Skal bli bedre til å spå været i atmosfæren

Kommunikasjonssystemene i verdensrommet er sårbare for været i rommet. I Ukraina og Norge samarbeider forskere for å få mer kunnskap om det uberegnelige romværet.

Published
Radaren utenfor Kharkiv i Ukraina er et av verdens største radaranlegg, som måler 100 meter i diameter. En annen slik radar befinner seg utenfor Tromsø. Foto: Frøy Katrine Myrhol
Radaren utenfor Kharkiv i Ukraina er et av verdens største radaranlegg, som måler 100 meter i diameter. En annen slik radar befinner seg utenfor Tromsø. Foto: Frøy Katrine Myrhol

Eurasia-programmet

Målet med Eurasia-programmet er å bidra til fornyelse og internasjonalisering av høyere utdanning i samarbeidslandene, deriblant Ukraina.

Eurasia-programmet administreres av Senter for internasjonalisering av utdanning (SIU).

Dette prosjektet heter “Norwegian-Ukranian cooperation aimed to sustainable development of the education process in geospace researches”.

På observatoriet i Zmyiv, utenfor den ukrainske storbyen Kharkiv, ruver et av verdens største radaranlegg mot himmelen. Med sine 100 meter i diameter er den den eneste i Sentral-Europa.

Det finnes bare rundt ti slike radarer i verden, og en av de andre befinner seg i Norge, utenfor Tromsø. Den drives av European Incoherent Scatter Scientific Organization (EISCAT).

Radarene brukes til å få mer kunnskaper om de fysiske prosessene bak været i rommet. Som på jorden kan det også oppstå et slags uvær og stormer i atmosfæren.

– Romvær kan ikke forutsis som vanlig vær på jorden, fordi det er mer uberegnelig.  Det er mulig å forutsi det fra dag til dag, men sannsynlighetsgraden er lav. 

Stillstand de siste 30 årene

– Utviklingen her har også stått stille de siste 30 årene. Vi er på samme sted som da datamaskiner ble tatt i bruk for vanlige værmeldinger på 50-tallet, forklarer professor Cesar La Hoz ved Universitetet i Tromsø-Norges arktiske universitet (UiT).  

Grunnen til dette er at forskning på romværet tidligere var en ren vitenskapelig aktivitet.

Forskerne Oleksandr Koloskov, Valeriy Pulyayev, sjefsingeniør Yakov Chepurnyy og doktorgradsstudent Mikhail V. Lyashenko oppe i radaren i Zmyiv. Foto: Frøy Katrine Myrhol
Forskerne Oleksandr Koloskov, Valeriy Pulyayev, sjefsingeniør Yakov Chepurnyy og doktorgradsstudent Mikhail V. Lyashenko oppe i radaren i Zmyiv. Foto: Frøy Katrine Myrhol

Nå som det globale samfunnet er stadig mer avhengig av det nære verdensrommet for infrastruktur som navigasjons- og kommunikasjonssatellitter, trengs det derfor mer kunnskaper og forskning på dette feltet.

Kan påvirke utstyr på jorden

Det skal UiT i samarbeid med Institute of Ionosphere (IION) under The National Academy of Sciences of Ukraine og Institute of Radio Astronomy (IRA) sørge for. Prosjektet tilhører det såkalte Eurasia-programmet (se faktaboks). 

Sammen utfører de eksperimenter ved de to radarene i Norge og Ukraina.

Målingene skjer fra 5 til 100 mil opp i atmosfæren, i ionosfæren. Dette er den øverste delen av jordatmosfæren, som er spesiell fordi den er elektrisk ledende.

Her kan bevegelsene til elektroner og ioner forårsake forstyrrelser i atmosfæren, altså et slags uvær.

Siden alle satellittsignaler går gjennom ionosfæren, har den betydning for viktige kommunikasjonssystemer i verdensrommet, som igjen kan påvirke utstyr på jorden.

– Forskning på romvær er viktig for å kunne beskytte denne sårbare infrastrukturen, og lage tjenester for å forutsi romværet som vi kan stole på.

– Forstyrrelser i ionosfæren kan for eksempel forårsake feil i boreutstyr for oljeleting som bruker GPS. Store geomagnetiske stormer i sfæren kan også forårsake strømbrudd på jorden, og ødelegge transformatorer på bakken som det tar tid å erstatte eller reparere, sier La Hoz.

Samler inn data fra radarene

En del av prosjektet består av eksperimenter det det skal samles inn data fra de to radarene på hver sin kant av Europa.

Radarene måler forstyrrelsene i ionosfæren gjennom det som kalles inkoherent spredningsteknikk.

Radiobølger sendes fra radarene opp i sfæren, hvor elektroner reflekterer en liten del av strålingen tilbake til jorden. Disse signalene registreres og behandles av datamaskiner, og dataene kan brukes til å se om det er forstyrrelser i romværet.

– Samarbeidet med Universitetet i Tromsø gjør det mulig for oss å skaffe data både i Kharkiv og i polarregionen, sier forsker Oleksandr Koloskov ved IRA i Ukraina.

Forskerne måler blant annet elektronene og ionenes temperatur og tetthet i ionosfæren, og hvordan de beveger seg. Ved å måle dette kan forskerne avgjøre om det er forstyrrelser.

– Det er effektivt å måle de elektriske partiklene i polarregionen, fordi det er her geomagnetiske forstyrrelser i ionosfæren starter. Disse kan bevege seg nedover på kontinentet mot Ukraina, forklarer Koloskov.

I hjertet av radaren

Institusjonene utveksler både doktorgradsstudenter og forskere for korte opphold, hvor de holder forelesninger og utfører eksperimenter sammen.

Et viktig formål med prosjektet er å utdanne nye generasjoner innen fagfeltet. 

– Ordningen har fordeler for begge parter. Radiofysikk er ikke bare en teoretisk kvalifikasjon. Studentene vil jobbe med dette utstyret i arbeidslivet, så de oppfordres til å få praksis hos oss, sier prosjektkoordinator og forsker Valeriy Pulyayev på IION.

Inne i hjertet av den store radaren i Zmyiv, sitter student Stas Belosludeev og følger med på dataene som kommer inn.  På det døgnåpne observatoriet er han på vakt.

Inne i hjertet av den store radaren i Zmyiv, sitter masterstudent Stas Belosludeev og følger med på dataene som kommer inn. (Foto: Frøy Katrine Myrhol)
Inne i hjertet av den store radaren i Zmyiv, sitter masterstudent Stas Belosludeev og følger med på dataene som kommer inn. (Foto: Frøy Katrine Myrhol)

– Jeg er i gang med å utvikle apparater som kan forme kontrollsignaler for radaren. Kontrollsignalene skal sjekke om målingene er korrekte, forklarer han.

Målinger om natten

På observatoriet sitter også Sharina Shulga, som undersøker de nederste lagene i ionosfæren. Hun prøver å finne ut hvor konsentrasjonen av ioner er tettest.

– Forskningen hjelper oss med å få mer kunnskap om hvordan ionene oppfører seg. Noen målinger om natten er lettere å analysere, derfor er anlegget åpent hele døgnet, forteller hun.

De første dataene er samlet inn, og det jobbes nå med å analysere dem. Til neste år vil antageligvis de første vitenskapelige rapportene være klare.