Med ny teknologi fra DTU Space kan satellitter flyve helt præcist i forhold til hinanden. Det er nødvendigt i den europæiske Proba-3-mission, der vil give astrofysikerne ny viden om Solens ydre atmosfære.
\ Automatisk oplæsning
Med ny teknologi fra DTU Space kan satellitter flyve helt præcist i forhold til hinanden. Det er nødvendigt i den europæiske Proba-3-mission, der vil give astrofysikerne ny viden om Solens ydre atmosfære.
Opdateret 4. december: Opsendelsen er udsat til 5. december af tekniske årsager. Tidspunkterne i artiklen er rettet for at reflektere dette.
5. december kl. 11.34 dansk tid skal to unikke satellitter sendes op med en indisk rumraket. Opsendelsen markerer starten på den europæiske rummission Proba-3, som skal gøre os klogere på Solen og demonstrere tandemflyvning af satellitter.
Et hold forskere fra Institut for Rumforskning og Rumteknologi på Danmarks Tekniske Universitet vil følge opsendelsen ekstra tæt, for satellitterne er nemlig spækket med teknologi fra instituttet, der i daglig tale blot kaldes DTU Space.
»Proba-3 er en gammel drøm, der endelig går i opfyldelse. Jeg har arbejdet på projektet siden 2007, og jeg glæder mig selvfølgelig til opsendelsen. Det bliver helt fantastisk,« fortæller professor John Leif Jørgensen fra DTU Space.
Du kan se opsendelsen live her:
Den europæiske rumorganisation ESA står bag Proba-missionerne (Project for On-Board Autonomy), hvor forholdsvis små og billige satellitter sendes op for at demonstrere ny rumteknologi.
Proba-3 er den absolut mest komplekse, ambitiøse og dyreste mission i rækken. Det er en videnskabelig mission, der har til formål at levere data om Solens korona – dens ydre atmosfære, som stadig er lidt af et mysterium for forskerne – men i høj grad også en mission, der skal demonstrere præcis formationsflyvning af satellitter.
Det er sidstnævnte del, DTU Space har udviklet og leveret teknologi til. Et system af kameraer og lysdioder gør det muligt for de to satellitter at finde hinanden i rummet, navigere tættere på hinanden og endelig flyve i formation med en præcision, der skal måles i et par hundrededele af en millimeter.
De to satellitter sendes op i en meget aflang bane, hvor de kommer op til 60.530 km væk fra Jorden. Herude vil de flyve formationsflyvning med cirka 150 meter imellem sig i seks timer ad gangen, mens Solens korona fotograferes. Missionen skal vare mindst to år.
I forvejen findes der satellitkonstellationer, hvor mange satellitter kredser rundt om Jorden på en koordineret måde. Det gælder for eksempel navigationssatellitter som dem, der bruges i GPS-systemer, og Starlink-satellitterne, der leverer internet.
Men egentlig formationsflyvning, hvor satellitterne flyver helt præcist i forhold til hinanden, giver helt nye muligheder, fortæller John Leif Jørgensen:
»Det har så meget potentiale. Det her bliver fremtiden. Præcis formationsflyvning er spået til at blive den absolut vigtigste nye teknologi for satellitter. Der kommer en lavine af nye anvendelser, for eksempel superteleskoper, superradarer og grundlæggende fysik.«
Et eksempel kunne være større teleskoper. Hvis vi skal se, om der er kontinenter og liv på en exoplanet 20 lysår herfra, skal vi bruge et teleskop med et spejl, der er halvanden kilometer stort. Ellers er opløsningen ikke god nok.
Men her kunne man i stedet have spejle på en række satellitter, som arbejder sammen om at sende lysbølgerne videre til en satellit med et kamera. Så kan netværket af satellitter fungere på samme måde som et ekstremt stort teleskop.
Et andet eksempel er ESA-missionen LISA, hvor tre rumfartøjer skal flyve i præcis formation 2,5 millioner km fra hinanden. Her er planen at opfange tyngdebølger fra supermassive sorte huller, der kredser rundt om hinanden for til sidst at kollidere.
Opsendelsen er først planlagt til 2035, men forskerne på DTU Space har allerede arbejdet på projektet i mange år. Du kan læse mere om LISA-missionen i artiklen ’Gigantisk trekant i rummet skal afsløre galaksesammenstød.’
Men i første omgang skal formationsflyvningen altså bruges til at afsløre strukturerne i koronaen tæt på randen af solskiven.
»Koronaen strækker sig langt ud i Solsystemet. Man kan sige, at Jorden befinder sig i den ydre del af den. Og det er koronaen, der er vært for solstorme, der kan påvirke os. Derfor er den interessant,« siger Christoffer Karoff, der er lektor ved Institut for Geoscience på Aarhus Universitet.
Kraftige solstorme kan give os flot nordlys, men kan også give problemer for satellitter og i sjældne tilfælde lukke midlertidigt ned for elnettet på udsatte steder. Det kan du læse mere om i artiklen ’Bliv klogere på de solstorme, der måske truer Danmark’.
Vil man forstå eksplosionerne i Solens atmosfære, skal man studere koronaen, og den er svær at blive klog på. Specielt er dens høje temperatur en gåde. Hvor Solens synlige overflade kaldet fotosfæren har en temperatur på cirka 5.500 °C, bliver gassen i koronaen meget varmere.
»Vi ved ikke, hvorfor koronaen kan blive flere millioner grader varm. Vi forstår ikke helt, hvor energien kommer fra. Det er sådan noget, man prøver at undersøge med denne mission,« forklarer Christoffer Karoff, der har forsket i Solens fysik, men ikke er involveret i Proba 3-missionen.
»Vi kan observere de store soludbrud, men der kan også være en masse ganske små soludbrud, der kunne levere energien til koronaen. Derfor vil vi gerne se, hvad der foregår i en lille skala tæt på Solens overflade,« fortsætter han.
Astrofysikerne vil altså rigtig gerne nærstudere koronaen, men det er svært, fordi Solen lyser mere end en million gange kraftigere end dens korona. Hvis lyset fra solskiven ikke blokeres, er det umuligt at få øje på koronaen.
Totale solformørkelser er en gave for forskerne, for så blokerer Månen for Solens lys, så koronaen bliver til at få øje på og fotografere. Men totale solformørkelser er sjældne og varer kun få minutter, og forskerne vil gerne følge koronaen igennem længere tid for at få en bedre idé om, hvordan den fungerer.
Her kommer koronagrafer ind i billedet. De kan nemlig blokere for det kraftige lys fra Solens overflade, så det bliver muligt at fotografere koronaen. I sin simpleste udformning er en koronagraf blot en skive, der placeres foran solskiven, men i praksis benytter astronomerne en række optiske tricks i teleskoperne i bestræbelserne for at fjerne det uønskede sollys.
Rumteleskoper fungerer meget bedre end jordbaserede teleskoper, fordi billederne ikke forstyrres af spredt lys fra atmosfæren. Og allerbedst er det, hvis man kan have et rumteleskop, der tager billeder af koronaen, mens en anden satellit sørger for at blokere for det kraftige sollys.
Men det kræver, at formørkelsessatellitten hele tiden er placeret, så den lige præcis dækker for solskiven, så teleskopet på den anden satellit kan indfange koronaen.
De to satellitter skal danse i takt med en ekstremt stor præcision. De skal hele tiden have den helt rette afstand imellem sig og flyve i formation i timevis på en måde, så det ene teleskop er rettet mod Solen, mens det andet skygger for solskiven. Og det er her, teknologien fra DTU Space viser sin styrke.
»Når man har to satellitter, der flyver frit i forhold til hinanden, kan man variere afstanden imellem dem. Hvis skyggen kommer lidt tættere på, ser man den ydre del af koronaen uden at blive blændet, og så kan man øge afstanden lidt og se den kraftigere, indre del af koronaen,« siger John Leif Jørgensen og fortsætter:
»Så kan vi få en bedre forståelse af, hvad koronaen er for en størrelse – både når den er i ro, og når der kommer en solstorm.«
De to Proba-3-satellitter sendes op sammen. Efter opsendelsen skal satellitternes systemer testes godt og grundigt, før de begynder formationsflyvningen og målingerne af koronaen i løbet af 2025.
Hvis DTU-teknologien fungerer som forventet, kan den også bruges, når satellitter skal nærme sig hinanden for til sidst at koble sig sammen ude i rummet – 'rendezvous' og 'docking', som det kaldes i rumfarten.
Det er for eksempel nyttigt, når man skal ud og fange rumskrot, og forskerne på DTU Space benytter da også lejligheden til at teste teknologier, der kan bruges ved fremtidige missioner, hvor det gælder om at genkende og indfange udtjente satellitter.
I det hele taget er John Leif Jørgensen fuld af idéer til, hvordan præcis formationsflyvning af satellitter ellers kan bruges i fremtiden:
»Vi kan også få svejserobotter til at fremstille kilometerstore strukturer i rummet. Så kan vi for eksempel bygge enorme solfarme, der sender billig energi ned til Jorden. Det kunne jeg godt tænke mig, at vi arbejder på i fremtiden,« slutter han.
Herunder kan du se en video om Proba-3-missionen og komme endnu tættere på satellitterne:
