Her er den nye norske romspeideren

Oppskytningen av NorSat-3 natt til 29. april markerer at FFI nå har vært i verdensrommet i snart 60 år.

Satellitt sett fra verdensrommet

Hvordan overvåke skipstrafikken – inkludert de fartøyene som kanskje ikke ønsker å bli overvåket? Den lille NorSat-3-satellitten er utstyrt med en radardetektor. FFI har utviklet en teknologi som i prinsippet gjør det mulig å se og følge ethvert skip som har radaren påslått. Ingen kan lenger tro seg usett når de beveger seg i det to millioner kvadratkilometer store havområdet hvor Norge har suverenitet.

Færre hemmeligheter

Med NorSat-3 bidrar FFI enda en gang til at hemmelighetene blir færre. Instrumenter fra FFI sirkler allerede rundt Saturn. I 2021 snuser georadaren Rimfax under overflaten på Mars. Like viktig er å avsløre skip som prøver å skjule seg i norske farvann.

Satellitter: Jordas vaktposter

Ordet satellitt kommer fra latin, av ordet satelles. Det betyr vaktpost eller drabant.

Satellitter kommer i mange størrelser. De største har en masse på over ett tonn. Det er vanlig å betegne dem etter vekt. Kategorien «liten satellitt» har masse mindre enn 500 kilo. Minisatellitter har masse under 250 kilo, mikrosatellitter under 50 kilo og nanosatellitter er under 10 kilo.

Sovjetiske Sputnik var den første satellitten. Av de rundt 9000 satellittene som er skutt opp siden, er rundt 2000 fortsatt i funksjon. Resten har enten falt ned, eller går i bane som romsøppel.

Ferdinand var først

Den norske romalderen startet for lenge siden. Lørdag 18. august 1962 ble den sivile forskningsraketten Ferdinand 1 skutt opp ved Andenes på Andøya. Avfyringen skjedde fra det nyetablerte skytefeltet i Oksebåsen; derav det vennlige navnet på raketten.

Arbeidet med skytefeltet begynte i 1960, bare tre år etter at Sovjetunionen skjøt opp Sputnik. FFI og Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Forskningsråd tok initiativet sammen.

satellitt_grimstvedt.jpg
FFI-forsker Eirik Grimstvedt jobber med en prototype av radardetektoren som skal være nyttelast på NorSat-3. Foto: FFI

Problemer og lureri

NorSat-3 kommer ikke til å vinne noen skjønnhetskonkurranse. Det er uansett det indre som teller. Den 15 kilo tunge satellitten er enda et avansert overvåkningsinstrument, fra et miljø som har spesialisert seg på slike.

Norges første mikrosatellitt heter AISSat-1. Den ble skutt opp i 2010, med en Automatic Identification System-mottaker (AIS) om bord. Mottakeren fanger opp antikollisjonssignalene fra skip. Poenget er å øke sikkerheten til sjøs.

Det skjer ved at større skip utveksler data om posisjon, kurs og hastighet. Men ikke alle fartøy er villig til å dele bevegelsene sine. Både tekniske problemer og bevisst lureri spiller inn: AIS-senderne kan slås av. Heldigvis kan andre signaler fra skipene gi et mer fullstendig bilde. For eksempel skipets egen radar, som NorSat-3 kan spore.

I polar bane

De norske satellittene gjør en grundig jobb: Aldri tidligere har det vært så god oversikt over skipstrafikken i norske havområder, rundt Svalbard og i resten av Arktis, Nordøstpassasjen inkludert.

Banene til mikrosatellittene er spesielle. De går ikke rundt ekvator, men i polar bane. I 60 mils høyde passerer de nær Nordpolen 15 ganger i døgnet. Når de er innen rekkevidde for Vardø eller Svalbard, lastes nye data ned til stasjonene her.

FFI viste allerede på 1990-tallet hvordan skip og oljesøl kunne oppdages fra rommet. Instituttet var en pådriver for å ta teknologien i bruk. Det var kanskje ikke så vanskelig å finne argumenter: Et av de første satellittbildene viste mer enn 40 utenlandske trålere som fisket i det såkalte Smutthullet i Barentshavet, inntil grensene til norske soner.

Om Norge hadde hundre kystvaktskip ville de uansett ikke slå overvåkningskapasiteten til en liten dings i bane, hundrevis av kilometer overhodet på både tjuvfiskere og styresmakter.

De gode erfaringene med AISSat-1 førte til bygging av en tvilling, AISSat-2. Den ble skutt opp 8. juli 2014. Tredjemann, AISSat-3, gikk tapt i det som av og til skjer: En oppskyting fra Russland i november 2017 mislyktes.

Skal en satellitt først sendes opp i bane, og forhåpentlig gjøre nytte for seg i mange år, er det viktig at den bærer med seg flere verktøy: NorSat-1 har et sveitsisk solinstrument og norske Langmuir-prober for nordlysforskning. NorSat-2 tester ut VDES – en ny internasjonal standard for toveiskommunikasjon til havs. Begge ble skutt opp sommeren 2017.

Andøya fortsatt viktig

Ferdinand ble skutt opp fra Andøya. Her ligger fremdeles det nordligste permanente skytefeltet i verden, på 69 grader nord. Det var mange gode grunner til å velge stedet: Øya ligger midt i sonen der nordlyset opptrer hyppigst. Havet utenfor fryser aldri, og utgjør et enormt nedslagsfelt for rakettene. Forskerne kan derfor velge mange rakettbaner. Dessuten er det lett å komme seg dit, både for norske og internasjonale forskningsmiljøer.

Saturn og Titan

Ferdinand var del av FFIs ionosfæreforskning, et felt FFI begynte å studere allerede i startåret 1946. Ionosfæren er den den delen av atmosfæren som har elektrisk ladete partikler, fra 80 kilometer og oppover.

Ionosfæregruppa skiftet etter hvert navn til et mer dekkende: romfysikkgruppa. Forskerne her var med på en stor andel av de godt over 100 forskningsrakettene som ble skutt opp fra Oksebåsen. FFI sto blant annet bak det første lidar-instrumentet på en rakett. Lidar er en optisk fjernmålingsteknikk basert på laser.

Siden har forskerne beveget seg betydelig lengre ut i verdensrommet. FFIs forskere ble engasjert i det store Cassini/Huygens-programmet. Det brakte instituttets arbeid helt til Saturn.

Årstallene alene forteller hvilket eventyr Saturn-ferden var. Oppskytningen skjedde oktober 1997. Først i 2004 ankom fartøyet solsystemets sjette og nest største planet. Der begynte det å sirkle, etter å ha passert nær Venus, Jorda og Jupiter for å kunne øke hastigheten mot målet. Satellitten sender data om den komplekse magnetosfæren rundt Saturn og de mange månene – så langt er 82 av dem oppdaget.

Huygens-sonden landet spektakulært på månen Titan, med levende bilder fra nedstigningen. Selv om FFI-gruppa ikke hadde instrumenter med på Huygens, var de med i planleggingen av sonden. Den omfattet de instrumentene om bord som skulle studere bølger og turbulens i Titans atmosfære. Med på ferden fulgte et elektronspektrometer som FFI var med på å utvikle.

Instrumentet bygget igjen på et som ble utviklet til ESA-prosjektet Cluster: Fire satellitter i koordinerte baner, som studerte vekselvirkningen mellom solvinden og jordas nære verdensrom. Her var det også med en enhet som lot forskerne eksperimentere med uønsket elektrisk oppladning av romfartøyet. Dermed ble målingene med elektronspektrometeret og andre plasmainstrumenter mye bedre.

Is there life on Mars? synger David Bowie. Rimfax kan bidra til svaret.

Bowie synger, Rimfax leter

FFIs liste over romfartsprosjekter og partnere blir stadig lengre. Instituttet fyller nå 75 år. Øverst i jubileumsåret 2021 står georadaren Rimfax. Navnet står for Radar Imager for Mars' subsurface experiment. Det spiller samtidig på norrøn mytologi: Rimfakse er hesten som selve natta rir på. Morgenduggen kom dryppende fra Rimfakses bissel. Navnet kan oversettes til «rim fra mulen».

«The best selling show: Is there life on Mars?» synger David Bowie. Rimfax kan bidra til svaret. Antennen og den anonyme, gullbelagte boksen er ett av sju instrumenter montert på Nasas Mars-rover Perseverance («Utholdenhet»). Etter en ferd som startet sommeren 2020, landet roveren i februar 2021. Straks instrumentene var klargjort, begynte Rimfax å sende data – ikke fra jordsmonnet, men fra Mars-monnet. Tidligere undersøkelser av planeten har påvist mineraler som bare kan dannes i vann. Et viktig mål er å finne sedimentære lag som tilsier at livsformer har vært mulig. Med Rimfax får forskerne et bilde av grunnforholdene overalt der roveren kjører. Det vil gi viktig informasjon om hvilke områder det er interessant å studere nærmere.

Illustrasjon av Mars-roveren «Perseverance» som kjører rundt på Mars
Mars-roveren «Perseverance» kjører nå rundt på Mars med georadaren Rimfax under buken. Den kan bidra til å svare på spørsmålet om det har vært – og kanskje fortsatt er – vann på Mars. Illustrasjon: Nasa.

Rimfax er en såkalt Ground Penetrating Radar (GPR). Den tar bilder av Mars-geologien flere meter ned i bakken. Det skjer ved at den sender elektromagnetiske radiobølger. Så leser radaren av signalene som reflekteres. GPR brukes mye på vår egen planet, for å studere jordlag og is, og finne grunnvann.

I utgangspunktet har FFI utviklet georadarer av dette slaget for å gjøre det mulig for Forsvaret å «se» gjennom vegger og ned i jorda. Bruksområdene ville for eksempel være å finne nedgravde miner. Samme slags teknologi brukes i arkeologi, og til å forske på snøskred. FFI har også studert bruken av denne type ultrabredbåndsradarer i medisinsk sammenheng, for eksempel for å avbilde hjertet.

Bedre samarbeid, nye spørsmål

Rimfax er typisk for FFIs satsing på romforskning, ved at den er et bredt prosjekt: FFI har blant annet samarbeidet med Norsk romsenter, Kongsberg Norspace AS, Bitvis AS og Comrod AS for å bygge instrumentet.

FFI har gjort mange besøk i verdensrommet siden 1962. Instituttet blir invitert til stadig flere. Slikt blir det færre hemmeligheter av, samtidig som forskningen åpner for å stille nye og store spørsmål.