Helium mot rymden

Jätteballong ger forskarna svar från rymden.

I början av sommaren 2005 lyfte en heliumballong dubbelt så stor som Globen från rymdbasen Esrange i nordligaste Sverige. Det är den största ballong som någonsin släppts i Europa och projektet genomförs på uppdrag av amerikanska Nasa. Syftet med ballongfärden var att studera universums utvidgning.

Svenska rymdaktiebolaget har mångårig erfarenhet av raketuppsändningar, höghöjdsballonger och mottagning av satellitdata vid anläggningen Esrange knappt fem mil öster om Kiruna. Här görs vetenskapliga undersökningar av atmosfären och jonosfären på hög latitud, studier av norrskensfenomen, astronomiska observationer och experiment i tyngdlöst tillstånd för bland annat materialforskning och miljöövervakning.

Verksamheten har en starkt internationell prägel och projekten genomförs ofta i samarbete med framstående forskningsinstitut i USA och Europa.

Nu tar den svenska rymdbasen ytterligare ett steg på det vetenskapliga höghöjdsområdet. Under våren 2005 har tekniker och forskare arbetat intensivt för att förbereda uppsändningen av den största ballong som hittills lyft från den här sidan Atlanten. Det är den amerikanska rymdflygstyrelsen som skickat iväg mätutrustning på en västlig bana på fyra mils höjd mellan Sverige och Alaska.

Vindarna talar för Esrange

– Sommartid går vindarna västerut i en cirkulär bana på dessa nordliga delar av jordklotet, förklarar Thomas Hedqvist, projektledare för ballonguppsändningarna på Esrange.

Tidigare har Nasa skickat upp forskningsballonger från USA eller Kanada som flugit hela varvet runt de norra polartrakterna för att åter landa någonstans vid utgångspunkten. På senare år har dock Ryssland motsatt sig sådana flygningar över sitt territorium.

– Lösningen blev att utgå från Sverige. Vi har tillsammans med experter från Nasa byggt ut vår ballongsläppningsanläggning för att kunna hantera så stora ballonger som det här handlar om, säger Thomas Hedqvist.

Dubbelt så stor som Globen

Den första ballongen som sändes upp den 12v juni 2005 lyfte nästan två ton nyttolast med mätutrustning och annan nödvändig kontrollutrustning. Då krävs lite volym i ballongen. Ballongen fylldes med cirka 5000 kubikmeter helium som levererades av AGA. När den nått sin marschhöjd fyra mil ovan jorden uppgick ballongvolymen till hela 1,2 miljoner kubikmeter till följd av det kraftigt minskade atmosfärstrycket. Det är dubbelt så stort som Globen i Stockholm.

Den största ballong vi släppt var 1,75 miljoner kubikmeter, men från Europa är detta den första av den här storleken, säger Erich Klein, projektledare från NSBF (National Scientific Balloon Facility), den del av Nasa som svarar för tekniken bakom ballonguppsändningarna.

Heliumet lyfter fyra ton

Materialet i den gigantiska ballongen baseras på polyetylen och är tunt som en plastpåse, cirka åtta mikrometer. Ändå väger ballongen runt 1900 kilo. Totalt med all utrustning vägde ballongen fyra ton. Färden tog fyra dagar och avslutades i Kanada.

Under ballongflygningen samlades en mängd data in för att bidra till forskningen kring bakgrundsstrålning och elektromagnetisk energi. Med avancerade submillimeterteleskop fångades högfrekvent ljus som inte syns för blotta ögat.

Det handlar om att studera vad som hände en viss tid efter Big Bang, när universum bildades. I de vetenskapliga experimenten deltar flera amerikanska forskningsinstitutioner vid olika universitet, säger Erich Klein. Han förklarar att höghöjdsballonger har flera fördelar jämfört med de raketuppskjutningar som görs i motsvarande forskningssyfte. Med ballong kan man samla data till en bråkdel av kostnaden för att använda raket. Dessutom går det snabbare att verkställa önskade studier, cirka ett år jämfört med tio år när det gäller raketer.

Aga fixar leveransen av helium

Planen är att Nasas vetenskapliga ballongfärder från Kiruna till Alaska och Kanada ska upprepas varje år. Att förenkla förberedelserna och effektivisera logistiken inför ballonguppstigningarna är en ständig utmaning. AGA har presenterat en delvis ny teknik för att fylla stora ballonger.

Nu används helium i gasform och de stora volymerna, i kombination med stora avstånd från källa till kund, innebär höga kostnader för emballage och transporter. Men AGA har utvecklat utrustning för att snabbt förånga flytande helium vilket gör att leveranserna kan ske i flytande form.

En container med flytande helium motsvarar sex eller sju lika stora containrar med helium i gasform. Problemet hittills har varit att förångningsprocessen tagit för lång tid. Fyllningen av ballongen ska gå fort. Om vinden ändrar styrka och riktning innan ballongen fått tillräckligt med helium finns risk att ballongen slår mot marken och förstörs.

-Idag fyller vi på runt 5000 kubikmeter helium på 40 minuter. Detta motsvaras mer än väl av AGA: s nya förångningsteknik som klarar 8000 kubikmeter i timmen, säger Carl-Ivar Mörtberg på AGA.

Källa: again no:3/05