THEMIS skutt opp for å løse romfysikkproblem

Av Erik Tronstad

Tegning av THEMIS-satellittene i jordbane. De rødlige lysene rundt Jordens nordpolområde skal illustrere nordlys. (NASA)

Oppskytingen startet klokken 00.01 norsk normaltid 18. februar 2007. Den foregikk med en Delta 2-bærerakett fra oppskytingskompleks 17B ved Cape Canaveral Air Force Station i Florida, USA.

Delta 2-bæreraketten med THEMIS-satellittene har så vidt løftet seg fra opp­skyt­ings­platt­formen. Raketten er innhyllet i røyk fra de seks påmonterte faststoffmotorene. (NASA)

Nyttelast var de fem identiske THEMIS-satellittene. De ble koblet fra bærerakettens andre trinn om lag 1 time og 13 minutter etter oppskytingsstart. Dette var første gang at NASA skjøt opp fem satellitter med en og samme bærerakett.

Hver satellitt har en masse på 128 kg, hvorav 49 kg er drivstoff til baneendringer. I gjennomsnitt har hver satellitt et effektbehov på 37 W. På hver satellitt er det fire 20 m lange antenner, to 5 m lange antenner og et par kortere antenner.

Til å begynne med går alle fem satellittene i nær identiske baner på 435 km x 91 845 km med en inklinasjon på 16,0°. Etter hvert vil de fem bli plassert i litt ulike baner. Den største av banene vil være på 10 205 km x 216 852 km med en inklinasjon på 7,0°.

THEMIS er en forkortelse for Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms. I gresk mytologi var Themis gudinnen for rettferdighet, kunnskap, gode råd og vokteren av eder som ble avlagt. Themis avbildes gjerne med et sverd og en skålvekt, symbolene på hennes makt og upartiskhet. Bindet hun har over øynene symboliserer «blind rettferdighet».

De fem THEMIS-satellittene fotografert på skrå ovenfra. Satellittene er fotografert i et renrom nær Kennedy-romsenteret, mens de forberedes til oppskyting. (NASA)

Formålet med satellittene er å finne svar på et 30 år gammelt problem i romfysikk: Hvilke mekanismer er bak geomagnetiske småstormer? På den nordlige halvkule forårsaker småstormer at lysstyrken til nordlyset brått øker. THEMIS skal «upartisk» skille mellom to teorier til hvordan disse fenomenene oppstår. Likeledes forventer forskerne at THEMIS skal gi svar på hvor i Jordens magnetosfære at slike stormer dannes.

Småstormer er en brå og voldsom frigjøring av energi i omgivelsene rundt Jorden. En eneste småstorm kan i løpet av få minutter omslutte hele rommet nær Jorden.

Magnetosfæriske småstormer dannes i Jorden magnethale. Den strekker seg ut bak Jorden, i motsatt retning av retningen til Solen og langt utover i verdensrommet. I dag er det to hovedteorier som mener å forklare hvordan magnetosfæriske småstormer dannes i magnethalen.

Ifølge den ene teorien dannes magnetosfæriske småstormer omtrent 80 000 km over ekvator. Årsaken er elektromagnetisk turbulens som forstyrrer flyten av intense strømmer i rommet.

Den andre teorien sier at magnetosfæriske småstormer oppstår nærmere 160 000 km over ekvator. Årsaken er at magnetisk energi spontant omgjøres til varme og til å akselerere partikler. Dermed utløses et skred av energi til småstormen.

Forskerne mener at de to teoriene kan skilles ved meget nøyaktige tidsopptak. De kan identifisere mekanismen som utløser småstormer og hvordan den setter hele magnetosfæren i bevegelse.

De samme satellittene sett fra siden, fortsatt i renrommet. (NASA)

THEMIS-satellittene må være i bestemte avstander fra Jorden for å overvåke de to områdene der småstormene tenkes å oppstå. De to ytterste satellittene må være på hver sin side av der den sistnevnte teorien mener småstormene oppstår. De to innerste satellittene må være på hver sin side av der den førstnevnte teorien mener småstormene oppstår.

Satellittene går hele tiden i baner rundt Jorden, med lengre omløpstid jo lenger fra Jorden de er. Derfor er det selvsagt ikke mulig å ha satellittene liggende i konstant avstand fra hverandre hele tiden. Banene må justeres slik at satellittene med gitte mellomrom har den innbyrdes avstand som er nødvendig.

I løpet av driftstiden på to år forventer forskerne at satellittene om lag 30 ganger vil observere magnetosfæriske småstormer fra de ønskede posisjonene. Observasjonene de gjør, vil bli samkjørt med samtidige observasjoner fra flere bakkestasjoner.

En tegning som litt overdriver hvordan THEMIS-satellittene av og til vil stå på nesten på linje bort fra Jorden. De røde ellipsene angir banene de har. (NASA)