Skal kartlegge universet med norsk teknologi

Den europeiske romorganisasjonen ESAs nye romteleskop Euclid skal kartlegge universet i stor skala. Det skal blant annet gi svar på hvorfor universet utvider seg så raskt, og kanskje også hva den mystiske mørke energien er for noe. (Mer om dette i lenken over.)

Derfor skal Euclid undersøke mer enn 2 milliarder galakser, noen av dem svært fjerne. For å gjøre det må instrumentene ombord holdes så kalde som mulig for å unngå feilkilder og støy.

Av samme grunn må materialene og teknologien inne i Euclid være ekstremt motstandsdyktig mot endringer på grunn av temperatur, stråling, slitasje, slag eller annet.

Det europeiske romteleskopet Euclid skal undersøke 2 milliarder galakser for å finne ut hva mørk energi og mørk materie er for noe. Grafikk: ESA/C. Carreau

Prototech (datterselskap i den norske forskningsgiganten NORCE) har laget den mekaniske strukturen som sensorelektronikken til Euclids instrument Near Infrared Spectrometer and Photometer (NISP) skal sitte inne i, "føttene" som strukturen står på, samt de seks føttene som holder oppe hele instrumentet.

NISP er det ene av to måleinstrumenter som finnes på romteleskopet. Det andre, VIS, dekker det synlige området av lysspekteret.

Krav om ekstrem presisjon

- Kanskje det mest utfordrende ved å designe og produsere dette utstyret var de ekstremt høye kravene til presisjon, sier Bjarte B. G. Solheim, seniorforsker og leder for romprosjekter ved Prototech.

Føttene til elektronikkstrukturen måtte være på et plan som ikke avvek mer enn 30 mikrometer.

- Det tilsvarer 0,8 millimeters forskjell på 6 gjenstander som er opptil 15 meter fra hverandre, sier Solheim.

Samtidig skal materialet ha flere ulike egenskaper som gjerne motstrider hverandre, som at det må være både bestandig, sterkt, lett og fleksibelt. Det er også en utfordring.

Elektronikkstrukturen med føtter som Clara Venture Labs laget for NISP-instrumentet på romteleskopet Euclid. Foto: Laboratoire d'Astrophysique de Marseille/CNRS/AMU/CNES/Euclid Consortium

Likevel klarte Prototechs maskinoperatører å holde totalavviket på sammenstillingen av alle delene til 16 mikrometer på første forsøk. Hvordan laget de noe så ekstremt nøyaktig?

- Ved å ha stor kontroll med spenningene i materialet, ikke påføre det ytre krefter slik at det blir deformert under produksjonen og tenke nøye gjennom alle maskineringstrinnene, sier Solheim.

Dette har Bergensbedriften ulike smarte løsninger for. En av disse er flere runder med varmebehandling for å løse ut spenninger i materialet, samt flere produksjonssteg med stadig finere toleranser under tilskjæring.

Banebrytende teknologi

Prototech laget den norske teknologien til Euclid i tett samarbeid med Per Barth Lilje, professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo, og Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM) i Frankrike.

- Vi begynte å snakke sammen med Per Barth Lilje og, LAM og Norsk Romsenter i 2011 og laget de første modellene av strukturen og føttene i 2012, sier Solheim.

Etter det fremstilte Prototech flere demonstrasjonsmodeller og ulike utgaver av strukturen og føttene, etter som Euclid endret seg – hele veien til versjonen som skal ut i rommet. .

Elektronikkstrukturen med føttene som Prototech har laget for romteleskopet Euclid sett fra siden og ovenfra. Foto: Laboratoire d'Astrophysique de Marseille/CNRS/AMU/CNES/Euclid Consortium

For i likhet med mange andre romprosjekter er Euclid banebrytende og ligger helt fremme i forskningsfronten. Det krever ny og spesiallaget teknologi på flere områder.

- Dermed måtte vi komme opp med nye løsninger innen både materialhåndtering og ingeniørvitenskap hos oss, og det var både utfordrende og spennende, sier Solheim.

Utviklet med støtte fra Norsk Romsenter

Av totalt 40 ansatte hos bergensbedriften har mer enn 30 vært en del av arbeidet med Euclid. Den norske teknologien ble utviklet med støtte fra Norsk Romsenter og ESA.

- Vi er svært glade for støtten vi har fått, og ikke minst for at Norsk Romsenter var inneforstått med at prosjektet endret seg underveis og dermed trengte fleksibilitet også i forhold til kontrakter, sier Solheim.

Den ferdige utgaven av sensorteknologistrukturen sendte Prototech til Frankrike i 2017, mens de siste delene, reservesettet av instrumentets føtter, ble levert høsten 2018.

Clara Venture Labs i Bergen laget føttene som holder oppe hele NISP-instrumentet til romteleskopet Euclid. Foto: Laboratoire d'Astrophysique de Marseille/CNRS/AMU/CNES/Euclid Consortium

- Vi retter en stor takk til Per Barth Lilje, Norsk Romsenter og ESA som vi har hatt et meget godt samarbeid med, og håper å få flere slike prosjekter som utfordrer oss spesielt på konstruksjon og ingeniørkunst, sier Solheim.

Prototech har levert teknologi til flere ulike romprosjekter og jobber for tiden med regenerative brenselcellesystemer til satellitter, og bruk på månen og på Mars.

Inngangsbillett for norske forskere

- Samarbeidet med Prototech har vært meget bra, de har gjort dyktig arbeid og levert i tide teknologien som nå er det norske bidraget til Euclid, sier Per Barth Lilje, professor ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo.

Det er nødvendig for at norske forskere skal få delta i forskningen med Euclid. Lilje er en av dem som skal bruke dataene fra Euclid i sitt arbeid. I tillegg kommer cirka 10 andre norske forskere også til å bruke dataene fra det nye romteleskopet.

- Nå er vi spente på oppskytingen som skal skje i siste halvdel av 2022, og gleder oss til å få de første dataene, sier Lilje.

Kontakt

Bjarte G. B. Solheim – Seniorforsker og leder for romfart – Prototech - 55 57 41 10 / 941 53 734

Per Barth Lilje – Professor - Institutt for teoretisk astrofysikk – Universitetet i Oslo – 22 85 65 17 / 918 69 472