Europas nye tidsmaskin

Bakgrunn: I går skjøt ESA opp de mest kompliserte og avanserte instrumentene Europa noen gang har sendt ut i rommet. En ny æra i jakten på universets store gåter har begynt.

Publisert
Herschel (t.v.) og Planck blir de dyreste og to av de viktigste satellittene Europa noen gang har skutt opp. (Illustrasjon: ESA)
Herschel (t.v.) og Planck blir de dyreste og to av de viktigste satellittene Europa noen gang har skutt opp. (Illustrasjon: ESA)

Romteleskopene Herschel og Planck var plassert nær hverandre i toppen av den mektige Ariane 5-raketten som i går ble skutt opp fra ESAs base i Kourou i Fransk Guyana.

Torsdag 14. mai kan dermed markere slutten på en lang bygge- og utviklingsprosess, men begynnelsen på flere år med intens forskning på de unike dataene som Herschel og Planck skal fange opp.

Frem til fortiden

Planck vil bli det første europeiske romobservatoriet som skal undersøke mikrobølgene som er igjen i universet fra the Big Bang og tiden like etter, da kosmos ble til.

Mikrobølgene fra den gang er naturlig nok svært svake, men danner en bakgrunnsstråling over hele universet. Det kalles for den kosmiske mikrobølgebakgrunnen. Den kan gi informasjon om mange grunnleggende egenskaper ved universet.

Fartøyet skal måle små forandringer i den kosmiske bakgrunnstrålingen med en nøyaktighet ingen andre instrumenter kan vise til.

Skapelsens fingeravtrykk

Nærbilde at Plancks teleskop. (Foto: ESA)
Nærbilde at Plancks teleskop. (Foto: ESA)

- Planck observerer skapelsens fingeravtrykk med en nøyaktighet som langt overgår tidligere målinger.

- Forskere håper å få ny innsikt i spørsmålene om universets struktur med mørk materie og mørk energi, sier Bo N. Andersen, administrerende direktør ved Norsk Romsenter.

Planck vil gi oss de skarpeste bildene noensinne av universet da det var veldig ungt, spede 380 000 år, og bidra til nye teorier om universets begynnelse og utvikling.

Det store smellet skjedde trolig for 14 milliarder år siden. Fra å være en stor ildkule har universet siden kjølnet og duver i en sjø av mikrobølger.

Universitetet i Oslo

Planck vil måle temperaturvariasjonene på tvers av denne mikrobølgebakgrunnen med en mye bedre følsomhet, vinkeloppløsing og frekvensbredde enn andre satellitter.

Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo har vært tungt inne utviklingen av Planck siden 1998. Instituttet har deltatt i utviklingen av satellittens lavfrekvensinstrument og vil være blant en liten gruppe av forskere som får eksklusiv adgang til data de to første årene.

Ti personer på instituttet vil jobbe med forskning på Planck-data. Tre av dem er faste vitenskapelige ansatte og resten er enten post-doktorander eller doktorgradsstudenter.

Kan avsløre

Slik er Herschel og Planck plassert i toppen av Ariane 5-raketten under oppskyting. Planck er nederst. (Illustrasjon: ESA)
Slik er Herschel og Planck plassert i toppen av Ariane 5-raketten under oppskyting. Planck er nederst. (Illustrasjon: ESA)

Planck vil derfor bety mye for norsk forskning de nærmeste årene. Det er mange spørsmål som forskerne ønsker å finne svar på. Dagens teorier kan bli avkreftet eller bekreftet.

Instituttleder Per Barth Lilje har store forventninger.

- Planck vil gi en enestående mulighet til å studere den tidligste fasen av universet, det vi kaller inflasjonsfasen.

- Vi kan finne store hull i vår totale forståelse av kosmologien, sier Lilje.

Fartøyet er blant annet lastet med et kraftig teleskop og to instrumenter - en detektor for høyfrekvente mikrobølger og en for lavfrekvente mikrobølger.

Teleskopet har et hovedspeil som er 1,5 meter i diameter. Den innkommende mikrobølgestrålingen vil reflekteres fra hovedspeilet ned på et primærspeil og så inn på detektorene.

Et sofistikert frysesystem holder detektorene på en temperatur som er nær det absolutte frysepunktet.

Planck skal skanne universet i halvannet år. Forskerne på Universitetet i Oslo skal så jobbe med dataene i to år før de legges ut offentlig og forskningsresultater publiseres.

- Det vil nok være forskere som vil kaste seg over dataene da. Jeg regner med at forskningen vil fortsette i mange år etter 2013, sier Lilje.

Herschel

Romobservatoriet Herschel inneholder det kraftigste infrarøde teleskopet som noen gang har vært i rommet.

- Herschel vil ha det største astronomiske speilet i verdensrommet, med et areal dobbelt så stort som Hubbles. Dette observatoriet vil gi helt ny innsikt i de kalde delene av universet, fra støv til stjerne- og planetdannelser og videre til stjerners død, forteller Bo Andersen.

Observatoriet vil fange opp fenomener som ingen andre har sett før, på et unikt detaljnivå, og astronomer kan dermed se dypt inn i stjerneskapende regioner, galaktiske sentre og solsystemer.

Kaldere objekter, som ørsmå stjerner, molekylskyer og galakser dekket av støv er synlige via infrarødt. Det kan til og med oppdage støvet.

Himmelspeil

Herschels kjølekammer inneholder 2370 liter med flytende helium som skal hjelpe til med nedkjølingen av satellitten. I bane vil den sorte siden rikke motta sollys og fungere som en radiator. Den blanke siden rettes mot sola og reflektere varme. (Foto. ESA)
Herschels kjølekammer inneholder 2370 liter med flytende helium som skal hjelpe til med nedkjølingen av satellitten. I bane vil den sorte siden rikke motta sollys og fungere som en radiator. Den blanke siden rettes mot sola og reflektere varme. (Foto. ESA)

Herschel-teleskopets speil er 3,5 meter i diameter, fire ganger større enn noen andre infrarøde teleskoper og det vil samle nesten 20 ganger mer lys.

Fartøyet inneholder også tre avanserte forskningsinstrumenter: To kameraer og et spektrometer med meget høy oppløsning. Også Herschels detektorer fryses ned til en temperatur nær det absolutte nullpunktet.

Arbeidsstedet for både Planck og Herschel er Lagrange-punkt 2, rundt 1,5 millioner kilometer borte fra jorda.

Der kan romteleskopene sveve fritt, uten å bli trukket mot jorda, månen eller andre himmelobjekter. I tillegg er de langt borte fra jordas skygge og forstyrrende stråling.

Ifølge Andersen er Herschel og Planck sammen det absolutt største prosjektet vitenskapsprogrammet i ESA har utviklet.

- For ESA er kostnadene om lag 10 milliarder kroner og i tillegg kommer kostnadene som landene har hatt ved å bygge instrumentene. Jeg var leder av vitenskapsstyret i ESA da de vanskelige beslutningene om gjennomføring ble tatt. Det var en hard kamp for å få det til, men jeg er overbevist om at alle nå ser at det var et riktig valg, sier han.

Norsk industri

Norske bedrifter har vært med på utviklingen og byggingen av begge fartøyene.
Kongsberg Defence & Aerospace laget komposittsubstratene til solcellepanelene.

Kongsberg Spacetec utviklet test- og supportutstyr til ett av instrumentene på Planck. De var her underleverandør til Universitetet i Oslo.

CMR Prototech i Bergen bygget og testet simuleringsenheter for både Herschel og Planck, for bakketesting av delene i satellittene som skal skytes opp. Denne kontrakten var ikke ulik jobben Prototech nå gjør for Gaia-satellitten.

- Med disse to prosjektene demonstrerer Europa at vi er helt i verdenstoppen både teknologisk og vitenskapelig. Norge skal være stolt av at vi har både ingeniører og forskere som har bidratt, og kommer til å ha viktige roller framover, fastslår Andersen.

Hvem var Herschel og Planck?

William Herschel var en britisk astronom som i 1800 oppdaget infrarød stråling mens han studerte solen. Han oppdaget også planeten Uranus, den syvende planeten i vårt solsystem. William fikk også god hjelp av sin søster Caroline i sine studier.

Planck er oppkalt etter den tyske fysikeren Max Planck som fikk nobelprisen for sitt arbeid på stråling i 1918. Han regnes som grunnleggeren av kvanteteorien og en av de viktigste fysikerne på 1900-tallet.