Norsk sensorteknologi sikter mot Mars
Da NASA arrangerte en åpen konkurranse med blindtesting, vant den norske sensorteknologien så det suste. Nå svever den her. Foto: NASA/ESA
En kunstig «nese» fra Norge beskytter astronautene mot giftige gasser. Nå skal den til månen. Kanskje helt til Mars.
Av Georg Mathisen – Publisert 11.09.2024
Tenk deg at du kommer inn i et lukket rom som har vært fullt av folk i over 23 år – uten en eneste mulighet til å åpne vinduet for å få inn frisk luft. Hvordan tror du det lukter?
Ikke så verst, faktisk. Ikke så lenge luftbehandlingssystemene virker godt og du i tillegg har Atle Honne og «Anita» til å passe på.
Men det er ikke lukt som er det viktigste når SINTEF-forsker Honne passer på luften på den internasjonale romstasjonen ISS. Nei, her står det bokstavelig talt om liv og død. Derfor må luftkvaliteten overvåkes hele tiden.
Vant VM i gass
Den jobben klarer Honne og kollegene bedre enn noen andre i hele verden. Det beviste de første gang allerede i 2000:
– NASA arrangerte en åpen konkurranse med blindtesting. Vi fikk to beholdere med ukjente gassblandinger som vi skulle måle. Der vant vi med god margin, forteller han.
«Vi», det er SINTEF og den tyske partneren OHB System. De norske forskerne står for analysene som finner ut hva luften inneholder. En av de andre finalistene i NASA-konkurransen brukte den samme teknikken, men ikke den samme analysemetoden.
Noen år senere var Anita på plass på romstasjonen.
– Vi har oppdaget ting som ingen hadde tenkt på, engang, om gasser i luften, sier Honne.
Nå er systemet modernisert og forbedret. Anita2 har vært i drift i bane rundt jorden siden mars 2022.
Dette er ANITA2
- ANITA (Analysing Interferometer for Ambient Air) er en luftanalysator som overvåker mange gasskomponenter.
- Foreløpig er ANITA2 kalibrert for å måle 48 sporgasser samtidig, men antallet kan økes etter behov.
- ANITA måler hvordan gassene tar opp (absorberer) infrarød stråling.
- Ulike gasser tar opp forskjellige deler av de infrarøde strålene. Det betyr at hver gass får sitt eget «fingeravtrykk».
- ANITA klarer å skille gassene fra hverandre selv om disse fingeravtrykkene ligger oppå hverandre.
Kritisk lekkasje
I fjor høst fikk verden se et godt eksempel på hvor viktig det norske systemet er. Da oppsto det en lekkasje fra utsiden av den russiske delen av den internasjonale romstasjonen.
Mannskapet om bord var aldri i fare. Men flere romvandringer ble utsatt for å unngå at dråper av kjølevæsken som lekket ut, skulle havne på romdraktene til astronauter og kosmonauter på tur utenfor selve romstasjonen. Da det senere skjedde, viste målingene at luften fortsatt var trygg.
Det hele hastet så mye at det ikke var tid til å oppdatere programvaren som Anita2 bruker på romstasjonen. Dataene måtte analyseres nede på bakken, på laboratoriet i Oslo.
NASA og den europeiske romfartsorganisasjonen ESA har nettopp blitt enige om at den norske sensoren skal fortsette så lenge som mulig – det vil si helt til den er utslitt. Og skulle den bli utslitt raskere enn ventet, så blir bakkemodellen skutt opp for å overta. Nede på bakken står det nemlig et eksemplar til.
Atle Honne i SINTEF sørger for at astronautene kan puste lettet både ut og inn. Her er han på jobb hos NASA.
Foto: NASA
Koster millioner
Hvis du lurer på hvor viktig luftsensoren er for romstasjonen, så får du et inntrykk bare ved å telle penger. Gassmålesystemet veier 37 kilo. Bakkemodellen veier enda litt mer. Å få noe opp fra jordoverflaten til ISS koster over en kvart million kroner per kilo.
Det lønner seg likevel. En arbeidstime på romstasjonen koster over en million kroner. Hvis en astronaut føler seg litt dårlig en dag, løper millionene fort.
– Det ligger ekstremt høy verdi i å holde astronautene i god form, fastslår forskeren.
Til månen og forbi…
Den norske sikringen av astronautenes og kosmonautenes inneluft kommer slett ikke til å ta slutt i bane rundt jorden når Anita2 er slitt ut en gang etter 2030:
– Vi i OHB og SINTEF er valgt ut til å lage et veldig lignende system til Gateway, forteller Atle Honne. Det skal bli menneskenes første romstasjon i bane rundt månen.
