Norge har skutt opp forskningsraketter for å studere ionosfæren, den øvre delen av atmosfæren, siden 1962. Rakettene gjør målinger mens de flyr i en linje gjennom atmosfæren.

Nå utvikler forskere ved Andøya Space Center og Universitetet i Oslo raketteknologi som gjør 3D-målinger i rommet mulig.

– Vi har til nå manglet teknologi til å avbilde turbulens i romplasma, sier Ketil Røed, forsker i elektronikk ved Universitetet i Oslo (UiO).

Med romplasma mener han den vanligste tilstanden til materie i universet.

– Dette blir derfor et helt unikt eksperiment. Dersom vi lykkes, vil det føre til et paradigmeskifte i romforskning, sier Røed.

Rakett med døtre

Rakettene blir utstyrt med små sylindre, cirka fem centimeter høye og ti centimeter i diameter, som skytes ut av raketten når den når opp i ionosfæren. Forskerne kaller dem rakettenes døtre.

Seks slike døtre fylt med elektronikk, plasseres i en egen seksjon i raketten som utviklerne har gitt navnet 4D Space-modul.

Døtrene gjør målinger mens de flyr, både langs rakettbanen og lenger og lenger unna raketten. Resultatene sendes tilbake til raketten, og måledata både fra raketten selv og fra døtrene blir strømmet ned til bakkestasjoner.

– Det vi jobber med nå, er å miniatyrisere måleinstrumentet slik at det passer inn i sylinderen og å få til rask kommunikasjon mellom døtre og rakett, forteller Røed.

Men hvor er døtrene?

For at målingene skal gi mening, er døtrenes posisjon viktig. Ole Martin Vister har jobbet med dette i masteroppgaven sin i elektronikk og datateknologi ved UiO.

– GPS fungerer ikke, både på grunn av hastigheten og høyden, forteller han.

Raketten og døtrene snakker sammen under flyvningen: Raketten sender et signal til døtrene rundt ti ganger i sekundet. De seks døtrene svarer, med 20 millisekunders forsinkelse mellom hver.

Tidsforsinkelsen gjør det mulig å identifisere hver av døtrene.

– Jeg har sett på to ulike metoder for å bestemme døtrenes posisjon, sier Vister.

Den ene bruker styrken på signalene fra døtrene. Signalstyrken dempes med avstanden og følger en kjent sammenheng.

Med den andre metoden regnes avstanden ut ved hjelp av at radiosignaler har konstant fart.

– Da har vi både tid og hastighet og kan beregne posisjon ved hjelp av triangulering, forklarer Vister.

Først på NASA-rakett

4D Space-modulen skal flys for første gang på studentraketten G-Chaser i januar 2019 og deretter på ICI-5, UiOs egen forskningsrakett, som bygges av Space Systems avdelingen ved Andøya Space Center og skal skytes opp i desember neste år.

– Siden NASA-raketter er litt større enn våre forskningsraketter, er modulen skalert opp litt i størrelse, forteller Røed.

– Dermed får vi kvalifisert 4D Space-modulen også for NASAs raketter, og det gir oss flere muligheter.

G-Chaser er en NASA-rakett og del av prosjektet Grand Challenge Initiative – Cusp.