Studerendes satellitter kan bidrage med vigtig viden i klimakampen

For Nikolaj Forskov Eriksen begyndte det som en vittighed. Han sad i en pause på første semester af elektroingeniøruddannelsen og sagde for sjov til nogle studiekammerater, at det sgu da kunne være meget fedt at lave en satellit og sende den ud i rummet.

Nu er der gået to år, og det er ikke længere en joke.

Til maj rejser den bachelorstuderende fra SDU sammen en anden studerende fra Aarhus Universitet til Vandenberg Space Force Base i Californien med studentersatellitten DISCO-1 i håndbagagen for at sætte den ind i en af Elon Musks og SpaceX’ raketter.

– Det er ret vildt. Jeg har selv siddet lige herovre og loddet et print, som skal ind i satellitten og sendes i kredsløb om jorden, fortæller Nikolaj Forskov Eriksen, da han viser rundt i studenterprojektets lokaler på SDU’s campus i Odense.

Satellitter mod klimaforandringer

DISCO-1 er den første af to satellitter, som er udviklet og drevet af studerende på Syddansk Universitet, Aarhus Universitet, Aalborg Universitet og IT-Universitetet i København. De skal alle sammen sendes i kredsløb om jorden, og de studerende bygger også en jordstation og placerer en kæmpemæssig parabolantenne på taget af Det Tekniske Fakultet i Odense, så kan de kan kommunikere med satellitterne.

Målet med opsendelserne er blandt andet at overvåge effekterne af klimaforandringerne og afsmeltningen af gletsjere i Arktis. Og det er helt afgørende viden, siger professor Sebastian Mernild fra SDU Climate Cluster, som har støttet projektet økonomisk.

– Det er meget vigtigt for os at vide, hvad der sker på Arktis, fordi det har betydning for klimaet på hele kloden. Arktis er et af de steder, hvor man ser de største temperaturstigninger, og vi ved, at der er store mængder drivhusgas gemt i permafrosten og under iskapperne, siger Sebastian Mernild.

- Hvis vi skal have en nogenlunde idé om, hvor store naturlige udledninger, vi kan forvente, og hvordan vi skal reagere på dem, har vi også brug for information om, hvor og hvordan isen smelter i Arktis, og hvordan Arktis påvirker udledningerne og koncentrationen af drivhusgas i atmosfæren. Ellers ved vi ikke, hvor meget vi skal klimaafbøde i fremtiden for at nå netto-nul.

Der findes allerede satellitter, som overvåger området, men ingen af dem er dedikeret lige netop denne opgave. Derfor ser klimaprofessoren de studerendes satellit som et kærkomment supplement, også til ekspeditioner i felten.

- Arktis er en ufremkommelig region. Det er svært rent logistisk, og tit kan man slet ikke komme ud på grund af klimatiske forhold. Derfor er satellitterne et godt og brugbart redskab, fordi de kan kigge ned fra oven og bidrage både med detaljeret regional viden og være med til at skabe overblik. Så længe der ikke er skydække, altså.

10 km i sekundet

Den første satellit, der skal sendes op i 2023, er imidlertid ren proof of concept, siger Nikolaj Forskov Eriksen og åbner døren ind til det midlertidige mission control room fyldt med skærme og blinkende computere.

Det bliver DISCO-2, der efter planen skal opsendes i 2024, som bliver udstyret med op til tre kameraer og skal sende billeder hjem, der kan bruges til at skabe detaljerede 3D-visualiseringer af gletsjerne og deres faldende massefylde. DISCO-1 skal udelukkende bevise, at de studerende kan finde ud af få kontakt til satellitten og få den til at vende den rigtige vej i de korte tidsrum, den passerer Arktis.

- Satellitten kan nå rundt om jorden på 90 minutter og har en gennemsnitshastighed på 10 kilometer i sekundet, så vi har kun omkring 15 minutter til at få kontakt med den, når den passerer over os, siger han.

Ikke helt ligetil

Nikolaj Forskov Eriksen finder en model af satellitten frem. 10 x 10 x 10 centimeter måler den, hvilket i rumverdenen er kendt som 1 unit.

Satellitten er en såkaldt CubeSat. Den er bygget efter de kvadratiske standardmål, som bliver brugt over hele verden, så man ikke behøver at specialdesigne raketter og deployers – altså den mekanisme, der skyder satellitten ud i den ønskede højde – hver gang man laver en ny satellit. Man kan også sætte flere af kvadraterne sammen, og så bliver det en satellit på eksempelvis 2, 3 eller 6 units.

DISCO-satellitterne skal suse rundt i en højde på omkring 400 kilometer, og for at kunne komme forbi Arktis, skal de i et polært kredsløb. Det vil sige, at de roterer rundt om jorden fra pol til pol, ikke langs med ækvator.

Og det er ikke sådan helt ligetil, forklarer Nikolaj Forskov Eriksen:

- Den Falcon-9-raket, vores satellit skal med, kommer slet ikke forbi polerne, så vores satellit skal ombord på et mindre fartøj på raketten. Det fartøj bliver så sat af i 400 kilometers højde omkring ækvator og skal flyve op til Nordpolen, hvor satellitten endelig kan skydes afsted.

Mange forskellige udfordringer

I det hele taget er det uhyre komplekst at udvikle en satellit, der rent faktisk fungerer ude i rummet. Det siger lektor i partikelfysik på SDU, Mads Toudal Frandsen. Han er en af hovedkræfterne bag rumforskningsnetværket SDU Galaxy, som DISCO-satellitterne hører under.

- Der er mange forskellige udfordringer. For det første skal man udvikle hele satellittens payload – altså alt det, der skal implementeres i satellitten og få den til at kunne noget, for eksempel sensorer og kameraer – og så skal man have alle komponenter til at spille sammen. Man skal også kunne kommunikere med satellitten nede fra jorden, forklarer Mads Toudal Frandsen.

- Og så skal man have alt det her til at fungere ude i rummet, hvor man ikke lige kan få fat i satellitten og lave noget om, og hvor der i øvrigt også kun er begrænset strøm fra de små solcellepaneler til rådighed.

Overophedning i kulden

Selve opsendelsen udsætter naturligvis også satellitten for nogle voldsomme rystelser, en enorm acceleration og derfor også g-kraft. Og oppe i rummet er der et helt specielt miljø, som satellitten skal kunne holde til, siger partikelfysikeren.

- I det ydre rum er der ekstremt koldt. 2,7 kelvin for at være helt præcis eller 2,7 grader over det absolutte nulpunkt på -273,15 grader celsius. Måske er der lidt varmere tættere på jorden, hvor satellitten skal være, men det er stadig meget, meget koldt, siger Mads Toudal Frandsen.

Det er imidlertid slet ikke kulde, der er problemet. Det er paradoksalt nok risikoen for overophedning af komponenterne.

- Fordi rummet er meget tomt, kan satellitten ikke særligt let slippe af med varmen. Varme og overførsel af varme er jo bare molekyler, der banker ind i hinanden, og når hurtige molekyler banker ind i langsomme, overføres varme. Men hvis der ikke er noget at banke ind i, er der heller intet sted at gøre af varmen. Derfor giver temperaturbegrebet ikke rigtig mening i rummet.

Alt dette har Mads Toudal Frandsen imidlertid tiltro til nok skal lykkes for de studerende. De får nemlig hjælp fra firmaerne Space Inventor i Aalborg, der lever af at producere satellitter, og Momentus i Californien, som er den såkaldte launch provider, den virksomhed, som har fået dem ombord på SpaceX’ Falcon-9-raket og skal fragte dem op til Nordpolen.

- Og så har vi jo bare nogle virkelig dygtige studerende, som knokler for at få det her til at lykkes, siger lektoren.

Dyrt isenkram

At sende en satellit ud rummet er ikke billigt, og den eneste grund til, at det økonomisk kan lade sig gøre, er, at Industriens Fond har givet projektet en bevilling på 4,25 millioner kroner.

 

Alene det at få en plads ombord til DISCO-1 på SpaceX’ raket koster i omegnen af 700.000 kroner, og så kommer udgifter til alle komponenterne i selve satellitten oveni, ligesom det koster penge at få satellitten samlet og testet i professionelle laboratorier.

Alt i alt løber den første satellit op i over 1 million kroner. Og det bliver klart den billigste af DISCO-satellitterne.

- Derfor er det også vigtigt, at vi ved præcis, hvordan vi skal sætte satellitten i deployeren, når vi kommer til Californien, så der ikke er noget, der går i stykker. Og så håber vi ellers bare, at alting virker. For eksempel må satellitten ikke kunne tændes, mens den sidder i raketten, fordi den i så fald kan sende nogle signaler ud, som forstyrrer, fortæller Nikolaj Forskov Eriksen.

- Der er meget, der kan gå galt.

Er du nervøs?

- Ja, det er jeg da.