Odin firar 15 år i rymden - arbetar på övertid

Den svenskbyggda forskningssatelliten Odin arbetar övertid, i 15 år har den cirkulerat i omloppsbana runt jorden. Det är sju gånger längre än forskarna ursprungligen planerat för.  I ett världsunikt samarbete mellan astronomer och atmosfärsforskare i Kanada, Finland, Frankrike och Sverige har Odins instrument samlat in data. Odin har bidragit till betydande upptäckter om allt från hur stjärnor och planeter bildas, till hur mänsklighetens utsläpp påverkar jordens ozonskikt och klimat.

Den 20 februari 2001 sändes den svenskledda satelliten Odin upp från den ryska raketbasen Svobodny på gränsen till Kina. Eftersom Odin saknade egna styrraketer som kunde korrigera dess bana i efterhand, så visste alla inblandade att projektets framgång byggde på precisionen i det ögonblicket då satelliten släpptes från bärraketen uppe i rymden. Om det inte skedde på exakt rätt höjd, i exakt rätt hastighet och i exakt rätt vinkel mot jordytan, så skulle Odin inte hamnat i den bana som krävdes för att genomföra det uppdrag som kostat ungefär en halv miljard kronor att förbereda: Det vill säga snurrandes i en nord-sydligt bana som passerar båda polerna och som, tack vare jorden rotation täcker in hela jordytan två gånger per dygn.

– Som tur var gick allt bra. Nu har den svenskbyggda satelliten under 15 år svävat fram 600 kilometer över jordytan, där den ägnat sig åt sitt unika dubbeluppdrag: Att ömsom rikta sina instrument ner mot jorden för att studera vår atmosfär, ömsom blicka ut mot rymden för att samla in astronomiska data. Ett arbete som lett fram till flera viktiga upptäckter inom båda fälten, berättar astronomen Lennart Nord, före detta forskningsansvarig på Rymdstyrelsen och en av de forskare som var med från början.

Livslängden satte forskarna till två år. Men Odin har visat sig vara extremt långlivad. En av orsakerna är det faktum att batterierna ombord motioneras varje år för att återfå sin styrka så att de skall klara av att förse satelliten med ström under den del av omloppsvarvet som solens strålar inte når den. De båda NiCd-batterierna tycks må bra, och har idag laddats och urladdats cirka 23 000 gånger.


Hur stjärnor bildas har omvärderats

Några av de största upptäckterna inom det astronomiska fältet har handlat om den kemiska sammansättningen i den så kallade interstellära rymden, de moln av gaser och partiklar där nya stjärnor och planeter bildas. Med hjälp av det radioteleskop som finns ombord har Odin bland annat studerat förekomsten av vattenånga i de interstellära molnen. I mars 2007 kunde projektets astronomer gå ut med nyheten att man för första gången någonsin lyckats hitta molekylärt syre, alltså syrgas, i ett av dessa molekylmoln. Förekomsten av både vattenånga och molekylärt syre i de interstellära molnen hade i flera decennier ansetts som en förutsättning för att stjärnor och planeter ska kunna bildas, och ingår därför i alla modeller för hur de här processerna går till. Utan förekomsten av syrgas och vattenånga ansåg astronomerna att den överskottsvärme, som bildas när de här urgamla gasmolnen tätnar och krymper ihop till himlakroppar av sin egen tyngdkraft, inte skulle kunna kylas eller strålas bort. Vilket i sin tur skulle omöjliggöra stjärnbildningen och ställa alla modeller på ända. Försök att upptäcka molekylärt syre hade gjorts flera gånger utan framgång med teleskop nere på jordytan och med ballonger som skickats högt upp i atmosfären. Det Odin kunde se, med hjälp av det radioteleskop man burit med sig upp ovanför den störande jordatmosfären, var bland annat att halterna av molekylärt syre var tusen gånger lägre än man förväntat sig. Upptäckten, som gjordes i ett av våra närmaste stjärnbildningsområden, 500 ljusår från jorden, har sedan dess bidragit till att modellerna för hur stjärnbildning går till fått skrivas om.

– Och det måste väl sägas var ett av highlightsen under hela uppdraget, säger Göran Olofsson, professor emeritus i astronomi vid Stockholms universitet, som varit med och utvecklat Odins instrument och analyserat den ström av data som kommit från dem.


