Solsatellitten SOHO

Satellitten skulle fungere i to år. 25 år etter gir den oss viktige varsler om katastrofale solstormer

Solsatellitten har avslørt mange av solas store hemmeligheter. Nå har den en viktig jobb med å varsle oss om solstormer som kan få katastrofale konsekvenser.

Bursdag: Det er 25 år siden solobservasjonssatellitten SOHO ble sendt opp.
Bursdag: Det er 25 år siden solobservasjonssatellitten SOHO ble sendt opp. (Foto: ESA)

Solsatellitten har avslørt mange av solas store hemmeligheter. Nå har den en viktig jobb med å varsle oss om solstormer som kan få katastrofale konsekvenser.

For 25 år siden i dag skjedde det en liten revolusjon i rommet. Da ble The Solar and Heliospheric Observatory, eller SOHO, skutt opp fra Cape Canaveral. Den ble plassert i 1,5 millioner kilometer fra jorda, i retning mot sola hvor gravitasjonskreftene fra sola og jorda utlikner hverandre og holder satellitten i bane omkring sola med en omløpstid på ett år. Fra denne posisjonen i dette såkalte «Lagrangepunktet» kunne SOHO observere sola kontinuerlig.

Planen var at SOHO skulle være virksom i to år, men var bygget for å overleve i seks. Slik gikk det ikke. Satellitten er ennå i bruk etter 25 år i tjeneste. Det får vi kalle god ingeniørkunst.

Dramatikk i rommet

Men det har ikke vært uten dramatikk. SOHO har opplevd en av de mest dramatiske redningsaksjoner i rommet. I 1998 mistet man kontakten med satellitten. Da var den designet slik at om noe gikk galt, ble den satt i nødmodus hvor det meste av funksjoner ble stengt av. Rakettdysene holdt seg pekende mot solen til operatørene fikk startet den opp igjen.

Denne gangen gikk noe galt. SOHO gikk inn i en ukontrollert rotasjon og la seg på siden. Siden som vendte mot sola, ble 120 grader varm, mens baksiden like mange kuldegrader. Drivstoffet i satellitten frøs. Krise. Dette var en menneskelig feil.

Frykten for at SOHO hadde lagt på røret for godt var stor, men etter fire uker klarte dyktige ingeniører endelig å sende over kode som gjorde at den våknet opp igjen. Alle de kostbare instrumentene hadde overlevd. Likevel tok det en måned å få tint opp drivstoffet.

En måned etterpå så døde gyroskopene i SOHO, og de var ugjenkallelige. Da måtte man bruke rakettdysene for å holde satellitten stabil, men det ville bruke opp drivstoffet ganske raskt.

Som alle satellitter var SOHO utstyrt med såkalte reaksjonshjul som hjelper med å holde satellitten stabil. Det ble raskt utviklet en programvare som gjorde at disse kunne gjøre jobben til gyroene, og det har fungert godt i alle årene opp til nå.

Verre var det da antennen som pekte mot jorda låste seg. SOHO ligger ikke stabilt i det såkalte L-punktet, men går i en utstrakt 600.000 km bane rundt det. Da er man avhengig av at antennen vinkles mot bakkestasjonene på Jorden for å sende signalene ned.

Løsningen var å flytte antenne, en siste gang til den mest optimale vinkelen, slik at en ville kunne sende data fra nesten halvparten av banen.  Når man nærmer seg den andre halvdelen av banen snus SOHO så å si på hodet for å kunne sende videre. Likevel er det enkelte punkter i banen som ikke når fram til jorda på grunn av antennevinkelen. Det har man løst ved å bruke en liten pinneantenne om bord som langt fra var beregnet til slike oppgaver. Den skulle bare brukes til å overføre kommandoer til satellitten. Ved å bruke jordantenner på mer 70 meter i diameter vise det seg at en også kunne overføre bilder, selv om signalene er svake.

Vokter jorden: SOHO har blitt erstattet av mange andre satellitter, men den har fremdeles en særdeles viktig jobb. Dette er den eneste satellitten som kan varsle oss når det kommer store partikkelstormer i vår retning. Foto: ESA

Vokter romværet

I alle årene etter har SOHO fungert etter intensjonen på tross av slike Petter Smart-løsninger med digitalt plaster. Ennå henger den der ute i retning sola og gjør en veldig god jobb.

Vi har de senere år fått bedre satellitter som kan ta bilder med mye høyere oppløsning, men ingen kan gjør den ene jobben SOHO står for. Den gir oss romværvarsling. Dette er den eneste satellitten som kan se og varsle om solstormer som kommer mot oss.

En skikkelig solstorm kan få enorme konsekvenser som kan får koronapandemien til å fortone seg som en forkjølelse. Blir vi rammet av en intens partikkelstorm fra sola må vi gjør tiltak fort. En slik storm vil komme fra under et døgn til tre døgn etter utbruddet på sola.

For å begrense skadene kan en senke belastningen på nettet eller i ekstreme tilfeller må strømnettene stenges ned. Spesielt USA er sårbart, hvor enorme kraftverk forsyner de store byene. Gjøres de strømløse blir skaden mindre, men slike stormer kan bokstavelig talt steke elektronikk i rommet. Satellitter er spesielt utsatt og svært mange av dem vil kunne ta kvelden. Tenk bare på om verden mister navigasjonssatellittene.

Les også

Norsk solforsker

Seniorrådgiver ved Norsk romsenter, Pål Brekke, jobbet ved operasjonsteamet til SOHO ved NASA Goddard Space Flight Center i USA fra 1995 til 1999. Fra 1998 fungerte han som nestleder for hele SOHO prosjektet. Han er nok den nordmann som har så å si kommet nærmest sola og dens mysterier.

