Samarbeidet kalles Grand Challenge Initiative (GCI)-CUSP og ledes av Kjell Bøen, Andøya Space Center (operasjon), Kolbjørn Blix, Andøya Space Center (programkoordinering) og Jøran Moen, Universitetet i Oslo (vitenskap). I løpet av to år skal et internasjonalt team skyte opp 11 raketter, fra Andøya og fra Svalbard. Fire av rakettene - 2 fra Andenes og 2 fra Ny-Ålesund, skal skytes opp med bare 90 sekunder mellom hver, og helst ønsker man de to parene skutt opp så nært som mulig i tid.

– Ja, faktisk hadde det perfekte hvert om begge parene fløy samtidig. Dette har aldri blitt gjort før, hverken 4 samtidige raketter eller det at ASC opererer begge sine to oppskytningsbaser samtidig. Samarbeidsprosjektet med NASA og JAXA er historisk, sier Kolbjørn Blix.

Felles operasjon

Dette er tidenes største forsøk med forskningsraketter.

I 2012 startet planleggingen av prosjektet, som har vokst mye i omfang siden da.

– Jeg og Jøran kokte sammen en slagplan for hvordan vi skal få det til og hva vi skal kalle det. Utgangspunktet var at dette måtte være ei vitenskapelig utfordring som forskerne føler det er verdt å ta tak i, sier han.

Tidligere er det astronomer som har vært gode på å gjøre operasjoner samtidig,  og studere samme fenomen med flere grupper av forskere i en felles operasjon. Nå skal vitenskapsfolk som bruker raketter gjøre dette, studere samme type fenomen, men med forskjellig utstyr, til forskjellig tid på døgnet, flere høydelag og fra forskjellig sted.

– Vi tenkte å bruke å fordelen av at Andøya Space Center har  to oppskytingsbaser for vitenskaplige raketter, og dermed gjøre det til en oppgave å lage en slik felles operasjon for deler av det internasjonale sonderakettmiljøet, sier Blix.

Magnetfeltet og kløfta ved polene

Den vitenskaplige problemstillingen handler om magnetfeltet som går rundt jorda. Og hvordan det påvirker oss.

– Magnetfeltet går inn ved polene, Sørpolen og Nordpolen, og strekker seg ut på den siden av jorda som er motsatt av sola, på grunn av solvind trekkes magnetfeltet utover, slik at formen er eliptisk. Over Nordpolen og Sørpolen går det ei kløft  i magnetfeltet, inn i denne kløften kommer det ladete partikler fra sola som påvirker jordas atmosfære og som også kan påvirke tekniske installasjoner i rommet, bakkeinstallasjoner og data fra rombaserte hjelpemidler som for eksempel GPS og kommunikasjon, sier Blix.

Han forklarer at de partiklene som kommer inn i denne kløfta i magnetfeltet (CUSP på engelsk) ikke blir hindret fra å komme inn i atmosfæren, slik magnetfeltet ellers gjør. Og dessuten, jordas atmosfære er ikke en statisk sak, den ligger ikke helt stille, men går opp og ned som en bølge på havet. Eller du kan si at jorda puster, for enkelthets skyld. Men alle mekanismene som forårsaker slike fenomener, forstår man ikke helt.

– Hver gang atmosfæren beveger seg oppover «pustes det ut» en del av jordas atmosfære, og egentlig er det ei ikke rent liten fontene som går ut av denne kløfta ved polene. Her finnes fenomener som har vært forsket på i årevis med raketter som skytes opp her på Andøya, flyr over Svalbard og blir borte i havet. Men det har aldri før vært gjort med mange raketter, som inneholder forskjellig utstyr fra to baser samtidig, sier Kolbjørn Blix.

Nå skal Andøya Space Center sammen med  UiO-forskere, NASA og det japanske JAXA avsløre fysikkens store mysterier i atmosfæren ved å skyte opp 11 raketter.