– Gateway skal være mellomstasjon når menneskene skal ned på måneoverflaten. Så er månen tenkt som mellomstasjon til Mars. Tanken er å produsere oksygen og drivstoff på månen, forklarer han. På grunn av tyngdekraften krever det mye mindre energi – og dermed mange færre tonn med drivstoff som må være med på turen – å sende et bemannet romfartøy mot Mars fra månen enn det ville gjort å sende det fra jordoverflaten.
Den internasjonale romstasjonen ISS har vært bemannet sammenhengende siden 2000.
Foto: NASA / ESA
Se til regnbuen
Men hva er det Atle Honne og kollegene hans har fått til som ingen andre klarer? Det handler om å analysere veldig kompliserte målinger fra et spektrometer.
Et spektrometer deler opp lys eller annen stråling i et spektrum. Regnbuen er et eksempel på et slikt spektrum: Når solen skinner på regndråper, deles det synlige lyset opp i ulike farger. De ulike fargene har ulike bølgelengder.
Stoffer som lyset treffer på veien, stopper – eller absorberer – enkelte av disse bølgelengdene. De lager én eller flere mørke streker i regnbuen. Hvor de mørke strekene dukker opp, er helt forskjellig fra stoff til stoff. Dermed går det an å se på regnbuen akkurat hvilke stoffer lyset har passert gjennom.
Norskere har det aldri vært i verdensrommet. Svenske Marcus Wandt, med norsk pass og mor fra Toten, kobler en gasspose med luftprøve fra den japanske ISS-modulen til ANITA2 for automatisk måling.
Foto: NASA / ESA
Varmestråling
Anita2 finner og analyserer slike mørke streker, men ikke i det synlige lyset.
– Det er et optisk spektrometer som måler hvordan gassene absorberes i infrarødt, det som populært kalles varmestråling, sier Honne. Han forklarer at det er nettopp der, i den strålingen som har litt lengre bølgelengde enn synlig lys, at gassene absorberer mest og dermed er enklest å finne.
Hver enkelt gass gir helt unik informasjon. Den absorberer på en annen måte enn andre gasser. Problemet er at du alltid finner flere gasser samtidig, også i helt vanlig, ren luft.
– Det er så mye informasjon oppå hverandre at det er nesten umulig å finne ut hva som er hva. Du skal kunne måle en gass som absorberer bitte lite grann oppå andre som absorberer veldig mye. I tillegg har du helt vanlig støy i målingene og spektre som går opp og ned helt naturlig, forklarer forskeren.
Astronautene på romstasjonen tar lokale luftprøver med en spesiell håndpumpe og gassposer. Her er det danske Andreas Mogensen som demonstrerer.
Foto: NASA / ESA
Har det travelt
Samtidig må det gå fort. Astronautene har ikke tid til å vente lenge på at du skal finne ut om luften de puster i, er i ferd med å bli farlig.
– Vi har fått et system som måler gasser mye bedre enn alle andre kan gjøre på romstasjonen. Vi bruker et annet grunnleggende måleprinsipp enn de fleste andre. Med flere bestanddeler av det som vi pleier å kalle kunstig intelligens, har vi fått til en måte å kalibrere på som gjør at vi måler veldig mange forskjellige gasser oppå hverandre i blanding, sier han. Akkurat nå måler systemet 48 gasser, og det kan øke etter hvert som det blir behov for flere. Dessuten måler Anita2 veldig nøyaktig
– Det gjør vi med en oppløsning på bare noen få minutter. Dermed kan vi tidfeste når en gass begynte å dukke opp, og vi kan se i detalj hvordan mengden varierer. Da kan vi finne tilbake til hva som var årsaken, og i tillegg kan vi se om rensesystemene og eventuelle spesifikke mottiltak virker som ønsket.
Men har det vært farlig for mannskapene på romstasjonen på noe tidspunkt? Nei, ikke hittil, beroliger sensorforskeren:
– I realiteten har det ikke det. Men de har vært nervøse flere ganger. Det var en lang periode hvor de var redde for én spesiell gass fordi det var et målesystem som ga indikasjoner på at den var der. Det greide de å finne ut at var et falskt signal.
Gassmålesystemet ser ikke så imponerende ut, men er livsviktig.
Foto: NASA / ESA
Reiser ikke selv
Nå går løsningen hans i bane rundt jorden – i neste omgang skal den til månen og kanskje Mars. Drømmen måtte vel være å få bli med selv, å få se på Anita2 eller 3 ute i verdensrommet?
Atle Honne skjønner at han ikke kommer til å oppleve akkurat det.
– Jeg er 75 år allerede. Etter planen skal Anita3 opp til Gateway like etter at jeg fyller 80, sier han.
Før den tid regner han med å pensjonere seg. Men han vet ikke om han klarer. Verdensrommet er så stort, og lommene med luft er så små og sårbare.
