Svensk satellit till final: kandidat till nästa europeiska rymdäventyr

Bild: THOR:s planerade banor (grafik:IRF)

Den europeiska rymdorganisationen ESA har valt den svenska satelliten THOR som en av tre kandidater till nästa europeiska M-klass projekt (mellanstora rymdmissioner inom ESA:s Cosmic Vision). Projektet leds av Andris Vaivads vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Uppsala. Han har arbetat tillsammans med svensk industri och forskargrupper i resten av Europa, USA och Japan.

THOR (Turbulence Heating ObserveR) är ett förslag till en första satellit som ska koncentrera sig på den grundläggande frågan om upphettning av plasma i rymden. Universum är fullt av hett, turbulent plasma. Turbulens är fundamental för upphettning och acceleration av partiklar.

THOR valdes av ESA i en öppen internationell tävling. Totalt skickades 27 förslag in. Nu ska en mer detaljerad plan för THOR-projektet tas fram av svenska och internationella forskare tillsammans med ESA. En expertgrupp inom ESA kommer sedan under 2017 att bestämma vilket projekt som verkligen genomförs. Vinnaren åker ut i rymden om tio år, 2025.

Vi ställde några frågor till en glad projektledare, Andris Vaivads:

Vad ska THOR göra?

”THOR ska studera grundläggande fysik. Med en satellit i bana runt jorden kan vi undersöka hur plasma upphettas i rymden. Plasma mycket vanligt i hela galaxen, och resten av universum.”

Vad är rymdplasma?

”Det mesta av universum som vi kan se består av plasma, alltså laddade partiklar. Detta inkluderar stjärnor, stjärnvindar och överdelen på planeters atmosfärer (inklusive jordens atmosfär). Detta inkluderar också avlägsna objekt som aktiva galaxkärnor, rester av supernovor och materia mellan stjärnor och mellan galaxer.”

Hur upphettas rymdplasma?

”Eftersom partiklarna är laddade påverkar de varandra via elektriska och magnetiska fält, och kan på så sätt vinna eller förlora energi. När de flesta partiklar vinner energi, blir plasmat varmare. Mest effektiv blir upphettningen om fälten är mycket oregelbundna, turbulenta. Att förstå turbulens är alltså nödvändigt för att förstå upphettning.”

Varför är detta viktigt?

”Detta är en möjlighet att förstå en grundläggande process i universum. När jag tittar på planeter och stjärnor på natthimlen vet jag att det finns plasmaturbulens där. Plasmaturbulensen upphettar och accelererar partiklar överallt i rymden. Upphettat plasma orsakar elektromagnetisk strålning, till exempel ljus som vi kan se. Men vi vet inte hur upphettningen går till eftersom vi inte kan åka till avlägsna stjärnor för att mäta. Däremot vi kan mäta med en satellit i rymden nära jorden. Dock, hittills har vi inte haft tillräckligt noggranna mätningar för att förstå hur upphettningen går till. THOR kommer att ha en uppsättning nya avancerade instrument för att göra detaljerade mätningar av elektriska och magnetiska fält och av laddade partiklar. Man kan säga att THOR är ett mikroskop för att titta några grundläggande processer i rymdplasma. Detta kommer att hjälpa oss att förstå rymden nära oss, men också fenomen många ljusår bort.”

Kan kunskap om turbulens i plasma vara till någon praktisk nytta?

”För oss som bor på jorden kan kunskap om plasmaturbulens komma till rent praktisk nytta i framtiden. Varmt plasma och turbulens är ett par av de grundläggande fenomen som styr rymdvädret. Vår teknisk avancerad civilisation har blivit mycket känslig för extremt rymdväder som kan skada satelliter, störa GPS-navigering och bryta strömmen i långa kraftledningar. För att förutsäga eventuella störningar är det en god hjälp att förstå turbulens och upphettning av plasma. Dessutom, för plasma som produceras i fusionsreaktorer under försök att producera elektricitet är turbulens ett praktiskt problem. Om vi vet mer om turbulens så kan vi minimera den.”

Hur kan ni studera avlägsna stjärnor och galaxer med THOR utan att åka dit?

”Fysik fungerar likadant överallt. Vi kommer att lära oss mer om plasma och turbulens runt jorden. Vi kommer att veta mycket mer om hur partiklar upphettas och accelereras. I avlägsna stjärnor och galaxer skapar partiklarna elektromagnetisk strålning som till exempel synligt ljus och röntgenstrålning. Vi kommer att arbeta tillsammans med astronomer som observerar denna strålning. Parametrar som densitet och magnetfältets styrka kan vara mycket olika i olika delar av galaxen. Vi kommer att arbeta tillsammans med experter på datorsimuleringar för att komplettera våra undersökningar vad gäller avlägsna områden som vi inte kan nå med rymdfarkoster.”

Vi pratade också med Yuri Khotyaintsev (IRF, Uppsala), ansvarig för instrumentet som mäter elektriska fält på THOR:

Vad ska Sverige göra i THOR-projektet?

”Vi leder arbetet med att planera THOR i detalj och att skriva ett förslag som ska skickas till ESA. Vi planerar också att bygga instrumentet som mäter elektriska fält. Det är elektriska fält som upphettar laddade partiklar. Med en speciellt designad satellit som THOR kommer vi att kunna göra de bästa mätningarna någonsin av elektriska fält på låga frekvenser. Jag ser verkligen fram mot detta!”

Länkar (på engelska)

• THOR webbsida, IRF: http://thor.irfu.se/
• ESA:s nyhetsartikel, 2015-06-04: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Three_candidates_for_ESA_s_next_medium-class_science_mission

Kontaktpersoner:

• Dr Andris Vaivads, IRF Uppsala, tel. +46-018-471 3097, andris@irfu.se
• Dr Yuri Khotyaintsev, IRF Uppsala, tel. +46-18-471 5929, yuri@irfu.se