Bedre romværvarsling

Det er velkjent at solstormer skaper de fantastiske nordlysshowene på jorda. Det er i moderne tid også blitt kjent at solstormene gir trøbbel for både satellitter og navigasjonssystemer som GPS.

Tross iherdige studier mangler forskerne fortsatt den grunnleggende kunnskapen som skal til for å forutsi bedre når problemene oppstår, hvor kraftige de blir og hvor lenge det varer for å nevne noe. Den dagen de har skjønt dette bedre, og man har fått laget gode og billige nok instrumenter som kan måle dem, er det også mulig å lage gode romværvarsler, akkurat som vi har værvarsling på landjorda i dag.

Og derfor er tidenes største rakettforsøk viktig, det kan bidra til å gi bedre romværvarsler på sikt.

– Når du ser nordlys på himmelen, så er det egentlig resultatet av romværet du ser, det er partikler fra sola som treffer atmosfæren. De ladete partiklene får atmosfæren vår til å «gløde» ved at gasser høyt oppe blir varmet opp, og det er dette vi ser som nordlys, sier Blix.

– Er det mye romvær  vil det påvirke kommunikasjon mellom satellitter og bakkeinnstallasjoner , som for eksempel GPSen i bilen eller båten din. Enda verre er det om romværet degraderer navigasjonsnøyaktigheten til skip, oljeinstallasjoner og fly. Derfor er forskningen på denne magnetfeltkløfta over Svalbard viktig av flere årsaker, sier han.

For vel to uker siden var det et stort utbrudd på sola, noe som forårsaket nordlys langt nede i Europa.

– Båter i nord opplevde da å få problemer med GPS, og dette var ikke skikkelig varslet. Romværvarsling kan være svært viktig både for båter og fly i de nordlige områdene der GPS-signalene er svakest. Får vi et godt slikt romværvarsel så kan vi sende ut varsel om at nå ventes det mye romvær, mellom det og det tidsrommet, sier Blix.

Andenes og Svalbard

Andøya Space Center (ASC)  har oppskytingsrampe også på Ny-Ålesund på Svalbard. Og Svalbard er verdens beste sted for å studere fenomener rundt nordlyset,

– Basen på Svalbard er den yngste av de vi har opprettet, den ble etablert i 1999. Der har aldri før vært en kampanje som har involvert både basen her på Andenes og basen på Ny-Ålesund samtidig, fordi det krever mer personell og utstyr,  sier Blix.

ASC kan ikke ha basen konstant bemannet, eller full av utstyr.

– På grunn av Svalbard-traktaten må vi flytte utstyret, det eneste som står der permanent er selve bygget og en oppskytingsrampe, sier han.

Grunnet veksten i datterselskapet Andøya Test Center (ATC) har det ført til at ASC-konsernet nå har mer av det utstyret som trengs for å «snakke» med raketter som flyr i lufta.

– De aller fleste raketter som skytes opp berges sjeldent fra havet, rett og slett fordi det både fordyrer og vanskeliggjør oppskytingen av rakettene. I tillegg til at forskerne er avhengige av gode vitenskapelige forhold, godt vær på bakken og lengre opp i atmosfæren, er man da også avhengig av rolig sjø og båter som kan fange opp disse rakettene, som må komme ned i fallskjerm og være utstyrt med flyteutstyr og utstyr som gjør at man finner dem igjen, sier Blix.

– Med alt det nye telemetriutstyret, og det at vi har fått mange flere ansatte gjør at vi har kunnet gå i bresjen og fått med oss NASA og JAXA på dette store prosjektet, sier han.

NASA og Japan med på laget

Ønsket om bedre romværvarsling og det å bedre forstå mekanismene rundt nordlys og CUSP-relaterte fenomener, er den viktigste årsaken til at NASA og JAXA er med på dette forskningssamarbeidet.

