RIMFAX

Slik styrer Svein-Erik georadaren på Mars

Professor Svein-Erik Hamran og hans team styrer georadaren Rimfax ombord på roveren Perseverance som nå samler inn prøver på Mars.

Morsomt: – At jeg har konstruert et instrument som nå jobber på Mars, er fantastisk spennende og et høydepunkt i min karriere. Vi var invitert til oppskytingen, men ble stoppet av pandemien. I november skal vi etter planen møtes hos JPL i California, sier Svein-Erik Hamran.
Morsomt: – At jeg har konstruert et instrument som nå jobber på Mars, er fantastisk spennende og et høydepunkt i min karriere. Vi var invitert til oppskytingen, men ble stoppet av pandemien. I november skal vi etter planen møtes hos JPL i California, sier Svein-Erik Hamran. (Foto: Sverre Chr. Jarild)

Professor Svein-Erik Hamran og hans team styrer georadaren Rimfax ombord på roveren Perseverance som nå samler inn prøver på Mars.

I over 30 år har Hamran jobbet med å få delta på ekspedisjoner til Mars, og denne gangen har han sitt eget instrument som ett av syv instrumenter som skal kartlegge planeten for å se om det har vært liv der.

– Dette er uten tvil høydepunktet i min forskningskarriere. Det er helt fantastisk det som skjer på Mars nå, sier Hamran til Teknisk Ukeblad. 

Hamran bobler over av entusiasme der han sitter nesten alene i bygget som huser Universitetet i Oslos nye Centre for Space Sensors and Systems (CENSSS) ved siden av Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) på Kjeller.

Instituttet som er en del av tilbudet på Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet er lagt nettopp dit fordi det skal ha tett samarbeid med FFI og Institutt for energiteknikk(Ife).

For tida er «RIMFAX Science Operation Center» mye basert på hjemmekontor på grunn av pandemien. Det blir også mye kveldsarbeid på grunn av tidsforskjellen til USA der Perseverance overvåkes døgnet rundt av Nasa og Jet Propulsion Laboratory (JPL). Og døgnet er som kjent 40

Svein-Erik Hamran (60)

  • Født: Fauske i Nordland
  • Utdanning: Sivilingeniør i teknisk fysikk ved NTNU, skrev doktorgrad om utvikling av en radar for å studere isbreer på Svalbard
  • Karriere: Jobbet 10 år i Norges forskningsråd og 24 år som forsker ved FFI. Nå er han professor ved Institutt for teknologisystemer, UIO, og leder i Center for Space Sensors and Systems

minutter lenger på Mars enn på jorda.

Hamran har med seg fire forskere og to doktorgradsstipendiater som hjelper til med operasjonen. De følger med på hva slags data som bli lastet ned og utarbeider en arbeidsplan for hva radaren skal gjøre. Dette foregår i tett dialog med JPLs kontrollsenter i Pasadena i California.

– Vi var veldig spente under landingen 18. februar. Vi har gjort mange mekaniske og termiske tester på instrumenter. Det har vært vibrasjonstester, sjokktester og tester i termisk vakuum. Det siste dreier seg om å variere elektronikken og antennen i temperaturspennet mellom minus 100 grader om natta til pluss 20 grader på dagtid. Det er ingen konveksjon på Mars slik vi har på jorda. Da sola skinner på overflata, stråler den tilbake slik at det blir termisk likevekt. Roveren brukes derfor bare på dagtid, forteller Hamran.

Roveren forsynes med strøm fra en minireaktor med plutoniumpellets. Og den er utstyrt med frostvæske som sørger for at instrumentene «overlever» nattekulda. 

– Betegnelsen reaktor er egentlig litt misvisende. Det er riktigere å si at pelletsen av plutonium blir varmet opp av stråling slik at den kan produsere strøm etter samme prinsipp som på Voyager som nå er på vei ut av solsystemet.

