Monthly Archives: September 2017

Strålning – ett av rymdfartens största bekymmer

Att vi alla skyddar våra ögon för solstrålning vid solförmörkelser det vet vi… (Förutom de amerikaner som sprutar solskyddsfaktor i ögonen.) Men att skydda hela kroppen är ett betydligt större projekt. På NASAs Human Research Program är detta ett av de stora projekten förrymdfartens framtid.

En av de största bekymren inom denna forskning, säger Tony Slaba, Dr I fysik på NASA, är det faktum att strålningens direkta inverkan är svår att kartlägga. Om vi dessutom tar med i beräkningen att många av bekymren strålningen orsakar inte sätter in förrän om 10, 20 eller t.o.m. 50 år så är effekterna riktigt svåröverskådliga.

Det forskarna på NASAs HRP jobbar med är de långsiktiga effekterna av strålningen, så som cancer, störningar på centrala nervsystemet och även skador på hjärt- och kärlsystemet som kommer av strålning. En av de primära skadorna är brott på DNA-molekyler som sedan repareras på felaktigt sätt. Ofta fixar kroppen felen perfekt, men i andra fall går de inte fixa och cellen självdör. Ibland repareras nya fel in i cellen. S.k. mutationer. Med allt för många mutationer kan cancer med tiden utvecklas.

En annan typ av skada är på hjärt- och kärlsystemet där mindre artärer kan få förhårdnader eller att celler i kärlväggarna kan dö och skador på så sätt uppkomma som leder till traditionella hjärt- och kärlsjukdomar.

I nervsystemet kan celler skadas men en särskilt viktig del av skadorna är att skadade nervceller eller stödjevävnad inte läker lika effektivt, vilket kan leda till kognitiva förluster och minnesförlust.

Anledningen till all forskning på detta tema är att rymdresor längre bort än Månen kommer att ta oss långt utanför Jordens skyddande magnetfält. På så vis kommer rymdresenärer att utsättas för mycket mer av den skadliga strålningen från både Solen och rymden.

En del av forskningen kring detta är svår att få till på Jorden eftersom vi inte har samma typ av strålning här. På Jorden domineras strålningen av alfastrålning (heliumkärnor), betastrålning (elektroner) och kortvågig gammastrålning (en forn av ljus). På längre rymdfärder kommer besättningarna att träffas av alla grundämnen, ofta med energinivåer nära ljushastigheten berättar Slaba.

Vad man på både NASA och ESA jobbar med är sköldmaterial av olika slag. Både för hela rymdfordon och för besättningsmoduler men också för rymddräkter och personlig utrustning. Dessa kan bestå av specialmaterial som bly och liknande, men också skydd i form av magnetfält som böjer av främst kosmisk strålning.

Organiskt material i kometer äldre än solsystemet självt?

De sista åren har det gjorts mycket kometforskning. Inte minst med Rosettasonden som studerat kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko. En komet som kommit med flera överraskningar. Inte minst att den har formen av en badanka. (Vilket troligtvis har en synnerligen viktig andlig betydelse.) Troligen en det en effekt av två kroppar som kolliderat mycket långsamt.

Comet_67P_on_19_September_2014_NavCam_mosaic
Komet Churyumov-Gerasimenko fotograferad
av Rosetta sonden. Bilden är en mosaik av 
fyra foton tagna den 19 september från ett
avstånd av 29,6 km (från kometens mitt).
(Kometen är c:a 1,8 km tjock i den riktning
vi ser den på bilden. Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM

Under de månader Rosetta-sonden studerade kometen (mellan 6 augusti 2014 och 29 september 2016) kom sonden att studera allt ifrån ytdetaljer och strukturer till utkastad gas och stoft från kometen. En av de saker som var mest överraskande (i alla falll för mig) var hur mörk den var.

Ändan sedan Helleys komet besöktes av Giotto-sonden 14 mars 1986 på ett avstånd av 596 km har vi förstått att kometer är mörka. Samtidigt talar ju många forskare om dem som “smutsiga snöbollar”. Nåja… uttrycket är ganska bra. De har väldigt låg densitet så det verkar som om kometerna är ganska fluffiga, som snöbollar. Dessutom består de till största delen av fruset vatten följt av koldioxid, kolmonoxid m.fl. frusna gaser.

Varje gång kometen närmar sig Solen avdunstar lite av islagren på ett sådant sätt att organiska föreningar, sand och sten blir kvar som ett mörkt hölje. När det gäller 67P Churyumov-Gerasimenko har den ett albedo på bara 0,06. Det innebär att 94% av ljuset reflekteras och endast 6% reflekteras. Kometen är alltså mörkare än nylagd asfalt p.g.a. något som kan liknas med sotpartiklar.

En av Rosetta-sondens huvudsyften var just att studera dessa föreningar och försöka ge oss mer fakta om solsystemets historia. T.ex. kommer vattnet i våra hav från kometer? Kommer kolet, kvävet och syret i våra kroppar från kometer?

En annan fråga är… uppstod kometerna i samma veva som planeterna? Teorier som nu omtalas av franska forskare är att kometerna kanske bildades innan solsystemet började bildas. Kanske är kometerna att se som interstellära.

40% av 67 Ps vikt består av organiska föreningar som innehåller olika kombinationer av kol, kväve och syre. Dessa tre grundämnen är verkligen basen för allt liv på Jorden. Under det sena tunga bombardemanget, då väldiga mängder meteorer ramlade ned på Jorden för 3,8 – 4 miljarder år sedan tros det att en hel del av dessa var kometer. Det skulle då förklara sammansättningen vi har på Jorden idag.

