Danske kredsløb på kosmisk jagt

Det er en række af astronomiens største gåder, som den europæiske rumfartsorganisation ESAs satellit Integral snart skal forsøge at løse. Findes der et sort hul i hjertet af vores egen galakse, Mælkevejen? Hvad er årsagen til gammaglimt - de mystiske, kortvarige, men ekstremt kraftige energiudladninger, som første gang blev opdaget for godt 30 år siden?

Ikke færre end fem danske virksomheder har bidraget til satellitten, der også rummer et markant input fra dansk forskning, idet Dansk Rumforskningsinstitut har ledet arbejdet med at konstruere det ene af satellittens fire hovedinstrumenter.

Opsendelsen af Integral er planlagt til 17. oktober 2002.

Kun en meget lille del af den stråling, man finder i universet, er i form af synligt lys. I mange år var astronomerne tvunget til at nøjes med at observere det synlige lys, men siden 1930'erne har den såkaldte radioastronomi, som registrerer elektromagnetiske svingninger med lange bølgelængder, vundet frem.

På det seneste er man begyndt at udvide astronomien den modsatte vej, nemlig ved at registrere meget kortbølgede svingninger. Disse svingninger kaldes gammastråling (den meget kortbølgede) og røntgenstråling.

Der er store forhåbninger til, at studier af gamma- og røntgenstråling vil åbne for forståelse af en række af astronomiens store, uløste gåder. Man ved allerede, at såkaldte neutronstjerner, som er resterne af eksploderede stjerner, lettest og bedst genkendes på deres udsendelse af gamma- og røntgenstråling. Gammaglimt og sorte huller er andre fænomener, som højst sandsynligt kan udforskes ad denne vej. For ikke at tale om muligheden for, at forskningen måske vil afsløre helt nye fænomener.

Skal 153.000 km væk

Der er store fordele ved at lave observationer af gamma- og røntgenstråling fra en satellit, idet strålingsforholdene på og lige omkring Jorden er meget forstyrrende for resultaterne. Integral bliver det hidtil mest avancerede observatorium for røntgen- og gammastråling. Satellitten får en langstrakt bane, som fører den op til 153.000 km fra Jorden. I ca. 90 procent af tiden vil den være fri af forstyrrende stråling i nærheden af Jorden.

Gammastråler kan ikke reflekteres i spejle eller fokuseres i linser, sådan som astronomerne i århundreder har gjort med synligt lys for at forbedre nøjagtigheden af deres målinger. I stedet er man henvist til at bruge en metode, hvor strålingen først passerer en lille åbning i en plade og derefter danner et mønster på en anden plade bagved. Ulempen ved metoden er, at langt størstedelen af strålingen stoppes af den første plade og dermed "går til spilde" forskningsmæssigt set. Det har man dårligt råd til, idet gammaglimt er kortvarige - de varer fra få sekunder til få minutter. Løsningen er at lave en såkaldt maske med mange forskellige åbninger. Resultatet bliver et tilsyneladende virvar af mønstre på den bageste plade, men med avanceret software er det muligt at afgøre, præcis hvilket mønster på den bageste plade, der svarer til hvilken åbning i den første plade.

Instrumentet, der er lavet under ledelse af forskere ved Dansk Rumforskningsinstitut, hedder JEM-X. Lige som to andre instrumenter ombord på Integral udnytter det denne maske-metode. Man kan læse mere om JEM-X på rumforskningsinstituttets hjemmeside (klik på linket rummet.dk til højre). Tre danske virksomheder - Printca A/S, Hybrica A/S og Hugo Jørgensen A/S - har bidraget til JEM-X som leverandører af henholdsvis printkort, fremstilling og montering af keramiske print samt elektronikkasser af massiv aluminium.

Gennembrud for kontrolsystem

Både med hardware og software har den danske virksomhed Terma A/S opnået teknologisk innovation i forbindelse med Integral.

På softwaresiden kan Terma notere sig, at et nyt kontrolsystem for satellitter nu for første gang bliver brugt på en stor, videnskabelig mission.

"Det betragter vi som et gennembrud", siger afdelingschef Jens Guldberg, Terma.

Den danske virksomhed har i flere år sammen med ESAs kontrolcenter ESOC arbejdet på en ny generation af mere fleksible kontrolsystemer. Både på forskellige små satellitter og på en lidt større meteorologisk satellit har systemerne vist sig duelige.

"Men der er meget stor forskel på, at et system kan fungere til en lille satellit, der styres fra måske 1-2 arbejdsstationer, og til opsendelsen af en videnskabelig mission med 20-25 arbejdsstationer tilknyttet. Heldigvis har vi kunnet vise, at man udmærket kan skalere op og stadig have et fuldt velfungerende system", siger Jens Guldberg.

At brugen af kontrolsystemet til Integral er et gennembrud, understreges af, at Terma for nylig har fået en kontrakt på at levere systemet til en kommerciel, canadisk satellit.

Har forkortet udviklingstid

På hardwaresiden har Terma afkortet den tid, som ESA skal bruge til en vigtig udviklingsopgave.

Terma har leveret satellittens Power Distribution Unit - den enhed, som fordeler strømmen fra satellittens batterier og solceller ud til de forskellige strømforbrugende enheder. Tidligere blev den type enheder opbygget af hybrid-komponenter, der blandede traditionel elektronik af eksempelvis silicium med såkaldt tyk-film, hvor de ledende egenskaber blev malet på printkortet.

Fordelen ved hybridløsningen var, at man opnåede meget kompakte komponenter. Ulempen var en lang produktionstid.

Nu er det lykkedes Terma at skabe lige så kompakte og velfungerende enheder ud fra komponenter, som det er muligt at købe standard på markedet. Det betyder at skaberne af en satellit kan vente til senere i udviklingsforløbet, hvor de har bedre overblik over hele projektet, inden komponenterne bestilles.

I ESA-sammenhæng blev Termas løsning første gang valgt til satellitten XMM-Newton, der blev opsendt i 1999. Den nye Power Distribution Unit til Integral er en søster til XMM's.

Udover Integrals styresystem og enheden til strømfordeling har Terma leveret det såkaldte software validation facility. Det vil sige de computere og den tilhørende software, som skal afprøve den software, der opsendes i satellitten og bruges til at styre den med. Dels bliver det kontrolleret, at software er opbygget rigtigt, dels at den fungerer korrekt i det system, den indgår i.

Russisk løfteraket

Integral skal opsendes fra den russiske base Baikonur med en russisk bygget Proton løfteraket. Helt indtil løfteraketten forlader rampen er det software fra ROVSING A/S, som overvåger Integral.

Den danske virksomhed har udviklet satellittens såkaldte check-out system.

"Systemet blev taget i brug i 1998 og vil overvåge satellitten helt op til affyringen", fortæller projektleder Kim T. Hansen, ROVSING.

Det komplekse system består af to servere, som overvåger henholdsvis online-systemet og det system, der varetager for- og efterbehandling af satellittens telemetri-data.

Det er tale om en videreudvikling af det system, som den danske IT-virksomhed udviklede til brug for en anden videnskabelig ESA-satellit, XMM-Newton, der blev opsendt i 1999.

Hovedformålet med et check-out system er at vise, at de forskellige elementer og delsystemer, som udgør en satellit, fungerer optimalt sammen, så satellitten i sin helhed opfylder de krav den skal. Desuden medvirker check-out systemet til at vise, at satellitten og kontrolsystemet på Jorden fungerer sammen.