Solobservasjonsromfartøyene STEREO skutt opp

Av Erik Tronstad

De to STEREO-romfartøyene skal gjøre samtidige observasjoner av Solen fra vidt forskjellige steder i rommet. (NASA)

STEREO er en forkortelse for Solar TErrestrial RElations Observatory. De to nesten identiske romfartøyene skal observere Solen fra hvert sitt sted i rommet. Som navnet STEREO Antyder, skal romfartøyene gi stereobilder av Solen og ulike fenomener der.

Delta 2-bæreraketten med STEREO A og B rett etter start. (Boeing/Carleton Bailie)

Oppskytingen startet fra oppskytingskompleks 17B ved Cape Canaveral Air Force Station i Florida, USA 26. oktober 2006 klokken 02.52.00 norsk sommertid. Begge romfartøyene ble skutt opp med samme Delta 2-bærerakett. Om lag 25 minutter etter oppskytingsstart ble de skilt fra bærerakettens øverste trinn.

Romfartøyene var da i en bane på 182 km x 403 810 km og en inklinasjon på 28,5°. Høyeste punkt i banen ligger omtrent like langt borte som Månens bane rundt Jorden.

De to romfartøyene betegnes som STEREO A (A for «Ahead», «foran») og STEREO B (B for «Behind», «bak»). Betegnelsene henspiller på at romfartøyene etter hvert skal ende opp i baner rundt Solen. Det ene romfartøyet (A) skal der gå i en bane foran Jorden, det andre (B) bak Jorden.

Sol­celle­pa­nelene på de to STEREO-romfartøyene ble foldet ut like etter at de to var koblet fra hverandre. (NASA)

STEREO B skal passere 10 745 km over måneoverflaten 15. desember 2006 klokken 14.50 norsk normaltid. Dermed endres banen til å være på 130 000 km x 870 000 km, med en inklinasjon på 27,9°.

Fem minutter senere skal STEREO A passere 5937 km over måneoverflaten. Nærpasseringen endrer banen til å være på 180 000 km x 1 750 000 km, med en inklinasjon på 33,6°.

Et av STEREO-romfartøyene under en nærpassering av Månen. (NASA)

De nye banedataene er de som romfartøyene har umiddelbart etter passering av punktet nærmest Månen og under forutsetning av at man ser bort fra Solens gravitasjonsfelt.

I virkeligheten kommer STEREO A til å unnslippe Jorden/Månen-systemet rundt 24. desember 2006. STEREO A er da ikke lenger en satellitt til Jorden, men ender opp i en bane rundt Solen på 0,95 AE x 0,97 AE og en inklinasjon på 0,12°. (1 AE er én astronomisk enhet, som tilsvarer Jordens gjennomsnittsavstand fra Solen, litt under 150 millioner kilometer.) Hvert omløp rundt Solen tar der 344 døgn, noe mindre enn Jordens vel 365 døgn.

Banen til STEREO A blir altså liggende litt innenfor jordbanen. Siden STEREO As omløpstid er kortere enn Jordens, kommer STEREO A til å «dra fra» Jorden og komme lenger og lenger foran Jorden for hvert omløp.

STEREO Bs bane bringer romfartøyet tilbake til en ny nærpassering av Månen, denne gang klokken 16.52 norsk normaltid 21. januar 2007. Minste passeringsavstand blir 16 029 km. Med dette nye gravitasjonsdyttet fra Månen «sparkes» også STEREO B ut av Jorden/Månen-systemet og inn i bane rundt Solen. Banen blir på 0,99 AE x 1,09 AE med en inklinasjon på 0,03° og en omløpstid på 389 døgn.

Banen til STEREO B ligger litt innenfor, men for det meste utenfor, jordbanen. Dermed havner STEREO B bak Jorden i kretsløpet rundt Solen. Siden omløpstiden for STEREO B er lengre enn for Jorden, havner STEREO B med tiden lenger og lenger bak Jorden i omløpene rundt Solen.

Både STEREO A og STEREO B skal altså gå i baner rundt Solen, det ene romfartøyet foran, det andre bak, Jorden. Fra de banene vil de to romfartøyene observere Solen og fenomener der fra to helt forskjellige steder. Siden de samme fenomenene blir observert fra ulike betraktningsvinkler, kan forskerne sammenstille dem til stereoobservasjoner. Dermed kan man på en måte få tredimensjonale observasjonsdata av Solen.