Enligt den franska forskargruppen, ledd av Jean-Loup Bertaux och Rosine Lallement, på Laboratoire Atmospheres, Milieux, Observations Spatiales (CNRS / UPMC / Universite de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines) har kometerna (eller i alla fall 67P ovan) bildats i interstellär rymd. D.v.s. i moln mellan stjärnorna, innan Solsystemet började bildas.

Forskare har länge studerat spektra från gasmoln i rymden. Många föreningar har känts igen, men också en skog av absorptionslinjer från “okända” föreningar har konstaterats. Det tros att en låg koncentration av blandade organiska föreningar är skyldig för dena röra av linjer. Dessa absorptionslinjer, “Diffuse Interstellar Bands” eller DIB återfinns i ungefär samma koncentration i många gasmoln. Alla utom just de kompakta och kalla nebulosor som de där stjärnor håller på att bildas.

Misstanken pekar på att när molnet är kallt nog och skyddat från stjärnljus av stoftpartiklar så kan de här föreningarna klä stoftkornen med något som lite liknar tjära. Stoftkornen klumpar ihop sig till det som hos oss syns som kometer. Samtidigt, när inte längre föreningarna befinner sig i gasfas utan frusit till is så syns de inte längre lika tydligt i spektra.

Det är i dessa områden som nya solsystem så sakteliga börjar bildas. Tack vare att föreningarna klumpar ihop sig så blir de mer skyddade och kan motstå upphettningen från den blivande stjärnan. På så vis kommer i alla fall de kometer som kastas ut i ytterdelarna av det nya solsystemet att behålla dessa för livet så viktiga föreningar. De faller sedan sporadiskt ned på de nybildade planeterna så att planeter som Jorden får till sig den perfekta blandningen från rymden. Så snart planeten är kall nog så finns materialet där redo att börja bilda liv.

Dags för vintervila för Opportunity

Den lilla Mars-bilen Opportunity har varit en av de mest lyckade Mars-projekten genom tiderna. Den landade på Meridiani Planum den 25 januari 2004 för ett planerat 90-sol-uppdrag. Alltså 90 Mars-dygn. (Marsdygnet är 24 timmar och 40 minuter varför Marsforskare har en lite annan dygnsrytm än vi andra.)

MOLA_opportunity
Stjärnan visat platsen för Opportunitys landning.
Opportunity landade av misstag i en liten krater
i ett annars plant område. Kartbild: Martin Pauer

Den landade på Mars tre veckor efter systesonden Spirit. Båda sonderna kan ses som mycket lyckosamma. Spirit fastnade i lös sand 2009 ett tag efter det att ett framhjul låst sig så att den fått backa ett bra tag. En miss som gjorde att sonden råkade skrapa upp vad man ett tag trodde var is, men som sedan visade sig vara vit kvartssand i den roströda jorden.

Spirit_Mars_Silica_April_20_2007-610x610
Kvartssand som skrapats fram under den
roströda ytan, tack vare Spirit-roverns 
trasiga hjul. Foto: NASA

Under sina nu 44,97 km som den färdats har den funnit Hematit, en järnförening som bildas i samröre med vatten. Den har också funnit meteoriter från andra delar av solsystemet, överlevt sandstormar, kollat in kratern efter sin egen värmesköld, etc.

En av de mest kritiska tillfällena under sondens liv, sedan landningen var under april till juni 2005 då sonden stod fast i en sanddyn. Veckor av simuleringar på Jorden genomfördes innan man listade ut hur man skulle få loss den lilla bilen.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Några i Spirit-teamet försöker att lista ut hur
sonden skall lyckas ta sig loss i vad som liknar
kvicksand. Spiritsonden hamnade ju i samma
knipa som Opportunity. Foto: NASA

En av de vackraste vyerna sonden lyckats få var sent under 2006 när den nådde Victoria-kratern. Mellan 2006 och 2008 undersöktes kratern i detalj.

300px-Victoria_crater_from_HiRise
V
ictoriakratern som den observerats
uppifrån av en kretsarsond kallad HiRise.

Nere i sjäva kratern kunde sonden studera kraterväggarna som tydligt uppvisar vad som ser ut att vara sedimentära bergarter. Alltså en krater i en tidigare gammal sandbotten på ett grunt hav. I dagg vet vi att det har funnits vatten på Mars. Kanske finns så mycket vatten kvar i frusen form att vi skulle kunna etablera bosättningar där med tiden.

Cape_St._Vincent_at_Victoria_Crater
D
etta måste vara en av de vackraste bilderna
som tagits på Mars. Men, bilderna är många
och jag har inte sett dem alla. Foto: NASA

Nu har sonden alltså varit på Mars-ytan under 4800 dygn vilket är ganska bra för en sond avsedd att besöka planeten och överleva i 90 dygn. Men nu drar det år vinter i området bilen står. Därför letar forskarna just nu efter en plats som sluttar uppåt åt norr, så att sonden skall få så mycket ljus som möjligt på sina solpaneler under den långa Mars-vintern.

Solpanelerna kunde producera så mycket som 900 Watt-timmar per marsdygn när sonden var ung. Nu har det gått ner till närmare 700. Dock är läget ett helt annat under vintern. Första vintern var den nere i så lite som 300 Wh per dygn. Följande vintrar har dock varit bättre. Denna energi används på vintern till stor del till att hålla elkomponenterna varma. En kylig vinternatt på Mars kan nämligen både närma sig och passera -100 grader Celsius. Därav vikten att finna en go’ och varm solsida.