Hjælper med at ”sigte” korrekt
Et stjernekamera et kamera, der tager billeder af stjerner og bruger dem til at navigere efter i rummet. Stjernekameraet kan se næsten 10 gange så mange stjerner som det menneskelige øje.
Billedet fra stjernekameraet bliver digitaliseret og behandlet i en tilhørende computer. Inde i computeren er der i forvejen et stort katalog over de 20.000 stærkeste stjerner, som ses på nattehimlen. Systemet kan genkende alle disse stjerner og deres positioner. Og når der er et match mellem computerens billeder og det billede, som stjernekameraet ser, så kan man vurdere, hvor rumfartøjet er henne – og på vej hen. Det er ganske vigtigt, når man sender en rumsonde op, som skal ”sigte” efter og gå i kredsløb om en planet millioner af kilometer væk fra Jorden. Dermed kan man positionere et rumfartøj, en satellit eller en sonde meget præcist.
Enorm præcision
Det kræver en enorm præcision at navigere i rummet. Det er, fordi er der så utrolig langt, mellem det sted man starter – Jorden – og det sted, man gerne vil hen. Det kan for eksempel være en planet mange millioner km ude i rummet. Mars er for eksempel mindst 54 mio. km fra Jorden. Og her skal retningen ikke være ret meget forkert, før man rammer helt ved siden af.
Stjernekameraet holder øje med sin position ud fra tre akser: højre/venstre, op/ned og om det flyver på hovedet eller ej. Rent faktisk er der typisk tre indbyggede stjernekameraer, som hver holder øje med sin retning. Ofte er der også et fjerde, som reserve, hvis et af de andre skulle gå i stykker.
Bruges på satellitter og rumsonder
Stjernekamera-teknologien bruges til mange formål i rummet. For eksempel til at positionere rumfartøjer præcist. De kan også registrere og måle på støv i rummet. Og de kan bruges til at tage billeder med på andre planeter, fx på Mars, hvor et kamera ombord på NASAs Mars-køretøj Perseverance i øjeblikket anvendes til at tage billeder af klipper, hvor man leder efter tegn på tidligere liv. Et stjernekamera bruges både på rumsonder, der skal langt ud i rummet og på satellitter, der er i kredsløb om Jorden, så de kan navigere og bevæge sig prævist. Stjernekameraet sidder på rumsonden. Og da man ved, hvordan det er orienteret i forhold til for eksempel antenner, solpaneler og andet udstyr teleskoper, så kan man også bruge stjernekameraets orientering til at regne ud, hvordan alle de andre elementer er orienteret. Ud fra stjernekameraets data kan man sikre, at observationsudstyr på en satellit peger korrekt ned mod Jorden.
I videoen forklarer professor John Leif Jørgensen, DTU Space, hvad man bruger et stjernekamera til.
Kræver stor robusthed
En stor udfordring ved at sende udstyr ud i rummet, er at det skal være utrolig robust. Udstyret til en rummission kan let løbe op i milliarder af kroner. Derfor er det selvfølgelig vigtigt, at det ikke går i stykker. Det kræver en enorm robusthed.
En af udfordringerne i rummet er stråling, som kan forstyrre udstyret og ødelægge data. Derfor skal man opfinde udstyr, der kan tåle strålingen samtidig med, at man stadig kan opsamle og sende sikre data til Jorden.
Udstyret må ikke være for tungt, for så kan det ikke lade sig gøre at sende det ud i rummet. Det må heller ikke bruge for meget strøm. For det skal ofte klare sig med den strøm, der kan dannes ud fra solpaneler, og jo længere væk fra Solen man kommer, desto mindre energi kan rumfartøjet fange fra Solens stråler.
Danmark er helt i front med stjernekameraer
Når det gælder udvikling af stjernekamera-teknologien, så er Danmark med helt fremme. Det første danske stjernekamera blev udviklet på DTU Space som det navigationsudstyr, der skulle med om bord på den danske satellit, Ørsted satellitten i 1999. Siden har DTU Space løbende udviklet teknologien, så det er blevet stadig mere kompakt og sofistikeret. Instrumentet har fløjet på mere end 80 internationale missioner på satellitter og ubemandede fartøjer. Det er missioner som JUNO, Swarm og GRACE.
Stjernekameraerne er ikke hyldevarer. De udvikles specifikt til hver mission efter meget høje kvalitetskrav fra organisationer som ESA of NASA. I alt er der udviklet forskellige generationer af stjernekamera-teknologi til over 100 afsluttede, igangværende og planlagte missioner. Stjernekameraet er for eksempel også blevet videre udviklet til andre formål som for eksempel det PIXL udstyr der er om bord på NASAs Mars 2020 mission.
Miniudgave af stjernekamera på Mars
Danske forskere fra DTU Space har sammen med NASA og australske forskere udviklet et instrument, som skal undersøge, om der har været liv på Mars.
Det gør man ved at undersøge, om der kan findes rester af forhistorisk organisk materiale på Mars. Instrumentet hedder PIXL og det består af et miniature røntgen flourescens mikroskop, som kan sende en røntgenstråle mod en sten eller klippemateriale på Mars. Når det sker, svarer materiale svare igen med karakteristiske bølgelængder, som viser hvilke atomer, materialet består af. Udstyret er så præcist, at det kan måle hvilke atomer, de enkelte sandkorn i en sten eller et stykke klippe består af. Her er det vigtigt at ramme meget præcist. Og derfor har PIXL instrumentet også et indbygget stjernekamera, som skal styre røntgenstrålen hen over stenen, så man er sikker på at ramme de rigtige områder. Kameraet tager samtidig billeder af de sten, der undersøges.
I videoen kan du høre John Leif Jørgensen fortælle om PIXL udstyret til NASAs mission Mars 2020, som landede på Mars i 2021.
