Logotyp Curie - samtal om forskningens villkor
Gruppfoto av människor som står och sitter runt en raket i en stor hall.

Sondraketen Suborbital Express-4 skickades nyligen upp från rymdbasen Esrange utanför Kiruna.

NYHET

Sex minuters tyngdlöshet – då passar forskarna på

Experiment i rymden kan ge svar på frågor som inte går att undersöka på jorden. Nu ökar intresset för forskning i tyngdlöshet. Fyra svenska experiment fanns ombord på en forskningsraket som nyligen skickades upp från rymdbasen Esrange.

En tidig morgon i slutet av november skickades sondraketen Suborbital Express-4 upp från rymdbasen Esrange utanför Kiruna. Ombord fanns sex experiment som under sex minuter svävade i tyngdlöshet, eller mikrogravitation. Fyra av dessa genomförs av forskare från Sverige.

– Vi har haft väldigt många internationella experiment och det är fantastiskt att det i de två senaste uppskjutningarna har varit stort deltagande från Sverige. Intresset blir större och större, säger Krister Sjölander som är ansvarig för utveckling av raketexperiment vid Swedish Space Cooporation.

Platserna på raketen söker forskarna i öppna internationella utlysningar inom den europeiska rymdorganisationen ESA. Ansökningarna granskas av vetenskapliga experter, och det är vetenskaplig excellens och genomförbarhet som avgör vilka som får vara med.

Finns inget upp och ner i tyngdlöshet

Porträttbild av Jan van Stam.

Jan van Stam.

Ett av experimenten handlar om att studera material för organiska solceller, vars aktiva lager tillverkas genom att ett substrat beläggs med en lösning som innehåller två olika molekyler. När lösningen torkar bildas en film. Dess struktur och sammansättning har en avgörande betydelse för hur effektiv solcellen blir. Därför är det intressant att veta hur den bildas.

– Ett sätt att undersöka det är att jämföra filmer tillverkade vid normal gravitation med sådana som tillverkats under mikrogravitation, säger Jan van Stam, professor i fysikalisk kemi vid Karlstads universitet vars grupp ligger bakom experimentet.

Under torkningen förändras fördelningen av de två molekylerna i lösningen.

– När det inte finns upp och ner som på jorden kommer inte molekylerna att förflytta sig på samma sätt. Masstransporten blir annorlunda och molekylerna separeras långsammare. Det ger en tydligare bild av initialskedet i processen. På jorden ser vi bara slutskedet.

När det inte finns upp och ner som på jorden kommer inte molekylerna att förflytta sig på samma sätt.

Karlstadsforskarna har tidigare gjort experiment med så kallade parabelflygningar, på en anläggning ägd av ESA. Då råder dock inte mikrogravitation i mer än 20–25 sekunder och filmen hinner inte torka.

Sex minuter av tyngdlöshet

Själva experimentuppställningen byggs av ingenjörer på Swedish Space Cooporation, SSC, tidigare Rymdbolaget, som också ansvarar för driften av Esrange. Den ska få plats i en modul som är cirka 44 cm i diameter. Experimenten styrs med hjälp av ett dataprogram så att de utförs automatiskt när raketen inträder i fritt fall och det råder mikrogravitation.

I solcellsexperimentet kommer lösningen då att tryckas in i en cell där glassubstratet sitter. För att få vätskan att sprida sig – i tyngdlöshet beter den sig inte som på marken – centrifugeras experimentet så att vätskan slungas ut i kanterna. Sedan torkar den i tyngdlöshet.

Sondraketen Suborbital Express-4 nådde maxhöjden 256 kilometer. Efter sex minuter föll den ner, landade på marken och hämtades med helikopter. Därefter fick forskarna ta hand om experimenten för att analysera resultaten.

– Vi ska analysera filmerna med hjälp av atomkraftmikroskop, AFM. Men jag ser redan med blotta ögat att de blir annorlunda, slätare än i liknande experiment utförda vid parabelflygningar, säger Jan van Stam.

Plats för ett till experiment i raketen

Porträttbild av Lena Kautsky.

Lena Kautsky.

När fem experiment var bokade på raketen fanns ett litet utrymme kvar. Någon på SSC hade i en intervju i Vetenskapsradion hört Lena Kautsky, blåstångsforskare vid Stockholms universitet, säga att hon gärna skulle vilja utföra experiment på rymdstationen ISS. Syftet var att testa teorier om varför blåstång i Östersjön förökar sig vid fullmåne och nymåne.

– Jag fick mejl från SSC som frågade om vi ville få en ledig plats längst ner i raketen. De hade kvar ett litet utrymme på 0,5 kilo.

Den ursprungliga tanken var att på rymdstationen testa om blåstången kan föröka sig vid fullmåne även i mikrogravitation.

Jag fick mejl från SSC som frågade om vi ville få en ledig plats längst ner i raketen.

– Den enda tänkbara förklaring vi har kvar är att månens minimala ändring i dragningskraft som blir större vid fullmåne styr blåstångens förökning i Östersjön.

Läs mer om Lena Kautskys tångforskning: Medborgarforskning – så tar forskarna hjälp av folket (Curie)

16:e raketen från Esrange om tyngdlöshet

Nu blev det ett annat, enklare, experiment på en sondraket. Forskarna ska undersöka vad som händer i tången på cellnivå. I den 16x7x3 cm stora lådan för experimentet packades 16 små provrör med bräckt vatten och mycket små skott av blåstång, samt LED-lampor för att simulera dygnets ljus och mörkercykel.

Lena Kautskys kolleger i Helsingfors ska analysera RNA-sekvenser för att se om nivåerna av olika proteiner har förändrats hos blåstången som varit i rymden jämfört med de som var kvar på marken.

– Nu väntar vi med spänning på resultaten. Fast det finns en del felkällor, säger hon. Bland annat kunde temperaturen inte regleras hela tiden och proverna fick en oväntad köldchock när raketen landade i en isig sjö.

Raketen som skickades upp i november ingår i mikrogravitationsprogrammet Suborbital Express – som tidigare hette Maser – som startades 1987 av dåvarande Rymdbolaget. Den är den 16:e i samma serie sondraketer som sänts upp från Esrange och den 601:e totalt som skickas upp från rymdbasen. Den första sköts upp 1966.

Frågor som inte kan besvaras på jorden

Med på den 15:e raketen fanns ett experiment med stamceller som senare skickades upp till rymdstationen ISS med den svenske astronauten Marcus Wandt för ytterligare undersökningar.

Ofta gör man olika typer av experiment på rymdstationen och i sondraketer. På rymdstationen som går i bana runt jorden i åratal går det att göra försök under lång tid. Det går att studera människans fysiologi, på astronauterna själva, eller biologiska experiment, exempelvis på växter. På sondraketen går det istället att göra sådant som kan vara farligt för människor, eftersom där inte finns några.

Experimenten kan ge svar på frågor som inte kan undersökas på jorden.

– Kunskap om hur människan påverkas i tyngdlöshet är viktig när människor ska flyga till en rymdstation i bana kring månen, månens yta eller Mars. Resultaten kan också ge nya insikter om sjukdomar som astma, benskörhet eller nya behandlingar av sängliggande patienter på jorden, säger Kristine Dannenberg på Rymdstyrelsen som är svensk delegat i ESA.

Marcus Wandt var försöksperson på rymdstationen

Porträttbild av Marcus Wandt.

Marcus Wandt. Foto: ESA/P. Sebirot

Experimenten genomförs av de astronauter som finns ombord på rymdstationen.

– Vi är forskarteamets förlängda arm i rymden och utbildas i hur experimenten ska genomföras. Det är viktigt att förstå vikten av högkvalitativa data, vad som skulle kunna äventyra resultatinhämtningen och att ha ett gott samarbete med forskarteamet, säger Marcus Wandt.

Han var också försöksperson själv. Han gjorde ett antal tester före, under och efter rymdfärden för att se hur kognitiva förmågor, benmassa, hjärnan och hjärt- och kärlsystemet påverkas.

Vi är forskarteamets förlängda arm i rymden ...

Hans dna undersöktes för att se hur det påverkas av exempelvis strålningen som är annorlunda är på jorden.

– Det är viktigt att plocka så mycket högkvalitativa data som möjligt, om man vill använda data till något annat sen. Vi är färre än 650 som har varit uppe i rymden (sen Gagarin gjorde den första rymdfärden), säger han.

Även etiska skäl till forskning i rymden

För Marcus Wandt var det också viktigt att förstå varför experimenten inte lika gärna kunde utföras på jorden.

– Det finns materialexperiment som inte går att göra på jorden på grund av gravitationen. Plasma beter sig inte på samma sätt i rymden och den kristallina uppbyggnaden blir annorlunda.

Studier av hur människa påverkas av tyngdlöshet går förstås inte heller att göra. Men det finns även etiska skäl att göra experimenten i rymden, till exempel vid forskning om hur hjärnan påverkas av höga stressnivåer.

– Det finns inget etiskt sätt att utsätta en försökspersons hjärna för så mycket fysiologisk stress som en astronaut upplever under en rymdfärd. Så när astronauter ändå åker ut i rymden kan man passa på att ta data.

Marcus Wandt pekar på att oavsett syftet med försöken så ökar de kunskaperna om vår omvärld.

– Det är viktigt att inte stirra sig blind på det enskilda syftet. Vi måste undersöka marken framför oss för att se vad som finns där. Det kan komma ut saker man inte förutser, säger han.

Läs också i Curie:

Första rymdhamnen i Europa ger nya möjligheter till forskning (Curie)

De sex experimenten i tyngdlöshet

  • MicACTin: Undersöker hur immunsystemet påverkas av mikrogravitation. Drivs av forskare vid KI.
  • LiFiCo: Fysikaliskt kemiskt experiment som undersöker hur solceller kan bli effektivare. Bakom finns forskare vid Karlstads universitet.
  • DUST-II: Undersöker hur små dammkorn binder till varandra och växer i rymden. Genomförs av forskare från Hokkaido University i Japan och Braunschweig University i Tyskland.
  • JACKS: Undersöker hur granulära gaser beter sig i mikrogravitation. Bakom finns forskare från Brandenburg University of Applied Sciences och Otto von Guericke University Magdeburg i Tyskland.
  • BFS: Undersöker hur gravitationsförändringar påverkar biologiska processer i blåstång. Projektet drivs av forskare vid Askölaboratoriet, Stockholms universitet.
  • TATTS: Filmar hur vatten beter sig i tyngdlöshet. Studentprojekt som genomförs av studenter vid Linköpings universitet i samarbete med University of Colorado i USA.

Du kanske också vill läsa

Nyhet 19 november 2024

Anders Nilsson

Tetra Pak och AstraZeneca är två stora företag som redan planerar för att använda neutronkällan ESS när den står färdig i Lund. Men generellt behöver svensk industris kunskaper om ...

Krönika 11 november 2024

Vetenskapens äng med plats för det oväntade riskerar att förvandlas till en produktionens havreåker. Helena Edberg skriver om projektifieringen av forskning.

Nyhet 23 oktober 2024

Carina Järvenhag

Data från appar används allt oftare i forskningen, särskilt inom medicin och hälsa. Det skapar nya möjligheter men väcker också frågor om personlig integritet, urval och vem som sk...