Tema

Mats skjuts upp för att mäta gravitationsvågor

Nästa år skjuts forskningssatelliten Mats upp från Vostochny Cosmodrome i Ryssland. Mats ska studera så kallade gravitationsvågor i atmosfären genom att detektera formationer i moln i mesosfären, på 70-110 kilometers höjd.

Huvudinstrumentet ombord är baserat på en ny typ av teleskop som är utvecklat i Göteborg och beskrivs i en avhandling av Arvid Hammar.

Mats är den första svenska forskningssatelliten på 18 år, utvecklad i ett samarbete mellan forskare på Stockholms universitet, Chalmers och KTH.

Från sin omloppsbana på 600 kilometers höjd kommer Mats att studera så kallade gravitationsvågor i atmosfären (inte desamma som Einstein förutsåg) genom att detektera formationer i moln i mesosfären på 70-110 kilometers höjd.

I likhet med vågor i havet ger gravitationsvågor i atmosfären upphov till storskalig cirkulation. De är viktiga att studera för att förbättra nuvarande klimatmodeller och bättre förstå atmosfären som helhet.

För att göra mätningar på gravitationsvågor kommer Mats detektera UV-ljus från nattlysande moln och infrarött ljus från syremolekyler med hjälp av sex separata bildsensorer.

Forskningssatelliten Mats i monterat skick.

Arvid Hammar är nyligen disputerad industridoktorand som har arbetat på Omnisys Instruments och på institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, MC2, på Chalmers. Han har ingått i ett team från Göteborg som har utvecklat och byggt de vetenskapliga instrumenten på forskningssatelliten.

Stor som en diskmaskin

Eftersom själva satelliten är relativt kompakt och lätt – den väger totalt 50 kilo och är ungefär lika stor som en vanlig diskmaskin, 60×70×85 kubikcentimeter (se illustration nedan) – kan endast ett teleskop användas för att avbilda atmosfären på de sex bildsensorerna. För att uppfylla de vetenskapliga målen måste Mats dessutom kunna upptäcka gravitationsvågor med storlekar ner till 200 meter över ett synfält på 250 kilometer i atmosfären samtidigt som störsignaler – ströljus – från exempelvis solen, och ljus från städer effektivt stängs ute.

– Att kombinera dessa krav i ett enda instrument är en mycket stor utmaning som var drivande för utvecklingen av Mats teleskop, som var det huvudsakliga fokuset i min avhandling, säger Arvid Hammar.

Själva teleskopet är ett så kallat off-axisteleskop och är det första i sin typ som utnyttjar en ny designmetod där linjär astigmatism elimineras för att drastiskt förstora synfältet samtidigt som upplösningen bibehålls. Att just storleken på synfältet kan göras större är nyckeln för en mission som Mats och kan inte göras med klassiska teleskop. Designen utnyttjar tre speglar som tillverkats ur solitt aluminium med hjälp av en speciell svarvningsteknik (diamond turning), vilket ger optisk kvalitet på ytorna.

Källa: Chalmers tekniska högskola

Förutom design har utvecklingen av Mats även inneburit omfattande tester för att kunna garantera ett fungerande instrument i den utmanande miljö som rymden innebär. Optiken har testats i ett nybyggt labb för optiktester som Arvid Hammar har satt upp och ansvarat för som en del i sitt arbete.

Mats ska användas i ungefär två år för att studera den övre delen av atmosfären. Den data som produceras under den tiden kommer att användas av forskare över hela världen. Uppskjutningen är planerad till 2020 då flera satelliter skickas upp samtidigt från samma raket, bland annat en större kanadensisk satellit.

Sprängskiss av Mats (Mesospheric Airglow/Aerosol Tomography and Spectroscopy) som visar satellitens olika delar. illustration: Rymdstyrelsen

Satelliten Mats – första svenska på nästan 20 år

Uppskjutningen av Mats är planerad till 2020. Senast Sverige skickade upp en satellit var Odin 2001. Under sina 18 år i omloppsbana har den tillryggalagt närmare 100 000 varv runt jorden, men även Odin förväntades till en början bara kunna användas i två år.

Läs mer på Rymdstyrelsens sajt: Mats – Sveriges nya forskningssatellit

Avhandlingen:
Optics for Earth Observation Instruments. 

Kontakt:
Arvid Hammar, Optical Engineer, Fingerprint Cards, arvid.s.hammar@gmail.com

Följ Mats på twitter:

Vi finns där du är @forskningsnyhet

Mats skjuts upp för att mäta gravitationsvågor

 lästid ~ 3 min