To fremstillinger av banene til STEREO A, B og Jorden. Diagrammet til venstre viser hvordan både de to romfartøyene og Jorden beveger seg rundt Solen, i retning mot klokken. Den røde ellipsen angir banen til STEREO A, den grønne til Jorden og den blå til STEREO B. Diagrammet til høyre gir en helt annen fremstilling av nøyaktig de samme banene. I dette diagrammet holdes linjen mellom Solen og Jorden fast i rommet. Banene til STEREO A og B er tegnet inn i forhold til hvordan de beveger seg i forhold til denne linjen. Om en person står på Solen og ser mot Jorden, vil personen se at STEREO A beveger seg lenger og lenger bort fra Jorden i retning mot venstre. Tilsvarende vil personen se at STEREO B beveger seg lenger og lenger bort fra Jorden i retning mot høyre. For hvert år vil vinkelen mellom retningen til Jorden og retningen til STEREO A øke med omtrent 22°. Tilsvarende for vinkelen mellom Jorden og STEREO B. På diagrammet er markert hvor de to romfartøyene er i forhold til Jorden etter henholdsvis 1, 2, 3, 4 og 5 år. De store buene og små løkkene i de røde og blå banene gjenspeiler hvordan avstandene mellom henholdsvis STEREO A og B varierer i forhold til Solen for hvert år. (NASA/Erik Tronstad)

Blant formålene med STEREO-romfartøyene er å lære mer om hva som utløser mange av de enorme eksplosjonene som stadig opptrer på Solen, hvordan elektrisk ladede partikler fra Solen beveger seg gjennom rommet og hvordan de vekselvirker med Jordens magnetfelt.

Et hovedformål er å skaffe mer data om hvordan koronale masseutkastelser oppstår og utvikler seg. Dette er enorme utbrudd på Solen der plasmabobler på opptil 10 milliarder tonn slynges ut fra Solens korona og utover i Solsystemet. Partiklene i plasmaboblene beveger seg med hastigheter på opptil 1,5 millioner kilometer/h.

Disse partikkelstrømmene skaper store forstyrrelser i det interplanetariske mediet. Om de slynges i retning Jorden og kolliderer med magnetfeltet rundt vår planet, kan de forårsake kraftige geomagnetiske stormer. Disse kan igjen indusere kraftige strømmer i for eksempel kraftledninger og slå ut transformatorer i energiforsyningssystemer.

Slik ser de to STEREO-romfartøyene ut, med sol­celle­pa­neler og alle bommer og antenner fullt utfoldet i bane. (NASA)

Hvert av romfartøyene har en masse på 620 kg, inkludert drivstoff til banejusteringer og stillingskontroll. Sammenfoldet på toppen av bæreraketten målte hvert romfartøy omtrent 2,7 m x 2,6 m x 3,2 m. Om man regner til ytterkantene av alle utfoldede bommer, antenner og sol­celle­pa­neler, er målene 7,4 m x 8,6 m x 5,8 m. Hvert romfartøy forbruker elektrisk energi med en effekt på 475 W, har 1 GB med minne og kan sende data til Jorden med opptil 720 kbit/s.

Begge romfartøyene har 16 instrumenter for observasjoner av Solen og dens omgivelser. Det er nesten identiske sett med instrumenter i romfartøyene. Noen av instrumentene skal ta bilder av solskiven og atmosfæren utenfor Solen, andre skal observere radiostråling, magnetfeltvariasjoner og partikkelstrømmer fra Solen og dens nære omgivelser. Egne klokkesystemer skal sørge for at de to romfartøyene kan ta bilder av samme fenomen med en tidsforskjell på mindre enn ett sekund. Dermed kan bildene settes sammen til stereobilder.

STEREO-romfartøyene skal i utgangspunktet brukes til observasjoner i to år etter at de er kommet inn i sine endelige baner rundt Solen.

Fra to ulike steder i rommet observerer STEREO A og B en koronal masseutkastelse, en enorm boble med plasma som slynges ut fra Solen. (NASA)