Skal lete etter liv

Les også

Rimfax trenger ikke å varmes opp hver natt fordi elektronikken ligger på en oppvarmet plate i et temperaturkontrollert område innvendig, mens antennen utvendig er konstruert for å tåle temperatursvingningene.  

– Se her ligger prototypen av en antenne som Comrod laget. Den er laget av karbonfiber og glassfiber og er veldig lett, men vi valgte en helt annen modell. Den vi har på roveren veier hele 2,3 kg og grunnen til det er at roveren var veldig tung framme, slik at vi slapp vektbegrensninger bak, noe som var heldig for oss. Roveren veier totalt over ett tonn.

Hamran har tatt fram bildene som er tatt av Perseverance etter landingen og beskriver landskapet som Rimfax nå skal undersøke. 

– Vi må kjøre nordover først og opp mot deltaet. Og vi må unngå sandbelter som er en stor påkjenning for roveren. Her er et krater som har vært fylt av vann, du kan se både innløp og utløp av en elv fra tidligere tider. Her har vi forslag til en kjørerute og her skal vi legge fra oss prøvene. Rimfax er skrudd fast på roveren hele tiden. De første turene til roveren vil bare dreie seg om å kjøre 30-40 meter, men den kan kjøre opp til 200 meter hver dag når man vet at alt fungerer.

Stor diskusjon

Hamran forteller at det er veldig mye diskusjon om bergartene på Mars er dannet av sedimenter eller vulkaner. Det er nettopp dette Rimfax kan bidra til å kartlegge. Hamran har med seg professor emeritus Henning Dypvik som er ekspert på sedimentologi og planetgeologi i teamet sitt.

– Her kan vi se hvordan motorene fra landingen har blåst bort masse støv. Det er i seg selv vitenskapelig interessant fordi vi da kan se lenger ned i undergrunnen. Vi mener at Rimfax kan se 30-40 meter ned noen steder, men dette er avhengig av grunnforholdene.

– Hvordan tolker dere dataene?

– Vi kan lese av tettheten i grunnen. Hastigheten på radiobølgene vil si noe om tettheten og tettheten kan fortelle noe om hvordan geologien er dannet. Radaren viser oss den geologiske strukturen, men når det gjelder kjemien, må vi ha kortere bølgelengder, f.eks. røntgen, forteller Hamran. 

Perseverance er utstyrt med flere kamerateknologier, blant annet et såkalt Mastcam-Z og et Supercam. 

– Disse kameraene kan gi svar på noe av mineralogien. De kan skyte med laser på en stein slik at gasser fordamper av steinen. Da kan man ved hjelp av Sherloc, et spektroskop,  studere de organiske strukturene. Hvis det finnes vann i undergrunnen, kan vi kanskje også oppdage det med radar.

Iskrystaller

Les også

– Tror du det finnes vann der?

– Det er lite trolig. Isen sublimerer og blir til gass umiddelbart så derfor kan det ikke være noe vann på overflaten i dag. Men vi kan finne ut om det har vært elveløp der og om mineralene er dannet i vann. 

Grunnen til at Hamran og hans team har valgt radiobølger er nettopp at det ikke er vann på dagens Mars. Ved at det eventuelt ligger i iskrystaller kan radiobølger brukes – rennende vann ville

Vi mener at Rimfax kan se 30-40 meter ned noen steder, men dette er avhengig av grunnforholdene.

Svein-Erik Hamran

stoppet bølgene.

Atmosfæren på Mars består av karbondioksyd og var tidligere tykkere. Nå er den nesten borte og ifølge Hamran er det ingen som har en god forklaring på hvorfor det er blitt slik. Planeten har ikke noe magnetfelt som kan beskytte mot stråling, slik man har på jorda. Ingen vet hvordan planeten har utviklet seg. Noen mener den har vært varm og våt, andre at den har vært kald og tørr. 

Ombord på roveren er det et instrument som har fått navnet Moxie. Dette skal kunne gi svar på om det er mulig å produsere oksygen av karbondioksyd. Primært er dette gjort som en teknologidemonstrator, men eksperimentet kan få stor betydning for eventuelle bemannede romferder til Mars. 

Hamran sier at prøvene som samles inn skal fraktes tilbake til jorda av et nytt romskip. Dette skjer på en svært spektakulær måte: Prøvene skal ligge i lukkede prøverør på den sterile overflaten. Så skal en liten rover på fire hjul lande på Mars for å plukke opp prøvene og kjøre dem tilbake til landingsfartøyet. Her skal de legges inn i ei kule som skal skytes opp i en bane rundt Mars, deretter skal et romskip skytes opp fra jorda for å hente denne kula ned igjen. Planen er at dette romskipet skytes opp i 2026 eller 2028. Forventet retur vil være i 2030-31.

– Perseverance vil bli helt sentral i åtte-ti år framover, selv om det planlagte programmet varer i to år. De vil kjøre den så lenge den gir vitenskap tilbake. Curiosity som landet på Mars i 2012, er fortsatt operativ. 

Georadar: Rimfax står for Radar Imager for Mars Subsurface Exploration og veier 2,3 kilo. Den er montert bak på roveren og veier hele 2,3 kg. Den er et av syv instrumenter ombord. Foto: NASA/JPL

Hadde ideen

Det var Svein-Erik Hamran som hadde ideen til Rimfax. Allerede i 2013 hadde han ferdig et forslag til instrumentet. 

– Nasa har et vitenskapelig team som skriver en Science Definition Report om hva neste rover skal gjøre av undersøkelser og hvilke instrumenter som er aktuelle. Dette skjer jo bare hvert åttende eller tiende år så du har kanskje bare to muligheter i din forskerkarriere til å være med på noe sånt. Av 58 forslag til instrumenter, plukket Nasa ut 7 og et av dem var altså vår georadar, fortelle Hamran som også er bidragsyter på Den europeiske romfartsorganisasjonen ESAs ExoMars-rover. Den skulle vært sendt opp i mars i fjor, men ESA og den russiske samarbeidspartneren Roscosmos bestemte seg for å gjøre flere tester og har planlagt oppskyting i 2022. 

Nasa stiller svært strenge krav til dokumentasjon og krever tykke rapporter om vitenskapelige, tekniske beskrivelser av instrumentet, styresystemer og økonomi. Det blir evaluert og så får du karakterer tilbake.

– Jeg kontaktet professor David Paige ved University of California, han har lang erfaring med ekspedisjoner i rommet og leder et instrument som går i bane rundt månen for å måle overflatens temperatur. Jeg visste at jeg måtte ha med noen som har vært med på dette tidligere så vi har fire amerikanske forskere i det vitenskapelige teamet vårt.

Hamran etablerte et instrumentteam ved FFI og et samarbeid med Kongsberg Norspace på lodding og montering av kretskort, Inventas(tidligere Bitvis) på programmering og Comrod på prototype og testing av antennen. Selve flightmodellen av antennen som nå er på Mars, ble i sin helhet bygget ved FFI.

Perseverances hovedoppgave er altså å lete etter spor av tidligere liv på Mars, men hva tror Svein-Erik Hamran:

– Jeg tror det kan ha vært liv der, men jeg tror ikke vi finner noe spor av liv. Det livet som eventuelt har vært på Mars må være over fire milliarder år gammelt. Planeten har vært kald og tørr de siste fire milliardene år. Solsystemet vårt er 4,5 milliarder år og derfor er det kun en periode på 500 millioner år at det kan ha vært liv der – om den da var varm og våt. Det eldste livet på jorda, en forekomst av stromatolitter, er funnet i Australia og var 3,5 milliarder år gammelt.

Les også

Kommentarer (0)

Kommentarer (0)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå