Aalborg Universitet (AAU) er kommet godt med inden for rumfarten.
Indtil nu har studerende fra ingeniøruddannelsen bygget og fået opsendt ikke mindre end fem små satellitter, alle med navnet AAUSAT. Hele tre af disse satellitter har haft til opgave at overvåge skibsfarten, specielt i det arktiske område.
En central person i dette arbejde er lektor Jens Dalsgaard Nielsen fra AAUs Institut for elektroniske systemer. Han fortæller, at satellitterne har været et projektarbejde for de studerende, lige fra fjerde til tiende semester.
Som han ser det, har en af de største successer været, at nogle af de studerende bagefter har startet deres egne virksomheder, der kan leve af at sælge produkter til rumindustrien.
Den første og største af de nye virksomheder GomSpace, er allerede oppe på omkring 50 ansatte og på vej til at blive introduceret på Børsen.
Cubesats – en god idé
Aalborgs vej ud i rummet er baseret på en god ide, der i de sidste 10-15 år i høj grad har ændret rumfarten. Ideen hedder cubesats. Det er små, terningeformede satellitter på bare 10 centimeter på hvert led og med en vægt på godt 1 kilo.
Der stilles naturligvis nogle bestemte krav til en cubesat, men overholder man dem, så er de ikke svære eller ret dyre at få opsendt, fordi satellitterne er så standardiserede.
Både rumstationen ISS og mange raketter har udstyr, hvorfra man kan opsende cubesats – ofte mange på en gang. Andreas Mogensen skulle have sendt AAUSAT 5 ud i rummet, men nåede det ikke, fordi hans ophold på rumstationen blev afkortet fra ti til otte dage.
AAUSAT 5 blev sammen med satellitten GOMX-3 senere sendt ud i rummet af en af de andre astronauter på ISS.
Som vi skal se, har der været lidt problemer med AAUSAT 5. Til gengæld virker satellitten GOMX-3 fint. Den er bygget af firmaet GomSpace og har til opgave at overvåge flytrafikken.
Derfor skal Arktis overvåges
Det begyndte med en pose penge fra farvandsdirektoratet, som havde en opgave, de gerne ville have løst, nemlig at overvåge den stadig tættere skibstrafik i Arktis.
En ulykke med et krydstogtskib eller et olieudslip kan få enorme konsekvenser. Havet er koldt, vejret ofte hårdt og redningsaktioner ikke spor nemme at gennemføre.
Nu er det så heldigt, at skibe i dag medfører et såkaldt AIS system. AIS står for Automatic Identification System, og er grundlæggende en sender, der hele tiden sender data, som identificerer skibet og fastlægger dets position.
Signalerne kan opfanges af andre skibe, men rækker naturligvis også ud i rummet, hvor de kan opfanges af satelitter – og en satellit har den enorme fordel, at den kan overskue et meget stort område på en gang.
AAUSAT 3 var en succes
Den første cubesat med denne opgave var AAUSAT 3, som blev opsendt i 2013, og den blev en enorm succes.
»Det var mission completed allerede efter den første time, hvor vi sporede over 1.000 skibe. Og resten af året gjorde det bare endnu bedre. De studerende fik forbedret algoritmerne så meget, at man kom op på at kunne identificere 10-15.000 skibe i timen, hvilket svarede til en tidobling af den forventede kapacitet,« fortæller Jens Dalsgaard.
Resultatet var så opmuntrende, at det europæiske rumagentur ESA nu også ville skyde penge i projektet.
AAUSAT 4 skulle opsendes sammen med den europæiske Jordovervågningssatellit, Sentinel 1B, og AAUSAT 5 som en del af Andreas Mogensens flyvning. Begge satellitter skulle fortsætte AIS-overvågningen af skibsfarten.
Nedenfor kan du se en video om de modtagne data. I en anden video kan du tage et kig ind i AAUs kontrolcenter.
Succes – men ingen skibe
For første gang havde AAU nu to satellitter på en gang, og det er ikke let, når cubesats trods alt kun er en del af uddannelsen, og da det er begrænset, hvor meget tid de studerende kan afsætte til opgaven.
Men de to satellitter blev bygget, dog med en lille ændring:
AAUSAT 4 og 5 er udstyrede med fire antenner, som kan foldes ud i rummet. To af dem er til almindelig radiokommunikation, mens de to andre er til at modtage AIS-signalerne. AIS-antennerne var blevet ændret en smule i forhold til AAUSAT 3, og det viste sig at skabe ret så store problemer.
Om grunden til denne ændring fortæller Jens Dalsgaard:
»AAUSAT 3 havde kun solceller på fem af terningens seks sider, og det var lige ved at koste os missionen allerede på tredie dagen. Derfor ændrede vi konstruktionen, så alle seks sider blev dækket af solceller, og det betød, at vi også ændrede antennekonstruktionen.«
Det endte med, at AAUSAT 5 blev opsendt før AAUSAT 4. Det skete 5. oktober fra rumstationen ISS.
Kan ikke modtage AIS-signaler
Lige fra starten var der dog problemer med at modtage signalerne i Aalborg, fordi banen ligger lidt for sydligt. Men det blev løst på en elegant måde.
»Vi fik hurtigt kontakt med en dygtig, tysk radioamatør, som kunne modtage signalerne, og det endte med, at vi sendte en jordstation ned til ham. Med den kunne han modtage data, mens vi fra Aalborg kunne sende data op til satellitten.«
Men det var til ingen nytte, for AAUSAT 5 kunne ikke modtage AIS-signalerne fra skibene.
Teorien er, at AIS-antennerne ikke har foldet sig korrekt ud – en teori, der er understøttet af målinger her på Jorden. Til gengæld virkede de almindelige radioantenner, og de viste, satellitten havde klaret turen ud i rummet fint.
AAUSAT 4 blev opsendt i april 2016. Den virker perfekt, men har det samme problem som AAUSAT 5 med ikke at kunne modtage AIS-signalerne – og så hjælper det jo ikke, at målingerne viser, at satellittens temperatur og batteristrøm er helt normale.
Et lovende efterspil
Det gode ved de kun 1 kg tunge cubesats er, at et teknisk problem ikke er verdens undergang. Der er nemlig kommet et efterspil – nøjagtigt det, som Jens Dalsgaard Nielsen havde håbet på.
For ud over GomSpace er der nu opstået yderligere to små virksomheder, baseret på erfaringerne fra AAUSAT. Det drejer sig om et lille firma, Satlab, med kun tre mand på deltid og et enkeltmandsfirma kaldet Space-Inventor. Alle tre virksomheder har base i Aalborg.
Satlab er startet af tre ingeniører fra AAU, der selv beskriver firmaet som et spin-off af AAUSAT 3. De har givet deres erfaringer videre til de studerende, som har bygget AAUSAT 4 og 5. Og Satlab forsøger nu kommercielt at sælge noget af den erfaring og viden, de har fået ved at deltage i AAUSAT projektet.
Men denne udvikling er ifølge Jens Dalsgaard ikke tilfældig:
»Danmark er lidt speciel, fordi de studerende har ejendomsret til den teknik, de udvikler under deres projektarbejde, og det er jo en stor fordel for iværksættere. På mange universiteter verden over er det universitetet, der ejer retten til studenternes arbejde, eller de studerende og universitetet deles om retten.«
Cubesats er igangsættere
Den enorme succes for AAUSAT 3 viste, at ideen med at overvåge skibe fra rummet absolut er bæredygtig.
Men det er også klart, at de små cubesats alene ikke kan løfte opgaven. Cubesats er igangsættere, hvor man kan afprøve nye ideer og ny teknik.
Derefter vil den kommercielle rumindustri overtage de bedste ideer og bruge dem til at bygge satellitter, som kan give et økonomisk overskud.
»Nu er det slut med AIS. Ikke på grund af problemerne, men fordi vi gerne vil have vore studerende til at arbejde med ny teknik og design,« siger Jens Dalsgaard Nielsen.
Behov for konstant overvågning af skibsfart i Arktis
Men dermed er historien ikke forbi. Det stærkt øgede fokus på Arktis vil ret sikkert føre til, at Danmark vil se et behov for en konstant overvågning af skibstrafikken.
Hvordan det præcis vil ske, er ikke fastlagt, men det er da sandsynligt at vi med tiden vil få et system af små satellitter udstyret med AIS-modtagere og måske en jordstation i Grønland.
Her er det så en stor fordel, at vi allerede nu har unge ingeniører, som har erfaring med at bygge og udvikle sådanne systemer.
På vej mod fremtid, hvor alle kan få en satellit
Cubesat-ideen er kommet for at blive. Man kan som på AAU bygge dem selv, eller man kan købe en cubesat udstyret med de nødvendige computere, radiosendere og anden teknik.
Så udfordringen er alene at fylde den tomme cubesat op med det videnskabelige udstyr, man gerne vil have sendt ud i rummet.
Det vil give forskere, som er mere interesseret i at få opsendt et bestemt instrument end i at bruge for meget tid på selvbyggeri, gode muligheder for at udføre forskning i rummet.
Selve de små cubesats er billige. Det dyre er at få opsendt dem. Heldigvis er der nu kommet flere muligheder.
Den billigste er en såkaldt 1U cubesat, der er den oprindelige 10 cm store terning. Man kan også stable 2 eller 3 af de små cubesats oven på hinanden og sammenbygge dem til 2U eller 3U cubesats. Således er GOMX-3 en 3U cubesat.
Skal det være helt vildt, er der også mulighed for 6U cubesats med en vægt på over seks kilo.
Det er nok at gå for langt at sige, at hver mand kan få sin egen satellit. Men vi er hurtigt på vej mod en fremtid, hvor skoler, universiteter og mindre firmaer kan få deres egne satellitter.
