Et lite Widerøe-fly flyr nordover over et hvitt vinterlandskap.
Når det lander på Andøya, Norges tiende største øy, er det noen få passasjerer som går av.
Midt i det dramatiske landskapet ytterst i Vesterålen ligger romfartssenteret Andøya Space.
Her ble den første raketten skutt opp i 1962. Siden da er 1200 forskningsraketter sendt opp fra øya. Beliggenheten er ideell - med åpent hav i nord og under nordlysbeltet, området rundt polene der nordlyset forekommer oftest.
Nå står oppskytningen av forskningsraketten ICI-5B for tur.
Den norskbygde forskningsraketten ICI-5b før oppskytning.(Foto: Christoffer Dahl Kjerngård / Andøya Space)
Måler turbulens i nordlyset
Raketten skal gjøre målinger av såkalt plasmaturbulens i atmosfæren.
Plasma er en gass der elektronene er revet løs fra atomene. Det finnes i den øvre delen av atmosfæren, som kalles ionosfæren. Dette laget er der allerede før nordlyset oppstår.
I nordlyset strømmer energirike elektroner fra solen og magnetosfæren ned i atmosfæren og kolliderer med oksygen- og nitrogenatomer.
De fleste av disse atomene blir ikke ionisert, men eksitert. Å eksitere er en prosess i fysikk hvor energien til en partikkel eller samling med partikler øker.
Når atomene faller tilbake i sin opprinnelige tilstand, sendes det ut lys. Det vi ser som nordlys.
Samtidig påvirker elektronene plasmaet, endrer elektrontettheten og fører til elektriske strømmer og turbulens i ionsfæren.
Romfysiker leder oppdraget
Oppdraget ledes av romfysiker Wojciech Miloch ved Universitetet i Oslo.
– Vi skal forske på de små skalaene i nordlyset. Nordlys er ofte turbulent og ganske dynamisk. Vi vil undersøke hva som skjer med elektrontettheten når energien fra verdensrommet strømmer ned i atmosfæren, sier han.
Miloch sammenligner prosessen med en elv.
– Når vannet flyter rolig, er strømmen jevn. Etter kraftig regn øker energien i vannet, og strømmen blir mer turbulent. Vi skal se på hvordan turbulensen dannes, og på koblingen mellom partikkelnedbør og turbulens.
Små strukturer i plasmaet kan også inneholde store mengder energi.
Annonse
Med instrumentene på raketten kan forskerne måle variasjoner i elektrontetthet på svært små skalaer - ned til centimeter. Slike strukturer kan også overføre energi til nøytrale partikler i atmosfæren.
– Målet er å forstå hvordan plasmaet og de nøytrale partiklene påvirker hverandre, og hvordan energien fra verdensrommet overføres til atmosfæren, sier romfysiker Wojciech Miloch.(Foto: UiO)
Internasjonalt samarbeid
Raketten bærer flere vitenskapelige instrumenter. Ett måler energien til elektronene som strømmer ned i atmosfæren.
Det er utviklet i USA i samarbeid med forskere fra University of Iowa. Et annet måler elektrontetthet og er utviklet ved Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo.
Forskerne må også måle både elektriske og magnetiske felt.
– Partiklene er ladede og påvirkes av elektriske og magnetiske felt. Samtidig kan strømmer i plasmaet skape egne felt, sier Miloch.
Forskningsraketter skal opp i rundt 250 kilometers høyde
Raketten skal fly opp til rundt 250 kilometers høyde. Her møtes plasmaet i ionosfæren og den nøytrale atmosfæren.
Satellitter går vanligvis i baner høyere enn dette, mens ballonger ikke når så langt opp i atmosfæren. Derfor er forskningsraketter en av få måter å gjøre direkte målinger på i dette laget av atmosfæren.
– Målet er å forstå hvordan plasmaet og de nøytrale partiklene påvirker hverandre, og hvordan energien fra verdensrommet overføres til atmosfæren, sier Miloch.
Derfor har forskerne også med et instrument fra Tyskland som måler turbulens i den nøytrale atmosfæren.
12 små «døtre»
Annonse
Raketten bærer med seg 12 små måleenheter, såkalte «døtre». Disse er plassert inne i 2 moduler med 6 i hver. Konseptet kalles «4DSpace»og er utviklet over noen år ved Engineering-avdelingen ved Andøya Space og UiO.
– De måler det samme parameter – plasmatetthet, men i ulik avstand fra raketten. Med disse kan vi undersøke et mye større område av ionosfæren. Dette har aldri blitt gjort før, sier Miloch.
De små enhetene slippes ut underveis i flyvningen og sprer seg rundt raketten. De er utstyrt med antenner og såkalte Langmuir-prober som måler egenskaper og strukturer i plasmaet.
Enhetene slippes ut fire og fire og danner et kvadrat i rommet. Ved å måle de samme parameterne flere steder samtidig kan forskerne studere strukturer i plasmaet i langt større detalj enn tidligere.
Midt i det arktiske landskapet ytterst i Vesterålen ligger romfartssenteret Andøya Space.(Foto: Erle Østby Widme)
Rakettens «hotell» må klargjøres
På Andøya legges alt til rette for oppskytningen. Ansatte ved romsenteret bygger det de selv kaller rakettens «hotell» – infrastrukturen der instrumentene installeres og systemene klargjøres og testes før oppskytning.
Før dette har «hotellet» også vært en tur innom NASA Wallops Space Flight Facility på østkysten av USA for å integreres og testes mot rakettmotorene og annen infrastruktur som krevdes i forbindelse med oppskytningen.
Selve raketten er 12 meter høy og består av 2 rakettmotorer fra NASA og en nyttelastseksjon som rommer de vitenskapelige instrumentene.