– Sammen med UiO har vi arrangert workshoper i USA og Japan, deltatt på workshoper og møter med NASA og JAXA, alt for å forklare hva dem vi tenkte de kunne være med på, og hvordan vi tenkte Grand Challenge gjennomført. Andøya Space Center og  Universitetet i Oslo støttet utviklingen av prosjektet, og vi har sammen brukt den kunnskapen og bekjentskapen vi har, kloden rundt for å få kontakt med de rette folkene, sier Kolbjørn Blix.

– Kjell Bøen, sjef for rakett og ballong-avdelinga er den som har de dypeste bekjentskapene inn i NASA-systemet etter mange år på Andøya Space Center, og sammen har vi klart å skape et slikt prosjekt som det vi nå har på trappene, sier han.

Å få forskerne med på å dele sine data med andre, på tvers av landegrenser, er også en av bøygene man har kommet over.

– Jeg og Jøran Moen har stått i fronten og har organisert og sørget for at ting har skjedd, og alt arbeidet fra 2012 og framover kulminerte i april 2016 med et møte på Goddard Space Flight Center utenfor Washington, der vi hadde et møte med NASA og rakettforskerne som de finansierer, sier Blix.

Der fikk de det gledelige budskapet om at prosjektet ville få bred støtte fra NASA Headquarters i Washington DC, og at de ville delta på Grand Challenge CUSP.

Alle får tilgang på data

– I april i fjor ble prosjektet offisielt starta, så det tok fire år fra idéen kom og fram til start. En av kongstankene har vært at det er viktig at også miljøene innen bakkebaserte målinger, for eksempel radar og optiske installasjoner er med. De er viktige deler av en rakettoperasjon. De måler både i forkant, under og etter ei oppskyting, mens selve raketten varer bare noen minutter. At alle føler de er tatt med på planleggingen av en slik operasjon, er viktig, sier han. Det sikrer også rakettforskerne de beste data fra slike bakkestasjoner.

Gjenytelsen for alle som er med på Grand Challenge CUSP,  er at alle får tilgang på data fra alle.

Til stede på et møte i vår i Tokyo var både Andøya Space Center, den norske ambassadøren i Japan, rektor fra Universitetet i Oslo, Bergen og Tromsø og Svalbard Integrated Observation Systems  (SIOS).

– Enten man deltar med raketter, bakkeutstyr eller står for modellering/dataanalyser - alle får tilgang på dataene som blir samlet inn. På møtet i Tokyo fikk vi dette formalisert, og fikk skrevet under på en intensjonsavtale om at alle skal dele data gjennom SIOS sitt datasenter som skal ligge på Svalbard, sier Blix.

Studentrakett

I 2006 ble det skutt opp en studentrakett fra Andøya, der norske og amerikanske studenter hadde bygd nyttelasten til raketten.

– Når vi fikk idéen i til Grand Challenge i 2012 og lanserte den for NASA, foreslo jeg likegodt at også studenter burde få være en del av prosjektet. Dette ved å la dem bygge og skyte opp en stor student-rakett ala ESPRIT-raketten fra 2006, sier Blix.

En slik sak koster mange millioner kroner, og etter at prosjektledelsen brukte flere år på å få med flere amerikanske universiteter, sa NASA seg villige til å finansiere en den.

Studentene, samt Space Systems ved ASC bygger sine instrumenter i år og neste vår, og i løpet av august 2018 må den være ferdig integrert av NASA og klar til å fraktes til Andøya, sier han.

Ni forskjellige amerikanske, norske og japanske universiteter er med på studentraketten, som kalles G-Chaser.

Starter i desember

Tidenes største rakettforsøk går av stabelen allerede i mars neste år.

– Da skal det gå to amerikanske NASA-raketter fra Andøya, sier Blix.

Deretter blir det pause fram til desember 2018, da starter hovedbolken med raketter som skal sendes til være i desember og januar, kun avbrutt av en kort juleferie.

