En miljard till solforskning på KTH

Efter en tuff urvalsprocess med konkurrenter som bland annat Space Sciences Laboratory vid University of California, Berkeley, gav NASA slutligen grönt ljus för instrumentförslaget SMART, där KTH-gruppen ingår som samarbetspartner. Ingenjörerna på enheten för rymd- och plasmafysik vid KTH har arbetat på högvarv med instrumentbyggandet och kan nu äntligen börja andas ut i och med att leveranserna av flyghårdvaran snart är avklarad.

– Det vetenskapliga syftet med MMS är att klarlägga ett grundläggande fysikaliskt fenomen som har en nyckelroll för hur solen växelverkar med jorden och andra planeter. Fenomenet kallas ”reconnection”, och handlar om energiöverföring mellan partiklar och elektromagnetiska fält. Processen driver fenomen som norrsken och tros även ligga bakom soleruptioner och många astrofysikaliska fenomen, säger Göran Marklund, professor i rymd- och plasmafysik på KTH.

KTH:s bidrag till NASA-projektet består av olika delar (både mekanik och elektronik) till det experiment som ska mäta det elektriska fältet, som i sin tur spelar en nyckelroll i fenomenet reconnection.

Hit hör en ny mekanism för att fälla ut trådbommar som håller mätsonderna långt ifrån satellitkroppen. En prototyp utvecklades vid KTH och vidareutvecklades och tillverkades i 16 exemplar vid University of New Hampshire. KTH:s mätsonder sitter längst ut på de 60 meter långa trådbommarna, fyra på varje satellit. Spänningen mäts mellan motstående sonder, i tre mot varandra vinkelräta sondpar, vilket ger det elektriska fältet.

– Sonderna och sondmekaniken har tagits fram i samarbete med Institutet för rymdfysik i Uppsala samt Oulu universitet. Vårt största bidrag var att designa all elektronik till elfältsexperimenten och kraftförsörjningen av andra vetenskapliga instrument, säger Göran Marklund.

Han fortsätter med att berätta varför denna grundforskning är viktig inför framtiden.

– I samband med solstormar och rymdoväder träffas jordatmosfären av intensiva partikelflöden som utöver att alstra intensiva norrsken också kan slå ut satelliter, ge störningar eller avbrott i elkraftsnätet, försvåra GPS-navigering och radiovågsutbredning, samt generera kraftiga jordströmmar som får pipelines att rosta snabbare, säger Göran Marklund.

I förlängningen kan alltså forskningen som Göran Marklund och hans team av rymdfysiker vid KTH gör bidra till en hel del lösningar just runt dessa problem. 

– I normala fall sker inga större störningar på elnätet, men ibland kan störningarna få ödesdigra konsekvenser. Som i Quebec, Kanada, 1989, där sex miljoner människor blev strömlösa under nio timmar. Detta kan ske igen, när som helst, säger Göran Marklund.

De mest kostsamma följderna av rymdoväder är troligtvis då satelliter slås ut, tillägger han. Detta är allvarligt då satelliter betjänar oss människor på en mängd olika sätt. Från jordövervakning, väderprognoser, tele- och datakommunikation, tv-sändningar till att vara en komponent i dagens och framtida trafiksystem. 

– Fram till idag, då våra leveranser i princip är avklarade, har vi lagt ner minst 10 manår för ingenjörsarbetet. Efter uppsändningen nästa år då våra instrument på de fyra satelliterna kommer att göra sina mätningar under en nominell period av 2 år (men troligtvis mycket längre), kommer KTH:s forskningsinsats att bli mycket intensiv. Den kommer att kräva minst lika många manår som ingenjörsarbetet, säger Göran Marklund.

NASA är ansvarig för att bygga satelliterna och koordinera instrumenten ombord, men också att samordna forskningsuppdraget, att analysera och tolka de data som samlas in, vilket görs av de främsta forskarna på området.

Det svenska bidraget till forskningsprojektet MMS finansieras av externa anslag från Rymdstyrelsen, men även av fakultetsanslag vid KTH och Institutet för rymdfysik, Uppsala.