 satellitter for å øke kapasiteten. Da vil vi være ett steg nærmere oberstløytnant Ludvigsens drøm om livsending fra havet.

Fremtiden

FFI har i dag ca. 20 årsverk som jobber med ulike satellittprosjekter. De får nok å henge fingrene i framover.

I april 2022 sendes Arc-Sat opp. Den skal forbedre militær kommunikasjon i nordområdene.

Et halvt år senere sendes MilSpace opp. Dette er et samarbeid mellom Nederland og Norge. To tvillingsatellitter skal fly i polar bane og fange opp og krysspeile radarsignaler fra både sjø og land.

FFI jobber også med NorSat-4, en satellitt som skal få et elektro-optisk kamera som er optimalisert for å finne skip. Ved å sammenstille AIS, radardata og bilder får vi bedre oversikt og det blir lettere å finne skip som ikke vil bli oppdaget.

Megakonstellasjoner

Richard Olsen mener det blir viktig å følge med på utviklingen internasjonalt framover.

– Noen kommersielle aktører, blant andre OneWeb og SpaceX er ambisiøse og ser på megakonstellasjoner med over 1000 satellitter. Det vil kunne påvirke både sivil og militær tenkning rundt bruk av satellitter, sier Richard Olsen.

richard.jpg
Richard Olsen i kontrollrommet for AISSat-1 - også kalt Mini Houston. Det lå på FFI frem til 2015, da Statsat overtok driftsansvaret.

– Også våre allierte ser på muligheten for å bruke små satellitter som er billiger og raskere å utvikle. Et viktig spørsmål framover er hvordan vi kan gjøre slike satellittsystemer robuste mot jamming og cyberangrep, sier Olsen.

– På mange måter har vi vært på rett sted til rett tid. Vi har allerede et miljø som jobber med denne teknologien. Vi kan vise til en gjennomføringsevne de store samarbeidspartnerne våre misunner oss, og vi har vist at vi kan utvikle konsepter som har reell nytteverdi.

Norske mikrosatellitter

  • AISSat-1,
    Norges første nasjonale mikrosatellitt, ble skutt opp 12. juli 2010 fra India. Den er seks kilo tung og måler 20x20x20 cm. AISSat-1 skulle demonstrere at det er mulig å motta AIS fra rommet, og gi norske brukere en helt ny og bedre oversikt over skipstrafikken. Den er fortsatt operativ.
  • AISSat-2
    Ble skutt opp 8. juli 2014, og bidro til enda hyppigere oppdateringer fra de norske havområdene.
  • AISSat-3
    Gikk dessverre tapt i en oppskyting fra Russland i november 2017.
  • NorSat-1 og -2
    Ble skutt opp 14. juli 2017. I tillegg til mer avanserte AIS-mottakere, har de med seg andre nyttelaster. NorSat-1 har sensorer for måling av solstråling og elektrisk ladde partikler. NorSat-2 tester ut VDES – en ny internasjonal standard for datautveksling til havs.
  • NorSat-3
    Ble skutt opp 29. april 2021, og er utstyrt med AIS-mottaker og navigasjonsradardetektor.
  • Arc-Sat
    Sendes ettter planen opp april 2022. Den skal forbedre militær kommunikasjon i nordområdene.
  • Huygens og Birkeland
    Dette er et samarbeid med Nederland. De to satellittene skal fly i polar bane og fange opp og krysspeile radarsignaler fra både sjø og land. Oppskyting høsten 2022.
  • NorSat-4
    Denne vil utstyres med både AIS-mottaker og elektrooptisk kamera, noe som ytterligere vil forsterke oversikten over det maritime trafikkbildet. Satellitten er ennå ikke finansiert. Planlagt oppskyting i 2023.
29. april 2021 ble en ny, norsk mikrosatellitt sendt ut i verdensrommet. Den kan oppdage skip som ikke vil bli oppdaget. Satellitten heter NorSat-3 og er et samarbeid mellom Kystverket, Norsk Romsenter og Forsvaret.