Norge som romnasjon

Den norske satellitten Norsat-1 skytes opp 14. juli 2017. Illustrasjon: T. Abrahamsen

Av Pål Brekke

Romvirksomhet er ikke bare et spørsmål om tapre astronauter og spennende astronomi. Norge er et lite, men viktig romland på toppen av verden, og vår visjon er å utnytte rommet bedre enn de fleste andre land.

Flere av ESAs forskningssatellitter har komponenter fra norsk industri, og norske mekanismer til styring av solcellepaneler eller antenner er nå i bane rundt både Venus og Mars.

Nytteaspektet ved utnyttelsen av rommet blir stadig mer fremtredende. Norge har lang tradisjon som romnasjon - mye grunnet vår nordlige beliggenhet. Kristian Birkelands berømte Terrella-eksperiment, der han i 1896 laget kunstig nordlys, var starten på moderne romvirksomhet. Han forsto at det var sola som er årsaken til nordlyset og at den vekselvirker med jordas magnetfelt og atmosfære.

Dette var startskuddet for en satsing på nordlys- og solforskning.

Nordlys og jordens atmosfære.

Nordlysforskning ga startskuddet for byggingen av Andøya rakettskytefelt der den første forskningsraketten ble skutt opp i 1962. Forskere fra en rekke land bruker Andøya rakettskytefelt til å utforske nordlyset og til studier av atmosfæren. Andøya er også NASAs viktigste skytefelt for sonderaketter utenfor USA.

Over 700 raketter er blitt skutt opp siden 1962. Den største raketten som er skutt opp er NASAs 15 meter lange Black Brant XII og høyderekorden for en oppskyting fra Andøya er 1400 km.

På Andøya ligger også ALOMAR som studerer jordens atmosfære ved hjelp av kraftige laserstråler.

Forskere ved Forsvarets Forskningsinstitutt (FFI) deltok på romlaboratoriet Spacelab 1 som fløy på romfergen Challenger i 1983. De bygget elektronakseleratoren som var konstruert for å generere kunstig nordlysplasma.

Senere deltok Norske institutter på ESAs Cluster mission - den første "romflåte" med fire satellitter som flyr i formasjon gjennom jordens magnetosfære. Universitetet i Oslo, Universitet i Bergen og FFI leverte all elektronikk og deler til tre av instrumentene til på Cluster.

Den amerikanske satellitten POLAR studerte nordlys og ble skutt opp 24 februar 1996. UiB leverte viktig elektronikk til PIXIE instrumentet som var konstruert for å fotografere røntgennordlys og forskerne ved UiB er også involvert i tolkning av data fra POLAR.

Norge sentral i internasjonal solforskning

Norge har i utviklet en av de sterkeste forskningsgruppene i verden innen solforskning. Solobservatoriet på Harestua nord for Oslo ble åpnet i 1957. Observatoriet inkluderte også to store radioteleskoper som studerte radiobølger fra sola, samt en rekke andre mindre teleskoper og instrumenter. Dette inkluderte også et spesialbygget teleskop som skulle spore satellitter som passerte over himmelen. Disse observasjonene var på oppdrag av det amerikanske luftforsvaret og var sannsynligvis Norges første tilknytting til satellitter.

Det europeiske solobservatoriet SOHO. Illustrasjon: ESA

I dag utføres solobservasjoner fra store internasjonale observatorier og fra rommet.

Norske forskere deltok på den vitenskapelige delen av Spacelab 2 som fløy på Challenger i 1984 (som også var siste vellykkede ferden til Challenger før den fatale ulykken i 1985). Solteleskopet HRTS (High Resolution Telescope and Spectrometer) var hovedinstrumentet på Spacelab 2 og tok unike observasjoner av solas dynamiske atmosfære - en del av sola som bare kan observeres fra rommet.

Forskere fra Norge deltok ved kontrollsenteret ved Houston under romferden. De beste bildene (på spesiell UV følsom film) ble transportert til Institutt for teoretisk astrofysikk i en spesiallaget håndbært koffert og digitalisert ved et selvkonstruert, og sannsynligvis det mest avanserte fotometer verden. En rekke ny kunnskap om sola sprang ut fra den norske innsatsen på dette prosjektet og gav Norge et forsprang i forberedelsen til senere solsatellitter.

SOHO

Senere ble disse forskerne sentrale i det store SOHO-prosjektet, en stor solsatellitt som ble skutt opp i 1995. Dette var et samarbeid mellom ESA og NASA der norsk industri leverte varer og tjenester for 80 millioner kroner. Kongsberg Defence and Aerospace (KDA), Kongsberg Spacetec og Alcatel Space leverte viktige komponenter og Det Norske Veritas stod for kvalitetssikring under hele byggeprosessen.

Norske forskere var også med på tre av de 11 instrumentene på SOHO, og bygget bl.a. sensoren som måler variasjon i solens utstråling. I seks år var både nestlederen for prosjektet og koordinatoren for de vitenskapelige observasjonene fra Norge.

I dag har Norge en sentral rolle for den japanske solsatellitten Hinode som ble skutt opp høsten 2006. Alle de vitenskapelige data leses ned på satellittstasjonen på Svalbard som ligger så langt nord at den ser alle 15 passeringene til Hinode hvert døgn. Dermed får forskerne verden over fire ganger mer data enn om Japan selv skulle lese ned disse. Videre er det europeiske Hinode datasenteret plassert ved Universitetet i Oslo.

Norge deltar i også i NASAs nye superteleskop Solar Dynamics Observatory (SDO) som ble skutt opp i april 2010. SDO er arvtager til SOHO og tar bilder hvert 10 sekund med fire ganger høyere oppløsning enn HD TV. Satellitten sender ned ufattelige 1500 GB med bilder hver dag.

Norge med på romstasjonen.

På romstasjonen er det et minidrivhus med en rekke plantekamre som er utviklet av Prototech i Bergen sammen med Plantebiosenteret ved NTNU i Trondheim. Her spirer det nå norske vårskrinneblom. Alle eksperimentene i dette minidrivhuset styres fra ESAs bakkekontrollsenter som ligger ved Plantebiosenteret. Vann, næringstilgang, lys og temperatur blir styrt ved hjelp av kommandoer fra dette kontrollsenteret.

Hvis mennesker skal kunne reise langt ut i rommet, må de kunne produsere maten selv. Derfor er det nødvendig å lære hvordan planter oppfører seg i fravær av tyngdekraft.

På SINTEF i Oslo har de utviklet et instrument (ANITA) som overvåker luftkvalitetene på ISS. Instrumentet ble skutt opp med romfergen sommeren 2007 og kontrollerte at luften ikke inneholdt gasser som er skadelige for astronautene.

Utforsking av solsystemet

Svalbard er et av de stedene på jorda der miljøet likner mest på forholdene på Mars. Området rundt Bockfjorden er et unikt vulkansk miljø med varme kilder, is og permafrost. Geologien ligner forholdene slik de kan ha vært på Mars i planetens barndom for fire milliarder år siden. AMASE (Arctic Mars Analog Svalbard Expedition) tilbyr NASA og ESA unike muligheter til å teste fremtidige Mars-rovere og instrumenter før de sendes til Mars. Også romdrakter har blitt testet på Svalbard.

AMASE tester Wisdom, en radar utviklet av FFI og som kan se ned i geologiske lag. Foto: AMASE/Kjell Ove Storvik

Forskere ved FFI har utviklet en bakkeradar som kan "se" ned i bakken. Instrumentet kalles WISDOM og er plukket ut som et av instrumentene som skal bli en del av roveren på ESAs ExoMars.

Indias Chandrayaan gikk i bane rundt månen i 320 dager. UiB bygde et infrarødt spektrometer (SIR-2) som studerte geologien på Månen.

Norsk romindustri

Den norske romvirksomheten omsatte for innpå seks milliarder kroner i 2009. Det gjør den til en større næring en skogbruket. Mange forbinder romindustri med det å lage deler til satellitter og raketter, men den største omsetningen i Norge er knyttet til bruk av TV, telefon, bilder og data over satellitt.

Norge var et av de første land som tok i bruk satellittkommunikasjon. Dette gav god kommunikasjon med handelsflåten, offshore-virksomheten og med Svalbard. En av de første rombaserte tjenestene i Norge var bruk av satellitt for å lokalisere nødpeilesendere ved skipsforlis.

Telenor har vært en av verdens ledende innen satellittkommunikasjon der de i dag fokuserer mest på satellittbasert TV distribusjon. Norsk industri har også vært ledende innen satellittelefoner og utviklet i 2006 verdens første bredbånds-satellittelefon. Slike telefoner brukes flittig av journalister som rapporterer fra katastrofe- og krigsområder der det ikke er vanlig mobildekning.

Norspace i Horten har funnet en nisje - de bygger filtre som skiller signal fra støy i satellitter, mens Prototech bygger de gullbelagte boksene som elektronikken sitter i.  De fleste kommunikasjonssatellitter har med norsk elektronikk fra noen hundre gram til over 100 kg.  Selv Kina kjøper avansert elektronikk hos oss til sine satellitter.

Ariane 5

Når ESA skyter opp sine 59 meter høye Ariane 5-raketter nær ekvator i Fransk Guyana, holdes de to store sidemonterte faststoffrakettene på plass av norskproduserte feste- og separasjonsmekanismer. To minutter etter oppskytingen har faststoffrakettene brukt opp drivstoffet. Små sprengladninger i boltene knekker disse med kirurgisk presisjon i løpet av femtusendels sekund. Faststoffrakettene skyves deretter vekk fra hovedraketten med små norskproduserte rakettdyser.

Oppskyting av Ariane 5,

den europeiske bæreraketten for store nyttelaster.

Foto: ESA

Da amerikanerne startet utviklingen av romfergene på 1970-tallet var en klar over hvor kritisk det var å beskytte fergen mot den intense varmen som skyldes friksjon mot atmosfæren på vei mot landing. Flisene som danner varmeskjoldet på den første romfergen var laget av silisiumkarbid (SiKa) levert av smelteverket på Eydehavn utenfor Arendal.

Tradisjonen med å lage SiKa av ypperste kvalitet er båret videre fra Eydehavn til et nytt firma i Lillesand. SG Ceramic Materials leverer et mellomprodukt av silisiumkarbid til byggingen av speilene på ESAs romprosjekter Herchel og Rosetta. Herschel, som ble skutt opp i 2009, studerer infrarød stråling fra de kaldeste og fjerneste objekter i universet. SiKa egner seg spesielt godt til bygging av optiske komponenter i rommet p.g.a. stivhet, mekanisk styrke og lav følsomhet for temperaturvariasjoner.

Råvarer fra Norge

Speilet i romsonden Rosetta er også bygget med "råvarer" fra Norge. Rosetta ble skutt opp 2 mars 2004 og er på vei mot kometen 67/P Churyumov-Gerasimenko. Flere nærpasseringer av Jorden og Mars bringer den nær to asteroider før den skal gi inn i bane rundt kometen bare 15 km fra overflaten. Landingsmodulen Philea skal utføre den første landing på en komet. UiO og FFI er involvert i baneberegningen/navigasjon av sonden. Sondens 14 meter lange solpaneler må være riktig orientert i forhold til sola og det er KDA som har levert dreiningssystemet for solcellepanelene.

KDA leverte tilsvarende dreiningssystemer for ESAs Venus Express og Mars Express. Det Norske Veritas har hatt sentral rolle når det gjelder pålitelighet, tilgjengelighet og sikkerhet når det gjelder datakommunikasjon og banekontroll på sonden. Prototech i Bergen har levert en rekke eltronikkmoduler i testversjonen av Rosetta.

Tidsmaskinen Planck

KDA har også bygget substratene til solcellene på ESA satellitten Planck som kartlegger den kosmiske mikrobølge-bakgrunnsstrålingen. Plank er en slags "tidsmaskin" som skal gi svar på fundamentale kosmologiske spørsmål. ESA satellitten Integral, som skal observere gammastrålekilder, har også med elektronikk fra KDA. UiB har utviklet og levert moduler til IBIS instrumentet .

Romteleskopet Planck har undersøkt den kosmiske bakgrunnen av mikrobølgestråling, restene etter the Big Bang og universets tidligste tider. Illustrasjon: ESA

Et av historiens dristigste romprosjekter var romsonden Huygens som i 2005 utførte en vellykket landing på Saturns mystiske måne Titan og sendte de første bilder fra overflaten. Huygens var montert på modersonden Cassini som fremdeles kretser rundt Saturn og sender tilbake spektakulære bilder. KDA leverte programvare og alt testutstyret som ble brukt under utviklingen av Huygens. FFI har bygget et av instrumentene på Cassini med kretskort fra KDA.

Når sonden BebiColombo skal sendes ut for å utforske planeten Merkur vil parabolantennesystemet, som skal sende data tilbake til Jorden, være konstruert og levert av KDA. Antennesystemet er utviklet spesielt for å tåle de ekstremt høye temperaturene ved Merkur.

Da verdens største og mest følsomme partikkelspektrometer AMS (Alpha Magentic Spectrometer) fløy på romfergen Discovery i 1998 var en av detektorene bygget av Gamma Medica IDEAS i Norge. En ny versjon av AMS venter nå på å bli plassert på ISS (med romfergen i mai 2011).

Teknologioverføring

NASAs satellitt SWIFT studerer gammaglimt - universets mest voldsomme eksplosjoner. Røntgenkameraet på SWIFT er bygget i samarbeid med Gamma Medica IDEAS utenfor Oslo. Teknologi fra dette kameraet benyttes nå også til medisinske formål som brystkreftscanning. Det kan oppdage mindre svulster enn ved vanlig mammografi.

Prinsippet er også brukt i sikkerhetskontroller på flyplasser. IDEAS og Universitetet i Bergen arbeider nå med et nytt røntgenkamera (ASIM) som skal plasseres under den internasjonale romstasjonen ISS (International Space Station) for å studere de mystiske lynfenomenene i jordatmosfæren som kalles jetter og alver. Dette kameraet vil kunne brukes av leger for å gi enda bedre mammografibilder og dermed øke muligheten for å finne kreftsvulster på et tidligere stadium. Et godt eksempel på hvordan utvikling av følsom rom-elektronikk gir nytteverdier for samfunnet nede på jorden.

Tidlig i 2011 gjorde Ullern-bedriften Presens en avtale med det store europeiske konglomeratet EADS Astrium om en leveranse av trykksensorer til ESAs nye værsatellitt ADM-Aeolus.

I dag er olje- og gassindustrien hovedmarkedet for Presens. Det er i dette markedet selskapet har perfeksjonert teknologien som skal sendes ut i rommet, men likhetstrekkene og synergieffekten mellom de to industriene er store.

De siste årene har Presens deltatt i flere forsknings- og utviklingsprosjekter innen romvirksomhet. Et tidligere samarbeid med ESA resulterte i godkjenningen av en høytrykkssensor som nå er installert i den svenske satellitten PRISMA.

Er romvirksomhet nyttig for oss?

Bruken av rommet er i dag innvevd til det nesten usynlige i dagens samfunn. Satellittjenester brukes hver dag av de aller fleste av oss, enten direkte eller indirekte. Uten de tjenestene som utnyttelsen av rommet gir, ville ikke vårt kommunikasjonshungrige og teknologibaserte samfunn fungere. Dette gjelder alt fra fjernsyn, data- og telenettverk, redningstjeneste og navigasjon til værmelding og miljøovervåking.

BarentsWatch - nettportalen om nordområdene. Illustrasjon: BarentsWatch

Norge med sine 4,6 millioner mennesker er Europas nest største land i utstrekning dersom en tar med våre utstrakte havområder. Her finner vi store mengder verdifulle ressurser som olje, gass og fisk. Våre geografiske og klimatiske utfordringer kan derfor bare løses ved utstrakt bruk av satellitter. Satellittene kan overvåke klima, is, skipstrafikk og oljesøl. Satellitter distribuerer også fjernsynssendinger, telefonsamtaler og besørger datatrafikk.

Videre gir satellitter både båter, biler og folk nøyaktig posisjon slik at vi kan navigere trygt. For få år siden var det sensasjonelt at taxiselskapene monterte GPS i sine drosjer. I dag selges privatbiler med GPS ferdigmontert, og mange har skaffet små GPS-mottakere for bruk i bil, i båt eller i skogen. De fleste nye mobiltelefoner har i dag innebygget GPS.

Ny navigasjon

Norge deltar også i Europas nye navigasjonssystem Galileo som vil bestå av 30 satellitter. Galileo skal tas i bruk i 2014. Bedriftene Norspace, Kongsberg Seatex, Kongsberg Satellitte Services, Thales Communications, Det Norske Veritas, og Kongsberg Defence and Aerospace har så langt hatt utviklingsoppdrag for Galileo.

Blant annet har Norspace levert frekvensgeneratoren i testsatellitten GIOVE-B som ble skutt opp 27. april 2008. Nylig fikk Norspace en kontrakt på 170 millioner kroner for å bygge frekvensgenrator og søk- og redningstranspondere for 14 Galileosatellitter.

Norge har verdens største nedlesestasjon for polarbanesatellitter på Svalbard. Både den amerikanske og europeiske værvarslingen har Svalbard som sin hovedstasjon.

KSAT ekspanderer

Kongsberg Satellite Services eier de store satellittantennene på Svalbard, og de har også antenner i Tromsø, Grimstad og på Troll stasjonen i Antarktis. De utvider nå virksomheten med nye bakkestasjoner i Dubai, Singapore, India og Sør-Afrika. Dette gjør dem til verdens ledende innen nedlesing av satellittdata fra satellitter som går i bane over polene.

To 1400 km lange 20 Gbits fiberoptiske kabler knytter nå Svalbard og fastlandet slik at viktige satellittdata rakst kan distribueres til kunden rundt om i verden. Når en ser satellittbilder på amerikanske værmeldinger eller av en orkan som treffer kysten i USA er det stor sannsynlighet for at bildene kommer via Svalbard.

SvalSat, KSATs nedlesingsstasjon på Svalbard, sett i 2012. Foto: KSAT

Nylig fikk KSAT en kjempekontrakt på 650 millioner kroner med amerikanske og markedsledende Digital Globe for levering av optiske satellitbilder.

Norge var de første til å ta i bruk radarsatellitter til varsling av oljesøl på havet. Radarsatellitter kan "se" gjennom skyer og i mørket. Når det er olje på vannet dempes bølgende slik at radarsignalene reflekteres annerledes og vises som mørke områder på bildene. Slik kan båter som slipper ut olje i smug, kunne oppdages umiddelbart og kystvakten kan varsles.

KSAT er i dag verdens ledende aktør for levering av oljesølovervåkning fra satellitt til europeiske miljømyndigheter.

Norges egen satellitt

Radarsatellitter kan også brukes til å overvåke skipstrafikk langt til havs. Større skip sees som hvite prikker på bildene. Men disse satellittene gir ikke noe informasjon om hvilke båter som registreres. I dag overvåkes skipstrafikk ved hjelp av et automatisk identifikasjonssystem, AIS, som alle båter over 300 bruttotonn er pålagt å ha.

Systemet sender informasjon om blant annet skipets posisjon, fart, kurs, last og navn til Kystverkets AIS-stasjoner på land. Men signalene fanges bare opp dersom båten er mindre enn 40 nautiske mil fra land. Derfor ble det bygget en AIS satellitt som gjør det mulig å overvåke alle båter som befinner seg langt fra land. Kombinert med observasjoner fra radarsatellitter vil dette styrke varsling av oljeutslipp fra båter.

Den norske satellitten AISSat-1 i bane. Illustrasjon: NRS/FFI/NASA/Nyhetsgrafikk.no

Norge ble det første land som utviklet en slik satellitt. FFI og Kongsberg Seatex stod ansvarlig for byggingen av elektronikken i AIS-satellitten.

AISSat-1 ble skutt opp med en indisk rakett sommeren 2010 og den går i en polar bane slik at alle skip i våre polar området nå kan overvåkes. En kopi av AIS elektronikken ble også plassert på utsiden av romstasjonen. Nå kan alle skip i hele verden registreres og kan hjelpe myndighetene mot miljøsyndere og piratvirksomhet.

I juli 2014 ble den andre AIS-satellitten skutt opp, og den tredje er under planlegging.

Satellitter til krisehjelp

Satellitter overvåker naturfenomener som vulkaner, jordskjelvsoner, havstrømmer og ekstrembølger. Bilder fra rommet kan være svært viktige når redningsinnsatsen skal styres etter et kraftig jordskjelv. Særlig når katastrofeområdet ligger vanskelig tilgjengelig, kan satellittbilder være til stor nytte.

Bilder fra rommet brukes til å kartlegge algeoppblomstring i havet, noe som kan være nyttig for fiskeflåten og anlegg for fiskeoppdrett. I dag er vi alle vant til å få nøyaktige og raskt oppdaterte værmeldinger, både på nett og via mobilen. Værmelding uten satellitter er i dag utenkelig.

Klimaendringer og miljø står høyt på den internasjonale dagsorden. Satellitter blir stadig viktigere for å overvåke miljøet på jorda. Grunnen er at de har evnen til å gi enhetlige målinger over store områder. Satellitter måler utbredelsen av is i arktiske strøk, mengden ozon og klimagasser.

De måler havnivåøkning, vanndampinnholdet i atmosfæren, mengden skyer og forandringer i vegetasjon. Sist, men ikke minst, er det viktig å holde øye med solas utstråling av lys og partikler mot jorda. Historisk sett har sola vært årsak til mange klimaendringer her på jorda, og mye tyder på at sola også har bidratt til klimaendringer de siste 150 år.

Norges visjon

Siden Norge ligger så langt nord, har vi bedre muligheter til å bruke rommet enn de fleste andre land. Dette skyldes at de satellittene som samler inn den mest nøyaktige informasjon om jorden, går i bane over polene. Dette betyr også at vårt nordlige territorium blir observert oftere enn områder lenger syd. De geografiske fordelene ved Norges nordlige beliggenhet for romaktiviteter er viktige både for nasjonale behov og for å yte service for internasjonale klienter.

Norsk Romsenter har som mål at Norge skal være det land i verden som har største nytte av rommet. Det betyr at tjenestene fra rommet blir stadig viktigere for nordmenn flest, selv om vi ikke tenker over det. Det er først når GPS-en faller ut, TV-skjermen går i svart under den direktesendte cupfinalen, minibanken mister kontakt med kommunikasjonssatellitten, eller værsatellitten ikke lenger ser stormer på vei inn fra Norskehavet, at man merker hvor innvevd rommet er i hverdagen.