Tio års arbete på Institutet för rymdfysik
Sedan drygt tio år har forskarna och ingenjörerna på Institutet för rymdfysik (IRF) i Kiruna och Uppsala haft det ärofyllda uppdraget att ta fram flera avancerade delar och sensorer som ska flyga ombord på Juice. IRF fick kontraktet i stor konkurrens med forskargrupper från hela Europa. Det är fler än 15 europeiska länder, samt USA och Japan som medverkar i arbetet med Juice. IRF i Kiruna ansvarar för instrumentet PEP, Particle Environment Package, medan IRF i Uppsala leder RPWI, Radio and Plasma Wave Investigation.
På IRF görs allt från utveckling till färdig produkt. Det började med en idé och ett par forskningsfrågor och därefter har man gjort både ritningar, beräkningar, simuleringar, tillverkning av mekaniska delar, elektronik, integration och tester av olika slag.
- Juice-missionen är det största uppdraget i IRF:s historia. Förutom de två sensorerna till PEP som tillverkas här i Kiruna så görs ett annat instrument, RPWI på IRF i Uppsala. Det är både prestigefullt och ovanligt att ett och samma institut får med två olika instrument på en sådan här mission, säger Stas Barabash, föreståndare för IRF och huvudansvarig för PEP.
När Juice skickas i väg våren 2023 tar det omkring åtta år innan farkosten är framme vid gasjätten Jupiter med sitt extremt kraftfulla magnetfält. Därefter ska Juice placera sig i bana för att kunna studera Ganymedes, Callisto och Europa. Slutligen är planen att krascha JUICE på Ganymedes. Juice beräknas nå fram till Jupiter år 2031 och börjar då göra mätningar. Den information som instrumenten ombord samlar in analyseras och bidrar till vetenskapliga upptäckter fram till åtminstone år 2050.
Jan-Erik Wahlund: ”Den tuffa miljön kring Jupiter är vår största utmaning”
Jan-Erik Wahlund är experimentledare för instrumentet RPWI, Radio Plasma Wave Investigations (RPWI), som är ett av två svenska instrument på rymdmissionen Juice. Instrumentet ska bland annat mäta elektriska fält på Jupiters månar för att kartlägga eventuella havsströmmar under istäcket och uppskatta salthalten.
Instrumentpaket RPWI ska mäta magnetiska och elektriska fält på Jupiters isiga månar för att kunna dra slutsatser om hur magnetosfären fungerar, samt kartlägga eventuella havsströmmar under månarnas istäcke.
Jan-Erik Wahlund, som är forskare vid Institutet för Rymdfysik (IRF) i Uppsala, har arbetat inom området rymdfysik i mer än 30 år. Han är hjärnan bakom RPWI, som han började fundera på för 15 år sedan.
Vad är din roll i RPWI?
Jag är experimentledare för RPWI, vilket innebär att jag är kapten på skutan. För det behöver man en bra styrman och väldigt bra besättning. Utöver det svenska teamet har vi 15 institutioner i 10 länder som levererar delsystem som integreras med vårt instrument här i Uppsala. Upp till 200 forskare och ingenjörer ingår i RPWI.
Redan 2008 började jag fundera på RPWI, till exempel vilka sensorer som ska vara med, vilken forskning vi vill göra samt vilka institutioner och experter världen över som skulle hjälpa till med detta. Vi skickade in ett förslag till ESA, som valde ut oss, och efter det har vi byggt och implementerat det vi föreslagit.
Varför är det så viktigt att studera just Jupiter?
Genom att studera Jupiter, som är den största planeten i vårt solsystem, kan vi få svar på om det är möjligt att hitta liv i oceanerna på Jupiters isiga månar. Det betyder i så fall att det finns liv i yttre rymden, utanför den beboeliga zonen, där jorden befinner sig.
Vi kan också lära oss mycket om exoplaneter, eftersom det finns många likheter mellan Jupiter, som är som ett solsystem i miniatyr, och planeterna i andra solsystem.
Vad ska instrumentet bidra med forskningsmässigt?
Vi ska mäta magnetiska och elektriska fält på Jupiters månar för att dra slutsatser om hur magnetosfären fungerar och mäta alla elektromagnetiska energiutbyten, kartlägga eventuella havsströmmar under månarnas isiga skorpa och bestämma istjockleken. Därigenom kan vi bidra till sondens övergripande mål att undersöka möjligheterna för att liv existerar på de isiga månarna. Även om vi kommer fram till att det finns förutsättningar för liv kan det vara väldigt svårt att upptäcka att det verkligen finns liv.
Vilka möjligheter finns att upptäcka liv?
Trots att man varit länge på planeten Mars, har man inte lyckats upptäcka liv där. Förmodligen måste man åka till planeten med tyngre utrustning för att lyckas. Ombord på Juice finns dock instrument som skulle ha möjlighet att upptäcka liv, till exempel PEP-instrumentet från Kiruna. Har vi tur och åker igenom en vattenplym från en gejser vore det möjligt att hitta kemiska signaturer för liv, till exempel proteiner eller aminosyror.
Var på Jupiter är chansen störst att upptäcka liv?
Min gissning är att det är troligast på månen Europa. Här har man en isyta och en underjordisk ocean som verkar vara i kontakt med en vulkanisk inre. Vulkanismen kan ge mineraler, organiska molekyler och näringsämnen. Det kan man se på jorden, där det bildas organiska ämnen och livsformer genom vulkanisk aktivitet i heta källor.
Vad är den största utmaningen?
Den tuffa miljön kring Jupiter, som har solsystemets starkaste strålning. Därför har vi satt den känsliga elektroniken mitt i rymdfarkosten med blyplattor runt om. Vi använder oss också av tåliga material, som till exempel tantalium och volfram. Dessutom måste strålningshärdad elektronik användas.
De stora temperaturvariationerna under färden är en annan utmaning. Det är väldigt varmt vid Venus och väldigt kallt, minus 150 grader, vid Jupiter. En annan utmaning är mikrometeoriter vid Jupiter. För att skydda farkosten måste ytorna vara hårda, speciellt sensorerna mot rymden. Det är väldigt mycket att tänka på både ingenjörsmässigt och forskningsmässigt.
Vad är det som driver dig?
Vi som forskare får möjlighet att vara först på plats och upptäcka nya världar. Om åtta år är Juice framme på Jupiter och kan göra mätningar som aldrig gjorts förut. Vi vet inte riktigt på förhand vad vi kommer att upptäcka. Det är något speciellt.
Jag förstår de upptäcktsresande som for med skepp och upptäckte nya världar. Det är en drivkraft som inte ska underskattas.
Hur känns det inför uppsändningen?
Jag kommer att vara på plats i Kourous rymdhamn i franska Guyana, varifrån Juice kommer att sändas upp med raketen Ariane 5. Det är väldigt nervöst, men de senaste uppskjutningarna med raketen har gått väldigt bra, så vi får väl tro att det går bra. Nästa steg är när vi testar instrumenten i rymden, som förhoppningsvis ska gå bra efter många tester på jorden.
