Efter mer än två decennier tar Cluster farväl - IRF har varit med från början

Efter mer än två decennier i rymden går Europeiska Rymdorganisationer ESA:s Clusterprojekt nu i mål. Den 31 augusti återinträdde satelliten Samba i jordens atmosfär och igår den 1a september följde Tango efter. Med Tangos återinträde sattes den definitiva slutpunkten för Cluster, missionen som förändrade vår förståelse av jordens magnetiska omgivning.

De fyra Cluster-satelliterna var identiska och hade vardera elva olika instrument ombord. Institutet för Rymdfysik, IRF, ansvarade för ett av instrument och bidrog även till ytterligare två.

Clustersatelliterna - Salsa, Samba, Rumba och Tango - sköts upp parvis den 16 juli och 9 augusti 2000. Den beräknade livslängden på Cluster var 27 månader, men satelliterna kom att användas för forskning i mer än två decennier.

Den vetenskapliga delen av uppdraget avslutades i september 2024 när Salsa återinträdde i jordens atmosfär. Sedan dess har satelliterna avvecklats en efter en genom planerade återinträden.

Fyra satelliter gav en ny bild av rymden runt jorden

Clusters huvudsakliga uppgift har varit att undersöka jordens magnetosfär och hur den påverkas av solvinden.

Clusters fyra identiska satelliter flög i formation med avstånd som kunde variera från några kilometer till 10 000 kilometer. Genom att göra mätningar från flera platser samtidigt kunde forskarna studera rymdmiljön i tre dimensioner och avgöra om en förändring berodde på att satelliterna befann sig på olika platser eller på att förhållandena i rymden faktiskt förändrades över tid.

IRF-instrument på alla fyra satelliter

IRF har haft en central roll i Cluster under hela uppdraget.

IRF i Uppsala ansvarade för instrumentet EFW (Electric Field and Wave experiment), som fanns på samtliga fyra satelliter och mätte elektriska fält och vågor.

De fyra EFW-instrumenten byggdes i samarbete med forskargrupper i USA, Nederländerna, Finland och Norge samt med Alfvénlaboratoriet vid Kungliga Tekniska högskolan. Professor emeritus Mats André vid IRF var huvudansvarig för EFW under åren 2000–2023.

Även IRF i Kiruna bidrog till Cluster genom instrumenten CIS (Cluster Ion Spectrometry experiment) och RAPID (Research with Adaptive Particle Imaging Detectors).

“En rymdmission på 24 år drivs inte bara av teknik – den drivs av människor. Vi har varit ett fantastiskt team och har arbetat tillsammans genom alla dessa år, löst problem och anpassat oss när förutsättningarna har förändrats. Att vi har kunnat hålla EFW i kontinuerlig drift i 24 år är, om man tänker efter, helt svindlande.”, säger professor Yuri Khotyaintsev, som har arbetat med Cluster sedan uppskjutningen och idag är huvudansvarig för EFW-instrumentet.

Mer än två decennier av nya upptäckter

Under mer än två decennier gav Cluster forskare nya möjligheter att förstå vad som händer i rymden runt jorden och hur vår planet påverkas av solvinden.

Forskare vid IRF har under åren använt data från Cluster för vetenskapliga studier. Bland annat har mätningarna bidragit till ökad förståelse för magnetisk omkoppling – en process där magnetfält ändrar struktur och kopplas ihop på ett nytt sätt. När det händer frigörs energi som bland annat kan få partiklar att röra sig mycket snabbare. Clusteruppdraget gjorde det för första gången möjligt att observera de små områden där detta sker.

Cluster har också gett nya möjligheter att studera jordens bogchock, området där den supersoniska solvinden bromsas in när den möter jordens magnetiska omgivning. I en studie ledd av IRF-forskaren Andrew Dimmock kunde forskarna utnyttja att två av Cluster-satelliterna befann sig mycket nära varandra för att studera strukturer på skalor av bara några kilometer.

“Cluster var den första rymdmissionen som visade vilken kraft det finns i att göra mätningar med flera satelliter samtidigt. Vi lärde oss hur man gör vetenskap med flera rymdfarkoster. Och Cluster banade väg mot studier av plasma på flera skalor. Nu siktar vi mot nästa steg med Plasma Observatory. Där kommer vi att kunna studera flera skalor samtidigt och undersöka hur processer på olika skalor hänger ihop.”, säger Yuri Khotyaintsev.

Slutet för Cluster i rymden

Även satelliternas sista färd genom atmosfären används för att samla ny kunskap.

Eftersom de fyra Cluster-satelliterna är identiska ger deras återinträden en ovanlig möjlighet att jämföra hur samma typ av satellit bryts upp under olika förhållanden. Kunskapen kan användas för att utveckla framtida satelliter som lättare kan förstöras helt vid återinträdet och därmed minska riskerna på marken och påverkan på atmosfären.

Med Tangos återinträde försvinner den sista av de fyra satelliter som tillsammans utgjorde Cluster. Data och vetenskapliga resultat från det mer än två decennier långa uppdraget kommer däremot att fortsätta användas inom rymdforskningen under lång tid framöver.

”Cluster har skapat vad jag skulle kalla det bästa arkivet av rymdplasmadata som någonsin har byggts upp. Det är mer än två decennier av mätningar från olika delar av jordens rymdmiljö, och jag tror att data från Cluster kommer att användas för nya upptäckter under många år framöver.”, säger Yuri Khotyaintsev.