När läker ozonhålen igen?

Odins uppdrag har i högsta grad handlat om att förstå fenomen runt vår egen planet, jorden. De instrument som finns ombord används till att titta tillbaka ner mot den tunna hinna av gaser som skapat förutsättningarna för allt liv här - vår atmosfär. I slutet av 80-talet, då idén till Odin-projektet föddes, var ozonhålet ett av de stora orosmolnen på himlen.

– Och även här jobbade vi för att Odin skulle komma till nytta, berättar atmosfärsforskaren Donal Murtagh på Chalmers tekniska högskola i Göteborg, som kom med tidigt i projektet.

Provtagningar gjorda under 70- och 80-talen hade visat att utsläpp av vissa klorföreningar, så kallade freoner, bidrog till att bryta ner det tunna lager av ozon i jordens stratosfär som utgör ett skydd mot skadlig UV-strålning från solen. Freongaser av olika slag hade i decennier använts som driv- eller kylmedium i bland annat sprayburkar, kylskåp och frysar. Vid tiden för Odins uppskjutning hade atmosfärsforskare arbetat i flera decennier med att kartlägga ozonuttunningens utbredning. Flera försök hade gjorts med högtflygande ballonger, och med den amerikanska satelliten UARS som sköts upp i mitten av 90-talet.

– Men fortfarande saknades en satellit som bar med sig instrument som kunde ge en detaljerad överblick, och som i detalj kunde hjälpa forskarna att förstå hur de processer som styr nedbrytningen av ozonet fungerar, berättar Donal Murtagh.

För att bidra på den fronten har Odin genom åren inte bara utnyttjat sitt molekyldetekterande radioteleskop, som i flera år var det mest noggranna teleskop som skjutits upp i rymden. Ombord på satelliten finns också det optiska instrumentet OSIRIS, det första i sitt slag som i detalj kunde analysera förekomsten av ozon och andra molekyler, på olika höjd i atmosfären.

De ozondata som Odin samlat in har kommit till användning på flera sätt. Inte minst har de bidragit till att förbättra de modeller som försöker räkna ut hur lång tid det kommer att ta innan ozonhålen i atmosfären läkt ihop igen. En prognos från den amerikanska rymdstyrelsen Nasa spådde nyligen att det inte kommer att ske före år 2070. För trots att utsläppen av freongaser minskats drastiskt, bland annat tack vare det internationella Montreal-protokollet som skrevs under av alla FN-stater år 1987, så har ozonlagret över jorden fortsatt att förtunnas. En förklaring kan vara att det verkar kunna ta åtskilliga decennier innan de freoner, som släppts ut här nere på jordytan har tagit sig de 15-30 kilometer upp i atmosfären, där ozonlagret finns.


Fokus på klimatfrågan sedan 2007

Enligt den ursprungliga överenskommelsen skulle instrumenten ombord på Odin delas helt lika mellan astronomer och atmosfärsforskare. Men sedan 2007 har man i princip avslutat studierna av rymden och nästan bara riktat blicken mot jordens atmosfär. Skälen är flera: Redan när Odin projekterades visste man att det radioteleskop man bar med ombord, snart skulle övertrumfas av det betydligt större ESA-teleskopet Herschel, som skickades upp i maj 2009. Beslutet att vända blicken mot jorden på heltid gjorde att Odin blev en del av det europeiska jordobservationsprogrammet Earthnet, som finansieras av ESA.

En annan faktor som bidrog till beslutet att rikta huvudfokus mot jorden från och med 2007, var att det var året då klimatdebatten på allvar dök upp på den breda politiska agendan. Och även inom det här området har Odin kunnat bidra på flera sätt.


Har hittat kunskapsluckor i FN:s klimatmodeller
Till skillnad från de flesta tidigare satelliter som kartlagt jordens atmosfär, så har Odin inte blickat rakt ner mot den framrusande jordytan under sig. Istället blev projektet ett av de första att på verklig detaljnivå kunna studera jordens atmosfär från sidan - alltså hur den är sammansatt och fungerar i höjdled. Detta var möjligt tack vare Odins många specialutvecklade instrument och dess mycket avancerade ”peksystemet”, d v s den teknik som gör det möjligt att hålla satellitens instrument stadigt riktade precis mot de mål man vill studera. Från sin bana på 600 kilometers höjd har Odin blickat snett bort mot jordens rundade horisont, där den tunna atmosfären avtecknat sig som ett band från sidan. Denna möjlighet har öppnat för nya perspektiv: Precis som ute i rymden har Odins radioteleskop bland annat kunnat användas för att kartlägga förekomsten av vatten även i jordatmosfären. Vattenånga är en av de absolut viktigaste växthusgaserna i vår atmosfär. Den står för ungefär två tredjedelar av den naturliga växthuseffekten på jorden, och spelar en central roll i den strålningsbalans som styr vårt klimat. Genom sin förmåga att analysera atmosfären i höjdled, har Odin bland annat kunnat bidra med nya insikter om hur förekomsten av vattenånga varierar i den övre troposfären. Det är kunskap som spelar en viktig roll i förståelsen för hur klimatet och medeltemperaturen på jorden påverkas. Tack vare Odins mätningar har man bland annat kunnat avslöja flera ”kunskapsluckor” hos de klimatmodeller som FN:s klimatpanel IPCC använder sig av. Förhoppningen är att dessa nya insikter ska kunna användas för att göra nästa generation av klimatmodeller exaktare, till exempel bättre på att förutspå hur stora höjningar av medeltemperaturen på jorden, som olika nivåer av mänskliga utsläpp kommer att ge upphov till i framtiden.


Nattlysande moln kan förutspå förändringar i klimatet

Även Odins optiska instrument, kanadensiska OSIRIS har varit med och levererat ny kunskap om jordens atmosfär och om vårt framtida klimat. Tillsammans med radioteleskopet har OSIRIS under åren bland annat studerat så kallade ”Nattlysande moln”. Det är en sorts moln som bildas så högt upp i atmosfären, på runt 80 kilometer höjd, att de lyses upp av solens strålar långt efter att den gått ner bakom horisonten här nere på jordytan. Tack vare Odins noggranna och långvariga mätningar, så vet man idag mycket mer om hur de här högtflygande molnen är sammansatta och hur de beter sig. Det är intressant eftersom de nattlysande molnen är mycket känsliga för förändringar i atmosfären och därför kan utgöra en tidig indikator på kommande klimatförändringar. Sverige har lång forskningstradition inom atmosfärsstudier. Rymdstyrelsen finansierar nu bygget av en ny svensk forskningssatellit – Mats, som ska undersöka vågor i atmosfären, speciellt i mesosfären, det vill säga höjdområdet mellan 50 och 100 km. Förekomsten av vågor är av stor betydelse i lufthavet eftersom de kan koppla ihop skeenden i vitt skilda delar av atmosfären. 


Odin fortsätter att ge oss nya pusselbitar

Men som i all forskning tar det tid att få fram resultat. Ofta har det tagit flera år av databearbetning, sållning och analyser för att få fram den riktigt intressanta informationen. Trots att Odin varit verksam så länge kan därför många viktiga upptäckter fortfarande gömma sig i de enorma datamängder som satellitens instrument samlat in under sina fjorton år i omloppsbana. År 2013 blev Odin till exempel först med att ha samlat in data om förändringar i jordens atmosfär under en hel solcykel, alltså den återkommande variationen i solens aktivitet som påverkar vår atmosfär på flera olika sätt. Det är ett faktum som kan öppna för flera nya möjligheter, tror atmosfärsforskaren Donal Murtagh på Chalmers.

– Det kan kanske till exempel lägga ytterligare en pusselbit till förståelsen för hur mycket av den  klimatförändring vi sett idag som beror på våra utsläpp, och hur mycket som beror på annat.



Kontaktpersoner:

1. Donal Murtagh, professor Chalmers, tfn +46 31 772 56 51
https://www.chalmers.se/sv/Personal/Sidor/donal-murtagh.aspx
2. Olle Norberg, gd Rymdstyrelsen, mobil: 070 587 20 42
3. Johan Marcopoulos, kommunikationsansvarig Rymdstyrelsen, mobil: 070 640 64 88

Senast uppdaterad: 22 februari 2016