skip to Main Content

NIFRO gratulerer Tore André Bekkeng med PhD tittel og solide forskningsresultater.

Ørliten Antenne Tilpasset De Små Nanosatellittene  Som Det Stadig Blir Flere Av. Foto: Odd Richard Valmot

Tore André har i lengre tid vært ansatt hos EIDEL og samtidig fullført doktorgrad i Instrumentering/Plasma- og romfysikk.

Avhandlingens tittel er: «Development of a miniaturized multi-Needle Langmuir Probe system for in-situ measurements of electron density and spacecraft floating potential.»

For å bedre kunne forstå hvordan ionosfæren påvirker globale navigasjonssystemer som GPS og Galileo, samt radiobølgekommunikasjon i nordområdene, er man avhengig av å kunne måle irregularitetene i ionosfæren som påvirker signalene mellom satellittene og brukerne på bakken. En bruker av disse systemene på bakken er avhengig av å ha tilgang på et «romværvarsel» for å kunne vite om systemene i de kommende timene vil være pålitelige og tilgjengelig. Og for å lage slike romværvarsel vil det, akkurat som for vanlige værvarsel, trenges gode målinger.   Tidligere målesystemer har hatt en romlig oppløsning i størrelsesorden kilometer, mens strukturene man er avhengig av å måle er i størrelsesorden 1 – 100 meter. Hovedmotivasjonen bak arbeidet til Bekkeng har vært å utvikle et målesystem som kan måle disse strukturene på meternivå. Løsningen var å bruke en teknikk kalt multi-Needle Langmuir probe (m-NLP), som ble demonstrert første gang av Bekkeng på forskningsraketten ICI-2 fra Svalbard i desember 2008.  Systemet har i løpet av avhandlingsarbeidet blitt videreutviklet og forbedret, samt tilpasset til bruk på både nanosatellitter og større satellitter.

En utfordring ved bruk av aktive måleprober på en satellitt er at innsamling av ladde partikler vil gjøre at satellitten lader seg opp. Denne oppladningen kan om den blir tilstrekkelig høy gjøre at målesystemer ombord ikke lenger fungerer. Jo mindre satellitten er, jo større blir problemet med oppladning. Vridningen i romfartsindustrien mot bruk mindre satellitter i store konstellasjoner fører til at dette problemet må løses på en kostnadseffektiv måte. m-NLP har blitt tilpasset til bruk på det internasjonale forskningsprosjektet QB50, der opptil 50 CubeSats sammen skal kartlegge ionosfæren fra 400 km og nedover til de til slutt brenner opp i møtet med jordens atmosfære. Disse satellitene er på størrelse med en melkekartong, og vil kunne oppleve store problemer med negativ opplading.

Som en del av utviklingen av miniatyrversjonen av m-NLP for nanosatellitter, har Bekkeng vært med på utviklingen av en miniatyrisert elektronemitter som sørger for at satellitten kan bli kvitt den negative ladningen som de positivt biasierte probene tiltrekker, og dermed sørge for at satellitten holder seg ladningsmessig nøytral i forhold til omkringliggende plasmaet. Prototypen av emitteren har blitt testet i plasmakammeret til den europeiske romfartsorganisasjonen ESA ved ESTEC i Nederland, og har bevist at man kan kontrollere potensialet til en nanosatellitt til et nivå som er mer enn tilstrekkelig for å unngå problemer med negativ opplading.

Forskningen som m-NLP systemet kan utføre, kan bidra til at man får en helt ny forståelse av hvordan romvær påvirker globale navigasjonssystemer og radiobølgekommunikasjon i nordområdene. Ved å bruke data fra systemet til å modifisere eksisterende og lage nye teoretiske modeller av romvær, vil man i fremtiden kunne forhåndsvarsle romværproblemer for brukere av satellittsignaler. Brukere vil være de som er avhengige av svært nøyaktig posisjonering med GPS i lufta og på åpent hav, som luftfart, maritime operasjoner samt søk- og redningstjenster. Systemet valideres også i rommet på den norske NORSAT-1 som ble skutt opp 14.juli 2017, i tillegg til at Eidsvoll Electronics AS på lisens fra UiO utvikler en strålingshard versjon av m-NLP for ESA, som ønsker å bruke m-NLP på sine satellitter i fremtiden.

Forskningsprosjektet er delvis finansiert gjennom  ESA-midler gjennom «General Support Technology Program. Norge har tilgang på disse midlene gjennom medlemskapet i ESA.

Søk
X