– Norsk industri var med på prosjektet tidlig. Vi konkurrerte om å levere teknologi til SOHO og vant kontrakter for rundt 80 millioner kroner.

Solforsker: Seniorrådgiver ved Norsk romsenter, Pål Brekke, jobbet ved operasjonsteamet til SOHO ved NASA Goddard Space Flight Center i USA fra 1995 til1999. Foto : Pål Brekke

Revolusjon

Brekke slår fast at SOHO med sine ulike instrumenter var en revolusjon for solobservasjon. For å kunne observere solens atmosfære måtte man utenfor jordatmosfæren, og da hadde man tidligere bare svært korte tidsserier. For å måle ladede partikler fra solen måtte man videre være utenfor jordas magnetfelt (magnetosfæren), og det var enda vanskeligere.

– Det å måle kontinuerlig i stedet for små glimt er nesten som å måle flyveegenskapene til en fugl fra en film eller med en serie stillbilder, sier Brekke.

Da SOHO ble skutt opp var det en rekke ubesvarte spørsmål om sola. Satellitten hadde 12 ulike instrumenter som sammen gjorde det mulig å kartlegge forholdene fra solas innerste kjerne til koronaen over soloverflaten, og videre følge solvinden ut til jorda.  

– Det tok ikke lang tid fra SOHO ble skutt opp til vi måtte forandre vårt syn på sola. Fra å anta en relativt stabil og rolig sol til den dynamiske og varierende sola vi kjenner i dag.

SOHO har observert at lydbølger forplantet seg inn i sola, ved å studere overflaten i detalj. De gav oss informasjon om både temperatur, tetthet og gassbevegelser i solas indre. Teknikken ble kalt helioseismologi og er samme seismologi-teknikk vi bruker for å studere Jordas indre. På denne måten kan SOHO «se» inn i solas indre.

Les også

Har påvist solskjelv

Blant solsatellittens største oppdagelser er påvisningen av solskjelv, og gass like under overflaten som langsomt strømmer fra ekvator mot polene. Dette er på en måte solas svar på Golfstrømmen. SOHO kan faktisk se inn i sola og måle hastigheten til gassene inni sola med en nøyaktighet bedre enn 0,1 mm/sekund. Utrolig når en vet at sola er 150 millioner km unna!

– Et annet overraskende resultat var at solas indre ser ut til å rotere med fast rotasjonstid. Det er bare de ytterste 30 prosentene, som vi kaller konveksjonslaget, som roterer med ulike hastigheter avhengig av breddegrad. Friksjonen som oppstår i sjiktet mellom disse sonene tror vi er opphav til solas magnetfelt, sier Brekke.

SOHO Funfacts Foto: ESA

Observasjoner av solas indre løste også en av partikkelfysikkens store gåter, nemlig hvorfor vi bare observerte en tredjedel av de nøytrinoer vi hadde beregnet ut fra solas kjernetemperatur. SOHO viste at sola hadde den forventede kjernetemperaturen på 15 millioner grader, men at det var nøytrinoene selv som «lurte» forskere ved å skifte identitet på veien. Denne forskningen fikk Nobelprisen i fysikk i 2015.

Romvær

– Begrepet romvær fikk sin revolusjon da SOHO startet kontinuerlig overvåking av sola. SOHO ga oss god kunnskap om hva som var kilden til kraftig romvær. For første gang kunne man observere de kraftige gassutbruddene som slynges ut fra sola i alle retninger, og man kunne varsle når slike utbrudd hadde retning mot jorda. Når slike utbrudd treffer jordas magnetfelt skapes det vi kaller en geomagnetisk storm, som gir kraftig nordlys. Slike stormer kan i verste fall føre til omfattende skader på elektrisk og elektronisk utrustning. SOHO har observert 30.000 slike utbrudd, sier han.

Andre instrumenter på SOHO kunne ta bilder av solas dynamiske atmosfære, kromosfæren og koronaen. Disse lagene kan ikke studeres fra jordas overflate. Lyset disse lagene sender ut ligger i den ultrafiolette røntgen-delen av det elektromagnetiske spekteret og slipper ikke gjennom jordatmosfæren. Med SOHO kunne man følge med på dynamikken og eksplosjoner i solatmosfæren hele døgnet.

Tidligere hadde man bare korte glimt av slike bilder fra såkalte sonderaketter hvor ferden varte i snaue sju minutter. Sola er i stadig endring, med variasjoner i utstråling, gassutbrudd, eksplosjoner og andre dynamiske hendelser.

Solflekker: Solflekker er en viktig indikator på solens sykluser. De ser man i stor detalj fra SOHO. Foto: Eduardo-Schaberger-Poupeau

Ubesvart

Det ytterste laget i atmosfæren til sola, korona, er over en million grader varmere enn overflaten, der temperaturen bare er 6000 grader. Så hvordan klarer sola å overføre varme og energi fra solas varme indre til solas korona uten at også overflaten varmes opp? Norske forskere utnyttet instrumenter på SOHO som vi kaller spektrografer for å lete etter svar. Instrumentene splitter lyset i de ulike bølgelengdene, og ved å studere såkalte spektrallinjer kan en måle tetthet, temperatur og hastighet til gassen som sender ut lyset.

Ofte kunne de måle gasser som beveget seg med hastigheter opp mot 500.000 km/t. SOHO ga grunnlag for flere mulige teorier som kan forklare oppvarmingen koronaen, men dette spørsmålet er ennå ikke løst.

Les også

Kommentarer (1)

Kommentarer (1)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå