Nya miniatyriserade instrument kan undersöka spännande vattenmiljöer
Vissa vattenmiljöer är både mycket intressanta och svåra att utforska. Det kan till exempel handla om att först behöva ta sig igenom ett mycket tjockt istäcke. För det är dagens undervattensfarkoster ofta för stora. Jonas Jonsson vid Uppsala universitet har bland annat utvecklat instrument som mäter djup, temperatur och elektrisk ledningsförmåga i vatten och ändå ryms på en lillfingernagel.
Vatten, som vi ju ofta betraktar som en förutsättning för liv, kan finnas på flera ställen i vårt solsystem. Gejserlika eruptioner på till exempel Saturnus måne Enceladus och isbergslika formationer på Jupiters måne Europa, indikerar att där skulle kunna finnas betydande vattenmängder, rent av hela hav, under en tjock skorpa av is.
På jorden, under fyra kilometer tjock, antarktisk is, finns Vostoksjön, som är tre gånger större än Vänern och till alldeles nyligen har varit isolerad från resten av världen under miljontals år. Precis som med de utomjordiska sjöarna, tänker man sig att studera dessa vatten med inte bara kvalificerade, utan också kraftigt miniatyriserade instrument som kan föras ned genom borrhål.
Doktoranden Jonas Jonsson har i sitt avhandlingsarbete utvecklat och undersökt flera instrument som, monterade på en ytterst liten undervattensfarkost, skulle kunna vara till stor hjälp i utforskningen av dessa spännande och svårtillgängliga miljöer. För att rymmas på farkosten, som är stor som två läskburkar, måste instrumenten förminskas till en hundradel eller tusendel av sin normala storlek. För att lyckas med det har Jonas och hans kollegor använt mikrosystemteknik – en teknik som är besläktad med mikroelektroniken, som gjort så mycket i vår vardag litet och högpresterande bara genom att minska skalan för elektriska fenomen.
I sin avhandling visar Jonas Jonsson flera exempel på hur också komponenter för ljus, ljud och kraft kan realiseras och utnyttjas i mikroskala. Bland annat har han utvecklat en tändsticksstor sonar och studerat hur avbildningen av sjöbotten påverkas när ljudvågorna från sonaren störs av dess kant. Vidare har han utvecklat en uppsättning så kallade sensorelement som mäter djup, temperatur och elektrisk ledningsförmåga i vatten, och ändå ryms på en lillfingernagel. Till och med till den svåra utmaningen att kunna ta med sig ett vattenprov, som egentligen borde behöva vara många gånger större än hela farkosten, presenteras en lösning, som bygger på finurlig koncentration av vätskan och inneslutning av den med starka mikroventiler.
Jonas Jonsson som är en flitig dykare ser att den utrustning han utvecklat skulle kunna komma till användning för att utforska havsdjupens spännande livsformer. Tekniken kan också få relevans inom ämnet astrobiologi, som är ett annat av hans intressen.
– Behoven av små och kvalificerade instrument är likartade, men många och svåra utmaningar återstår innan vi kan föra ens mogen teknik till andra himlakroppar, säger Jonas Jonsson.
– Som med all forskning, är tidshorisonten lång, säger Greger Thornell, forskningsledare vid Ångströms rymdtekniska centrum (ÅSTC), Uppsala universitet. Men delar av konceptet tror vi ska komma till användning ganska snart. Till exempel har dykare och maringeologer visat stort intresse för den kamerateknik som utvecklats. Marinbiologer har föreslagit att de nämnda sensorelementen skulle kunna bäras av djur som skulle kunna hjälpa till med kartläggningen av världens hav och själva farkosten har bland annat föreslagits för räddningsarbeten och för inspektion av rör.
KONTAKT
För mer information kontakta Jonas Jonsson, tel: 018-471 72 35, e-post: jonas.jonsson@angstrom.uu.se, eller Greger Thornell, tel: 018-471 71 26, e-post: greger.thornell@angstrom.uu.se.
Avhandlingen, Microsystems Technology for Underwater Vehicle Applications, förvaras den 11 maj på Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet.