Denne oppskytningskampanjen startet 6. mars.
Hver kveld samles forskere, ingeniører og ansatte ved Andøya Space for å vurdere om forholdene ligger til rette. De går gjennom værforhold, nordlysaktivitet og teknisk status.
Må de vente, eller kan raketten skytes opp?
Spørsmålet er alltid: Kan raketten skytes opp i kveld - eller må de vente enda en dag?
Annonse
Etter møtet blir rommet roligere, men spenningen ligger fortsatt i luften. Forskerne setter seg ved skjermene og følger nøye med på dataene.
Oppskytning av forskningsraketter krever tålmodighet.
Langs veggen står åtte store skjermer satt sammen til én stor visningsflate. Her vises nordlysdata, værforhold og kameraer med nordlysaktivitet rundt i Nord-Norge og nabolandene.
Et av systemene er kameraet Skibotn UiO Imager. Her vises også en rød linje som markerer rakettens planlagte bane.
For at oppskytningen skal kunne gjennomføres, må nordlyset ligge over denne linjen – raketten må fly gjennom området der fenomenet oppstår.
– We are the aurora hunters, ler Miloch mens han studerer et av kameraene.
Laserblikk mot atmosfæren
Observasjoner fra bakken er også viktige.
På toppen av fjellet Ramnan, like bak Andøya Space, ligger ALOMAR – Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphere Research.
Her skytes to grønne laserstråler fra den såkalte RMR-lidaren opp i atmosfæren, der de kan nå høyder på rundt 100 kilometer.
Målingene gir forskerne informasjon om vind og temperatur i atmosfæren.
Her skytes to grønne laserstråler fra den såkalte RMR-lidaren opp i atmosfæren.(Foto: Erle Østby Widme)
Allerede første kveld ser forholdene lovende ut. Nordlyset ligger over rakettens planlagte bane. Problemet er vinden. Den er for sterk til at oppskytningen kan gjennomføres.
De neste dagene gjør teamet flere forsøk.
Annonse
Den tredje dagen, 9. mars, ser det igjen ut til at forholdene kan være gode. I kontrollrommet følger forskerne nøye med på både vindmålinger og nordlysaktivitet.
Men litt over midnatt kommer beskjeden: vinden er fortsatt for kraftig. Raketten forblir liggende inne, mens teamet forbereder seg på et nytt forsøk neste kveld.
Dag 5 – «Science conditions look promising»
Kvelden etter samles forskere, ingeniører og ansatte igjen på Andøya.
I kontrollrommet følger forskerne nøye med på både vindmålinger og nordlysaktivitet.(Foto: Erle Østby Widme)
– Science conditions look promising, sier Miloch.
Den 12 meter lange raketten heises endelig opp i vertikal posisjon, men allerede klokken 20.26 må den senkes ned igjen.
Arbeidet i kontrollrommet fortsetter. Værballonger sendes opp for å måle vindforholdene i atmosfæren, og dataene deles fortløpende.
Kameraer fra ulike steder i Skandinavia overvåker nordlyset. Bildene viser at aktiviteten ligger over Nord-Finland og gradvis beveger seg vestover.
Litt over klokken 23 rapporteres det om høy nordlysaktivitet over Finland og Sverige. Forskerne forventer at den vil nå Andøya i løpet av omtrent en time.
Beslutningen tas om å «elevate launch», og klokken 23.17 reises raketten igjen.
Nedtellingen starter
Klokken 01.00 ringer telefonen på bordet til Miloch, og fra dette øyeblikket går alt raskt.
Beslutningen tas: oppskytning skal gjennomføres. Vindforholdene på bakken er gode, fareområdet på sjøen er klarert, og de lokale vindforholdene er innenfor grensene.
Klokken 01.05 tas nedtellingen opp fra T–20 minutter. Gjennom mikrofonen høres avkrysninger på sjekklisten mens hver avdeling bekrefter «go».
Klokken 01.11 ligger nordlysbuen over rakettbanen. Skalaen som måler intensiteten i nordlyset, stiger kraftig. Verdiene øker fra noen tusen til rundt 18 000 – flere ganger høyere enn bare noen minutter tidligere.
Den siste nedtellingen starter klokken 01.20.
– I think you can slowly continue, sier Miloch rolig i mikrofonen.
Nedtellingen fortsetter
I rommet bryter en spent latter ut. Ett minutt senere ringer en høy alarm gjennom hele bygget.
Nedtellingen fortsetter: 60… 50… 40...
Klokken 01.25 lokal tid rister hele bygget. Alle blir stille. På skjermen ser teamet raketten løfte fra plattformen, omgitt av røyk.
Klokken 01.27 kommer den første kommentaren fra Miloch:
– Yes, it appeared, this arc!
Nordlysbuen ligger akkurat over rakettbanen.
Rett etter oppskytingen starter opptellingen av rakettens høyde.
Ute på oppskytningsområdet kan ansatte nå sees rydde bort biter av isoporen som holdt raketten varm før start.
To minutter senere stopper den siste av de to rakettmotorene. Opptellingen stanser på 306 kilometer, noe over den planlagte høyden på 286 kilometer. Stemningen i rommet løsner. De første gratulasjonene deles mellom forskerne.
Forskerne fikk mer data enn forventet
Rundt klokken tre på natten samles teamet til et post-flight-møte.
– Det har vært en fantastisk natt fordi vi faktisk klarte å treffe vitenskapen, sier han.
Han forteller at raketten traff en svært dynamisk fase av nordlyset.
– Slike hendelser varer bare noen få minutter. Hadde vi startet litt senere, ville alt vært over, sier Miloch.
