Elektronik klar för vass klimatsatellit

– Vi har tagit fram framtidens rymdelektronik: något mycket litet, något som drar lite effekt och har hög prestanda.

Så beskriver nyblivne chalmersdoktorn Peter Sobis sin forskning inom komponentutveckling för rymdsatelliter.

– Vi kan nu med stor noggrannhet mäta atmosfärens sammansättning och öka förståelsen av hur föroreningar påverkar vårt klimat.

Peter Sobis har tillsammans med Chalmers och företaget Omnisys Instruments AB utvecklat mätutrustning som är del i SteamR – Sveriges nästa storsatsning i rymden. Radiometern SteamR (Stratosphere Troposphere Exchange And Climate Monitor Radiometer) är det svenska bidraget till rymdprojekt PREMIER som drivs av European Space Agency, ESA. ESA:s uppdrag är att utifrån kontinuerliga mätningar av atmosfäriska gaser utveckla bättre klimatmodeller och få en bättre förståelse för klimatförändringar.

Det är första gången som forskare har lyckats ta fram en integrerad och mycket kompakt sidbandsseparerande radiomottagare med hög prestanda, för arbete i Terahertz-bandet. Den nya mottagaren möjliggör mätningar av förekomsten av flera växthusgaser och andra skadliga föroreningar samtidigt, med större noggrannhet än tidigare.
 
Atmosfärsskiktet som SteamR kommer att undersöka ligger på 6-28 km höjd från jordens yta. Här kyls atmosfären ner och övergår till rymd i det skikt som är mest känsligt för atmosfärens gassammansättning. Vattenånga, ozon, metan, moln och aerosoler kommer här att kunna mätas – tredimensionellt och kontinuerligt – för att ge information om atmosfärens sammansättning och för att kunna följa de förändringar som sker.

Redan under tidigt 90-tal var Sverige (Chalmers tillsammans med rymdbolaget, Omnisys med flera) engagerat i satellitforskning med uppskjutningen av ODIN (2001) som nu firar tio år i rymden. ODIN byggdes för två ändamål: att söka vatten och syrgas ute i djupaste rymden, samt att övervaka ozon och växthusgaser i jordens atmosfär.

Planen är att skicka upp uppföljaren SteamR i rymden inom fem år. Beslut fattas av ESA nästa år.  Här är Omnisys ansvariga för utvecklingen av instrumentets högfrekvensmottagare, där flera nyckelkomponenter har utvecklats av Peter Sobis, Omnisys industridoktorand på Chalmers.

– Genom Peters arbete tar Omnisys och Chalmers en framträdande plats inom utvecklingen av nyckelkomponenter för miljösatelliter och atmosfärsforskning i rymden – från design, till produktion och sammansättning av hela system, säger Martin Kores, vd för Omnisys.

Nyckeln till denna framgång har varit ett kontinuerligt samarbete mellan industri och svensk forskning.

Därför är terahertzbandet intressant
Terahertzområdet definieras som de elektromagnetiska vågor som spänner från cirka 100 GHz till 10 THz och används idag främst inom radioastronomi och grundläggande atmosfärsforskning. Området har under senare tid fått stort fokus eftersom det finns intressanta möjligheter för både spektroskopiska och avbildande sensorer för en rad olika applikationer inom till exempel radar och säkerhetsscanning, processindustri och biomedicin.

Fotonenergin (1-40 meV) hos THz-strålning är icke-joniserande, och i samma storleksordning som vibrations- och rotationsövergångar hos en mängd olika molekyler. Den kan därför användas för identifikation (THz-fingeravtryck) av grundläggande kemiska föreningar. Den korta våglängden hos THz-vågor innebär att man kan skapa avbildningar med hög upplösning, samtidigt som vågorna kan tränga igenom material som inte är transparenta i det synliga området. Dessa egenskaper gör THz-strålningen unik och mycket intressant.

Peter Sobis avhandling

Chalmers i Göteborg forskar och utbildar inom teknik, naturvetenskap och arkitektur, med en hållbar framtid som allomfattande vision. Chalmers är känt för sin effektiva innovationsmiljö och har åtta styrkeområden av internationell dignitet – Energi, Informations- och kommunikationsteknologi, Livsvetenskaper, Materialvetenskap, Nanovetenskap och nanoteknologi, Produktion, Samhällsbyggnad och Transport.

Kontaktinformation
För mer information kontakta:
Peter Sobis, teknologie doktor, Terahertz- och millimetervågsteknik, 031-772 17 39, peter.sobis@chalmers.se
Jan Stake, professor, Terahertz- och millimetervågsteknik, 031-772 49 83, jan.stake@chalmers.se