Fritt fall ger forskarna sex viktiga minuter i tyngdlöshet

2018-05-31 06:00  

Gravitationen är en så stark kraft att vissa experiment på jorden blir omöjliga. Därför utförs de i tyngdlöshet. Kunskapen kan hjälpa oss att bygga bättre solceller, bland annat.

Raketerna som skjuts upp från Esrange är fyllda med experiment som ska hamna i sex minuters tyngdlöshet, eller mikrogravitation som vetenskapen föredrar att kalla det.

I mitten av maj sköts två sådana sondraketer upp, Texus 54 och 55. Raketerna är drygt fem meter långa och väger knappt 400 kilo styck. Efter uppskjutning till omkring 260 kilometers höjd får experimenten falla fritt tills en fallskärm löser ut.

Ett av experimenten som skickades upp var ett rör innehållandes halvledaren kisel. Materialet utgör huvudingrediens i de flesta solceller. Om kiseln har förorenats av kol kan det under vissa omständigheter bildas kiselkarbid i kiselsmältan vid tillverkning. Kiselkarbidpartiklar sänker verkningsgraden hos solcellerna.

Läs mer: Satelliter från Esrange – så ska basen byggas ut

De teoretiska modeller som har arbetats fram kan inte förklara hur kiselkarbiden införlivas i kiselkristallerna. Detta eftersom gravitationen starkt påverkar flödet i smältan. Genom att utföra experiment i fritt fall, alltså mikrogravitation, elimineras tyngdkraftrelaterade effekter. Det underlättar den fysikaliska beskrivningen av processen.

– Kan vi förklara hur processen fungerar kan tillverkarna av solceller anpassa sin produktion för att undvika att kiselkarbiden hamnar i kiselkristallerna. På så sätt kan effektivare solceller byggas, säger Burkhard Schmitz, systemingenjör på Airbus Defence and Space.

Använder rymden som laboratorium

Antonio Verga, tekniskt ansvarig på den europeiska rymdorganisationen Esa, förklarar att gravitationen på jorden kan vara en flera tusen gånger mer dominant kraft än det man vill mäta.

– Det hade varit omöjligt att genomföra experimentet på jorden. Därför använder vi rymden som laboratorium, berättar han.

Kolla in uppskjutningen av raketen Texus 54 här (Foto: Fredric Alm):

Respektive Texusraket innehåller ett flertal experiment som placeras i följd. Andreas Schütte har varit projektledare för Texusprogrammet sedan 2004. Då hade 40 raketer skjutits upp. Nu är man alltså uppe i 55 stycken.

Det finns många sondraketsprogram i världen, poängterar han. Men de flesta finns vid olika universitet. Utmärkande för Texusprogrammet är att experimenten i stället utvecklas av forskare från företag och institut.

Läs mer: Svenska kubsatelliter ska göra gruvbrytning i rymden möjlig

Han har under sina 14 år varit med om att skjuta upp det mesta, inklusive ett antal levande fiskar, ciklider, för att studera i fall olika form på balansorganen hade betydelse för känsligheten för åksjuka. Det visade sig stämma. Men mest handlar det om att skicka upp exempelvis celler eller olika typer av material.

– Experiment i mikrogravitation är ganska viktiga. Det ger möjlighet till grundforskning och teknikutveckling på ett relativt billigt vis, säger han.

”Blev en riktig succé”

Hans mest minnesvärda stund är då han 2005, vid den 42:a uppskjutningen, för första gången själv var ensamt ansvarig. Experimentet bestod av en elektromagnetisk levitator, unik i sitt slag och mycket komplex.

Dessutom hade man ett nytt system för att återföra experimentet till basen efter att det landat.

– Och till råga på allt en ny projektledare! Men vi lyckades på första försöket. Det blev en riktig succé! Man måste tro på att det ska lyckas, säger han glatt vid minnet av händelsen.

Tyngdlöshet

Att skjuta upp något till 300 kilometers höjd innebär inte att gravitationen försvinner. Den är bara tio procent svagare än vid jordytan. Men vid fritt fall hamnar den eller det som faller i ett tyngdlöst tillstånd, eller mikrogravitation som det kallas i vetenskapliga sammanhang.

På samma sätt kan du låta ett flygplan följa en kastparabel och på så sätt uppleva tyngdlöshet i 15-20 sekunder.

För att uppleva tyngdlöshet på jorden kan du segla över Atlanten i 15 000 knops fart (27 800 km/h) och på så sätt få tio sekunders tyngdlöshet. Tyngdkraften motverkas då av en lika stor uppåtriktad centrifugalkraft, eftersom båten följer havets krökta vattenyta.

Källa: Rymdstyrelsen

Johan Kristensson

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt