IBEX skutt opp for å kartlegge Solsystemets grenseområder

Av Erik Tronstad

Tegning av IBEX (nede til venstre) som skuer opp mot heliosfærens yttergrenser (det fargede området oppe til høyre). (NASA)

Oppskytingen foregikk med en Pegasus-bærerakett 19. oktober 2008. Pegasus, med IBEX, ble sluppet fra undersiden av et fly av typen Lockheed L-1011. Flyet tok av fra Kwajalein-atollen i Marshall-øyene klokken 18.51 norsk sommertid, fløy utover Stillehavet og slapp der bærerakett og nyttelast. Pegasus-bærerakettens motor startet få sekunder senere, klokken 19.47.22 norsk sommertid 19. oktober 2008.

Etter om lag tolv minutter hadde IBEX koblet seg fra Pegasus' fjerde tinn (egentlig en faststoffmotor brukt etter at tredje trinn var koblet fra) og var i bane rundt Jorden. IBEX var da i en bane på 219 km x 250 281 km og en inklinasjon på 11,0°. Derfra skal IBEX selv bruke sine små rakettmotorer til å heve laveste banen til omtrent 7000 km x 320 000 km.

IBEX er en forkortelse for Interstellar Boundary Explorer. Satellitten skal observere egenskapene til og kartlegge utstrekningen og formen på grenselaget mellom heliosfæren og det interstellare rommet utenfor. Heliosfæren er en «boble» av gass som «blåses» opp i det interstellare rommet av trykket fra solvinden.

Pegasus-bæreraketten med IBEX fotografert under buken på moderflyet ved Vandenberg Air Force Base i California, USA. Derfra fløy moderflyet med IBEX til Kwajalein-atollen. (NASA)

Grenselaget som IBEX skal observere, ligger flere milliarder kilometer fra Solen. Både Voyager 1 og 2 er så langt fra Solen at de har begitt seg inn i dette området. Se for eksempel Voyager 2 i heliosfærens yttergrenser (eRomfart 2007-132).

De to Voyager-romfartøyene har gitt meget viktige «på stedet»-data fra akkurat de områdene de passerer gjennom. IBEX skal gå i jordbane og derfra observere hele det enorme grenselaget mellom heliosfæren og det interstellare rommet.

Vekselvirkninger mellom partikler og sjokkfronter i grenselaget mellom heliosfæren og det interstellare rommet utenfor sørger for å akselerere nøytrale atomer i ulike retninger. Også ioner og elektroner akselereres i dette området. Ioner er her atomkjerner der antall elektroner i bane rundt kjernen avviker fra antall protoner i kjernen. Følgelig er ioner enten positivt eller negativt elektrisk ladet.

Ioner og elektroner som sendes ut fra dette grenseområdet, påvirkes av det interplanetariske magnetfeltet og avbøyes. Banene deres avbøyes av dette magnetfeltet. Retningen som slike ladede partikler ser ut til komme fra, kan være en helt annen en retningen til der de ble produsert. Elektrisk nøytrale atomer påvirkes ikke av dette feltet. De beveger seg derfor i rette linjer fra stedet de ble produsert på.

Om bord i IBEX er det to «kameraer». De registrerer ikke lys, slik et vanlig kamera gjør. Isteden skal de registrere nøytrale atomer som kommer fra det omtalte grenselaget. Siden disse atomene beveger seg i rette linjer, vil IBEX kunne se hvilke retninger de kommer fra. Dermed kan IBEX ved hjelp av disse bygge opp et kart over hvor store mengder med slike atomer som kommer fra ulike retninger og hvilke energier de har.

Et vanlig kamera gjør i prinsippet akkurat det samme med lys. Kameraet registrerer hvor mye lys som kommer fra forskjellige retninger (som angir intensiteten i ulike deler av bildet) og hvilke energier lys fra ulike retninger har (som angir hvilken farge som er den dominerende i ulike deler av bildet).

Området som skal observeres av IBEX, har direkte praktisk interesse for oss og for bemannede romferder bort fra Jorden. Fra det interstellare rommet utenfor heliosfæren kommer det en strøm av kosmisk stråling, som er elektrisk ladede partikler med hastigheter nær lyshastigheten. Slike partikler er skadelige for oss mennesker.

Det aller meste av denne kosmiske strålingen (om lag 90 %) stoppes i grenselaget mellom heliosfæren og det interstellare rommet utenfor. En mindre del av den kosmiske strålingen slipper gjennom og suser innover i Solsystemet. Jordens magnetfelt og de øvre delene av vår atmosfære virker som et ekstra skjold mot de delene av den kosmiske strålingen som trenger inn i heliosfæren.

Tegning av IBEX i jordbane. Til høyre et av de to «kameraene» om bord. (NASA)

Den kosmiske strålingen som slipper inn i heliosfæren utgjør, sammen med partikkelstråling fra utbrudd på Solen, en mulig fare for bemannede romferder til både Månen og særlig Mars. Dette er en rent praktisk grunn til at det er av stor interesse å lære mer om og bedre forstå de prosessene som foregår i dette grenseområdet.

Også i Jordens magnetosfære produseres og sendes det ut nøytrale atomer av liknende type som IBEX skal observere fra utkanten av heliosfæren. For at disse i minst mulig grad skal virke inn på og gi feil i observasjonene IBEX gjør, må IBEX gå i så høy jordbane som 7000 km x 320 000 km.

Tom veier IBEX 80 kg, med drivstoff er massen 107 kg. Nyttelasten, de to «kameraene», veier 26 kg. Satellitten måler omtrent 58 cm x 96 cm. Sol­celle­pa­nelene gir en effekt på 116 W. Av dette bruker nyttelasten 16 W, resten av satellitten 66 W.

I løpet av seks måneder vil IBEX ha observert hele himmelkulen og hele grenselaget i utkanten av heliosfæren. Deretter skal IBEX være i drift i ytterligere 18 måneder. De vil bli brukt til nye runder med observasjoner. Med dem får man et bedre kart og man vil kunne se noen av de endringene over tid som skjer i dette grenselaget.