#53: Framgång i stratosfären

Av Mark Pearce

Inom experimentell verksamhet är misslyckanden en viktig del av arbetsprocessen. Det är misslyckade försök tillsammans med efterföljande analys och åtgärder som ger upphov till nya insikter och, kanske så småningom, även nya genombrott. I labbet går det enkelt att åtgärda problem som uppstår, varpå en mätning kan återupprepas. När man arbetar med ett teleskop som utför mätningar på 40 kilometers höjd i stratosfären är situationen däremot en helt annan. Vi som ägnar oss åt röntgenastrofysik har helt enkelt inget val. Våra teleskop kan bara utföra observationer från hög höjd – till exempel i stratosfären, hängande under en ballong som befinner sig ovanför cirka 99,5 % av den luftmassa som annars skulle absorbera röntgenstrålningen.

PoGO+ lyfter från Esrange den 12 juli 2016. Foto: Mark Pearce.

Teleskopet i fråga, Polarized Gamma-ray Observer, eller förkortat PoGO+, lättade från marken för tre år sedan, den 12:e juli 2016. Eftersom nyttolasten med teleskopet väger lika mycket som en stadsjeep krävs en enorm heliumballong (Globenarenan skulle kunna rymmas inuti) för att ge tillräcklig lyftkraft. Och nu, det där med misslyckanden – detta var fjärde gången gillt för röntgenteleskopet, efter ballonghaveri 2011, dåligt väder 2012, samt tekniska problem med en dator 2013. Förväntningarna var höga – efter flera år av frustration var det hög tid för framgång och lyckade mätningar. Under den veckolånga ballongflygningen från rymdbasen Esrange till Victoriaön i Kanada fungerade allting precis som det skulle. Äntligen!

PoGO+ är den största och mest komplicerade ballongburna vetenskapliga nyttolast som någonsin tillverkats i Sverige. Kungliga tekniska högskolan stod för själva teleskopet, kringutrustningen och den vetenskapliga planeringen. Teleskopets peksystem utvecklades av DST Control – ett litet högteknologiskt företag i Linköping. Stockholms universitet tog fram en stjärnkikare för att bestämma var på himlen teleskopet pekade. Sist men inte minst stod Swedish Space Corporation (före detta Rymdbolaget) för allt annat som behövs för att släppa upp och flyga ballongen, samt för att återföra nyttolasten, som efter avslutad flygning landar på marken med hjälp av en fallskärm.

Teleskopet har utvecklats specifikt för att kunna mäta polarisationen hos röntgenstrålning från kompakta och ljusstarka himlakroppar såsom Krabbpulsaren samt Cygnus X-1, ett svart hål i ett dubbelsystem. Att mäta polarisation innebär att bestämma riktningen på det elektriska fältet hos den elektromagnetiska svängningsrörelse som utgör röntgenstrålningen. Detta är en ny teknik inom röntgenastronomin. Hittills har de flesta röntgenobservationerna gått ut på att ta fram bilder och mäta tidsvariationer och energispektrum. Med hjälp av dessa tre pusselbitar har vi lärt oss enormt mycket sedan år 1962, då Riccardo Giaconni med kollegor uppmätte den första röntgensignalen med härkomst utanför vårt solsystem. Polarisationen hos röntgenstrålningen från himlakroppar kan ge ny information genom att avslöja vilka förhållanden som råder i omgivningar där strålningen skapas. Sådana egenskaper kan oftast inte bestämmas med vanliga observationstekniker, då objekten är för avlägsna för att avbildas i detalj.

Teamet bakom PoGO+ poserar framför gondolen. Från vänster Jan-Erik Strömberg (DST Control), Nagomi Uchida (Hiroshima University), Christian Lockowandt (SSC), H-G Florén (SU), Mark Pearce (KTH), Victor Mikhalev (KTH), Hiromitsu Takahashi (Hiroshima University), Maxime Chauvin (KTH), Mette Friis (KTH), Takafumi Kawano (Hiroshima University), Mózsi Kiss (KTH), Thedi Stana (KTH). Foto: Mark Pearce.

Så vad lärde vi oss av mätdata från PoGO+? För Krabbsystemet var det ny information om graden av ordning i de magnetiska fälten nära Krabbpulsaren. Det svarta hålet i Cygnus X-1 blir synligt i röntgen på grund av glöden från den ackretionsskiva som skapas när materia slits loss från en närliggande stjärna. Mätningarna från PoGO+ tyder på att de innersta delarna av ackretionsskivan (den så kallade koronan) är en utvidgad struktur alternativt ligger långt ifrån det svarta hålet. Koronan är ett mycket litet område, endast några tusen kilometer brett. På det avstånd som Cygnus X-1 befinner sig motsvarar detta en vinkel mindre än 30 nano-bågsekunder! 

PoGO+ går till väders. Film av Swedish Space Corporation.

Under det kommande decenniet kommer polarisationsmätningar i röntgenområdet etablera sig som ett vanligt verktyg inom astrofysiken. Nya ballongburna teleskop kommer att fortsätta bidra till fältets utveckling, till exempel den nyttolast med mycket bättre känslighet än PoGO+ som vi nu planerar i samarbete med kollegor från USA och Japan. Förhoppningsvis blir denna del av vår resa rakare än den som vi precis har lagt bakom oss.

#25: ESRO, Esrange och neutralitetspolitiken

Av Martin Emanuel

”Undén: Vi kan inte vara utanför … Kiruna skall vara med.”

Anteckningen gjordes av Hans Löwbeer vid ett regeringssammanträde den 19 februari 1962. Löwbeer, som var statssekreterare under ecklesiastikminister Ragnar Edenman, hade just föredragit rymdforskningsfrågor och Sveriges eventuella inträde i European Space Research Organisation (ESRO) (föregångaren till dagens European Space Agency, ESA). Anteckningen kan tyckas kryptisk men är i själva verket lättolkad. Utrikesminister Östen Undén hade för det första understrukit att Sverige inte kunde stå utanför ESRO. För det andra så menade Undén att Sveriges deltagande förutsatte att organisationen etablerade en raketbas utanför Kiruna, den som sedermera kom att få namnet Esrange.


Sekvens, sannolikt från slutet av 60-talet, med bilder från uppskjutningen av en Nike Apache-raket från Esrange filmad med 16 mm 24 bilder/sekund. Foto: Okänd fotograf, Tekniska museets arkiv.
Nyttolasten från en Nike Apache-raket grävs fram efter nedslaget.
Foto: Okänd fotograf, Tekniska museets arkiv.

I boken Sverige i rymden (1997) ger Jan Stiernstedt, tjänsteman vid utbildningsdepartmentet och sedermera chef och ordförande för Statens delegation för rymdverksamhet, sitt inifrånperspektiv på skeendena. ESRO-medlemskapet var nära förbundet med Sveriges neutralitetspolitik. Undén var inte nödvändigtvis begeistrad i rymdforskning – även om han kan ha varit det – utan han värnade om Sveriges relationer till Västeuropa. Sverige hade av hänsyn till sin neutrala ställning nyligen valt att stå utanför det EEG, föregångaren till EG och EU. Därför låg det nu i Undéns intresse att Sverige engagerade sig i varje möjlig europeisk samarbetsform utan militär anstrykning. ESRO verkade vara en sådan – åtminstone sedan man lyckats separera ut utvecklingen av en europeisk rymdraket som byggde vidare på militär teknologi.

Bengt Hultqvist inviger Esrange 1966. Foto: IRF.

Det hade inte varit självklart. NATO umgicks med planer om att organisera rymdforskningen, vilket skulle ha omöjliggjort deltagande av neutrala länder som Sverige och Schweiz. Den europeiska forskareliten bakom ESRO hade CERN som förebild, man ville åstadkomma en ”fredlig” rymdorganisation. I slutändan blev det ett europeiskt rymdprogram uppdelat på två organisationer. ESRO skulle stå för det vetenskapliga programmet och European Launcher Development Organization (ELDO) för utvecklingen av en europeisk rymdraket. Sverige valde att stå utanför ELDO. Man oroade sig över hur Sovjetunionen skulle reagera, att delta i ett raketutvecklingsprogram tillsammans med tunga NATO-länder kunde betraktas som ett avsteg från neutralitetsprincipen.

Sveriges medlemskap i ESRO hängde som sagt också på raketbasen utanför Kiruna. Sondraketuppskjutningar i norrskenszonen var högintressant för utländska forskare, men det fanns konkurrerande placeringar av en bas. Bengt Hultqvist – mångårig direktör för Institutet för rymdfysik (då Kiruna Geofysiska Institut) och som helt nyligen gick bort vid 91 års ålder – spelade en viktig roll. Med flera tunga uppdrag i planeringen av den europeiska rymdforskningen, och med en plats i den svenska arbetsgrupp som utredde Esrange, kunde han jobba på flera fronter för en rymdbas i Kiruna. Det var nog ingen slump att det var Hultqvist som fick den äran att förrätta invigningen av Esrange 1966.

Svenska rymdentusiaster hade nu lotsat Sverige in i den europeiska rymdgemenskapen, men på hemmaplan misslyckades de med att få regeringens stöd för ett kraftigt utbyggt nationellt program. Regeringsbeslutet 1964 var ett hårt bakslag och följdes av en tuff period som har kallats den svenska rymdverksamhetens ”ökenvandring”. Förutsättningar förändrades 1972 och det skedde återigen i dynamik med den europeiska nivån. När ESRO:s första avtalsperiod närmade sig sitt slut stod organisationen på randen till upplösning. Medlemsländerna kunde inte komma överens. Samtidigt hade intresset för att utnyttja Esrange minskat i takt med att ESRO alltmer fokuserade på satelliter snarare än sondraketer. Höga kostnader, hårda säkerhetsföreskrifter och svensk byråkrati lyftes fram som andra skäl, och ESRO förslog att basen lades ned. Tuffa förhandlingar ledde i slutändan till en starkare tonvikt på tillämpningsprogram bortom grundforskning: satelliter för telekommunikation, metereologi och luftfart. Sverige gick med i samtliga – mot att man fick överta Esrange under fördelaktiga former.

Uppskjutning av ESA:s Maxus 4 den 29 april 2001 from Esrange. Foto:
ESA/ESRANGE/Lars Thulin.

I själva verket hade många intressenter på hemmaplan förespråkat ett utträde ur ESRO. För dem var ett nationellt program att föredra framför att Sveriges rymdmedel slussades ut i Europa. Men över tid bytte de fot, särskilt som ett övertagande av Esrange började diskuteras. Det skulle mer eller mindre pressa fram ett större nationellt program, för hur skulle man annars kunna utnyttja Esrange? Vidare behövde Sverige bygga upp ett industriutvecklingsprogram för att göra deltagandet i ESRO:s tillämpningsprogram meningsfullt. Lite tillspetsat kan man säga att Esrange och ESRO-reformen blev en hävstång för att få till ett starkt nationellt rymdprogram med egen myndighet (Delegationen för svensk rymdverksamhet), en flerdubblad budget, och det statliga serviceorganet Rymdbolaget. Som Jan Stiernstedt avslutar sin bok: ”Alla svenska rymdforskares, rymdteknikers och rymdentusiasters önskningar från början av 60-talet hade uppfyllts. … Ökenvandringens år var förbi.”