– I det tidsrommet skal det gå syv raketter fra Andøya og Svalbard. Hvis alt går slik forskerne ønsker, noe som kommer an på både været, vitenskapen og teknologiske muligheter, så skal det om mulig fly fire vitenskapelige raketter samtidig. To sendes opp fra Svalbard og flyr sørover og to sendes opp fra Andøya og flyr nordover, alle i forskjellieg høyder. Å få dette til hadde vært det ultimate, men om vi klarer det, det vet vi ikke ennå, sier Blix.

Han tilføyer at om dette er teknisk og vitenskapelig mulig, så ville det helt klart blitt det beste vitenskapelige eksperimentet.

Utfordringer

– En av utfordringene vi står ovenfor er å klare å få skutt opp flere enn 1 rakett i løpet av kort tid fra SvalRak i Ny-Ålesund. Som sagt skal to av disse derfra fly med bare 90 sekunders mellomrom. For å få dette til er vi avhengig av en ekstra oppskytingsrampe på Svalbard, sier han.

Å montere en ny rakett på rampen tar nemlig ikke bare halvannet minutt, det er en mange timers jobb. Begge rakettene må altså være klare på rampene samtidig.

– Det er gjort mye jobb, både fra amerikansk og norsk side for å etablere det som blir en midlertidig oppskytingsrampe nummer to på Ny Ålesund. Det er nok et eksempel på at det er mange som har bidratt i prosjektet. En midlertidig rampe kommer dermed på plass i Ny-Ålesund, mens det på Andøya allerede er to oppskytningsramper.

–  Fra 2017 til 2019, i noen konsentrerte bolker blir tidenes største kampanje med vitenskaplige raketter til å pågå. I november, desember 2019 avslutter vi Grand Challenge Initiative (GCI) -CUSP, da skal den siste raketten sendes opp fra Andøya, sier Blix.

Svart på hvitt fra NASA

Den amerikanske romfartsorganisasjonen NASA, som gjør mye stort, sier dette er det største prosjektet i sitt slag de har vært med på.

– Det er litt kult, men vi har det faktisk svart på hvitt fra NASA Headquarters at dette er det største de har vært med på innen vitenskapelige raketter. Det er vi stolte av, at det er blitt så stort, smiler Blix.

Han mener årsaken til suksessen til Grand Challenge Initiative-CUSP er at man har klart å trykke på alle de rette knappene, og dermed fått til det som er et unikt internasjonalt samarbeid.

– NASA har finansiert ni av de totalt 11 rakettene som er med i prosjektet, sier Blix, som synes han har drømmejobben ved Andøya Space Center.

Det er ikke the sky som er the limit, men verdensrommet.

– En av rakettene som sendes opp, skal opp i over tusen kilometers høyde, noe som er nær tre ganger høyere enn romstasjonen som er i bane rundt jorda. Å være i prosjektledelsen for GCI er utrolig spennende, og dataene som samles inn kommer til nytte for forskere i flere land, sier han.

Fakta om Grand Challenge Initiative Cusp

•    Historisk samarbeid mellom Norge, Japan og USA om å bruke raketter til å utforske den fremre delen av atmosfæren som treffes av solvinden.

•    De skal skyte opp 11 forskningsraketter. Fire av dem skal skytes opp to og to, og helst skal alle fly samtidig.

•    Rakettene skal skytes opp fra Andøya Space Center i Nordland og SvalRak i Ny-Ålesund på Svalbard.

•    Forskningen er blant annet nødvendig for å kunne bedre romværvarsling og øke forståelsen av mekanismene rundt tap av jordas atmosfære til verdensrommet.

Billdetekst til illustrasjon;

Rakettrutene: De hvite strekene viser banene til de 11 forskningsrakettene. De røde feltene er målinger fra bakken. Det blå feltet er den spesielle delen av atmosfæren som skal studeres. (Bilde: Illustrasjon: Andøya Space Centre)

Billedtekst-02:

Kolbjørn Blix ved Andøya Space centre med en rakettene som er under bygging. I desember sendes den første raketten til værs fra Andøya  i det som blir tidenes største rakettforsøk. (Foto: Tone M. Sørensen