Forskningsraket ska mäta norrsken över Kiruna

En forskningsraket utrustad med instrument från flera länder förbereds för uppskjutning från rymdbasen Esrange utanför Kiruna. Raketen ska genomföra mätningar direkt i ett aktivt norrsken för att undersöka hur energi och elektriskt laddade partiklar rör sig mellan rymden och jordens övre atmosfär.

Uppdraget ingår i det internationella forskningsprojektet SYSTER/COUSIN. Enligt rymdbolaget SSC Space är uppskjutningsperioden planerad till den 2–23 november 2026. Ett särskilt uppskjutningsfönster har angetts för den 3–11 november, med möjliga starter mellan klockan 19.00 och 04.00. Den 5 november hade SSC Space ännu inte registrerat någon genomförd uppskjutning inom uppdraget.

Krister Sjölander, chef för forskningsavdelningen vid SSC Space, beskriver norrsken som ett fenomen med betydelse för tekniska system som används i vardagen. Han framhåller att solaktiviteten bakom norrsken kan påverka kommunikation som är beroende av både markbaserad och rymdbaserad infrastruktur.

Enligt Krister Sjölander omfattar forskningen bland annat samspelet mellan processer på solen, jordens atmosfär och den omgivande rymdmiljön. Genom att föra mätinstrument direkt in i ett pågående norrsken kan forskarna undersöka förhållanden som inte går att registrera på samma sätt från marken.

Projektets svenska del heter SYSTER, en förkortning av Systematic Study of lower Thermosphere Energetics by a Rocket. University of Colorado Boulder, LASP, uppger att forskningen leds av rymdforskaren Nickolay Ivchenko vid Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm.

Den amerikanska delen, COUSIN, leds av rymdfysikern David Malaspina vid University of Colorado Boulder. Forskarna undersöker hur elektriskt laddade partiklar samverkar med neutrala partiklar i atmosfären och hur energi överförs mellan dessa.

Enligt LASP:s uppgifter från den 23 oktober beräknas forskningsraketen nå en höjd på omkring 180 kilometer. Flygningen väntas pågå i ungefär 20 minuter. SSC Space beskriver farkosten som en enstegsraket som efter uppdraget ska landa inom Esranges särskilda nedslagsområde B.

Instrumenten ombord kommer från forskningsinstitutioner i Sverige, Tyskland, Kanada och USA. Utrustningen ska bland annat registrera magnetiska och elektriska fält, elektrontäthet och laddade partiklar. Forskarna ska även mäta temperatur, vindar och densitet i den övre atmosfären.

Den amerikanska rymdstyrelsen Nasa deltar genom instrument från Goddard Space Flight Center. Instrumentet Acute Precipitating Electron Spectrometer, APES, ska registrera elektroner som tränger ned i atmosfären. University of Iowa bidrar samtidigt med instrumentet PLASMIC, som används för undersökningar av laddade partiklar.

Vid University of Colorado Boulder har forskare utvecklat instrumentet Rapid Active Plasma Sounder, RAPS. Det ska mäta elektrontätheten direkt i den omgivande plasman. Enligt LASP ingår mätningarna i arbetet med att undersöka hur elektriska strömmar transporterar energi genom atmosfären.

Ytterligare utrustning kommer från University of New Hampshire och University of Texas at Dallas. Dessa institutioner ansvarar för instrumenten Ionization Gauge respektive Cross Track Wind Sensor, som ska undersöka den neutrala atmosfärens egenskaper och rörelser.

COUSIN-projektet omfattar även mindre friflygande mätmoduler som separeras från huvudraketen. David Malaspina beskriver hur samtidiga observationer från flera positioner ska användas för att skilja mellan förändringar över tid och variationer mellan olika geografiska punkter.

Tekniken har föregångare i forskningsprojekten SPIDER och SPIDER-2 vid Kungliga Tekniska högskolan. Den första SPIDER-raketen sköts upp den 2 februari 2016 och den andra den 20 februari 2020. Projekten utvecklade metoder där mindre mätenheter frigörs för att samtidigt registrera elektromagnetiska fält och plasmaegenskaper på flera platser, bland annat omkring 115 kilometers höjd.

Kungliga Tekniska högskolan anger att SYSTER vidareutvecklar dessa mätmetoder för studier av elektrodynamiska processer vid gränsområdet mellan atmosfären och rymden.

Raketens instrument ska användas tillsammans med observationer från marken. LASP uppger att forskarna även ska bearbeta resultaten med datormodellen GEMINI, som tillhandahålls av Embry-Riddle Aeronautical University. Modellen används för att undersöka energiöverföringen mellan rymdmiljön och jordens övre atmosfär.

Enligt LASP är ett av forskningsmålen att utveckla modeller för hur geomagnetiska stormar påverkar satelliters rörelser. Förändringar i atmosfären kan påverka det motstånd som satelliter möter i sina banor, vilket är relevant för beräkningar under perioder med kraftig solaktivitet.

Krister Sjölander framhåller även hur norrsken och solaktivitet kan påverka kommunikationssystem. Han beskriver hur signaler för exempelvis telefonsamtal och tv-sändningar kan vara beroende av utrustning i rymden. Förhållandena i den övre atmosfären är därför en del av forskningen om teknikens funktion.

Vid Esrange finns sedan tidigare markbaserade instrument för att följa norrsken och förändringar i jonosfären. SSC Space uppger att anläggningen använder bland annat radar, kameror, fotometrar och radiomottagare. Där finns också radiosändare som kan samverka med instrument i forskningsraketer för att undersöka elektrontäthet.

Under 2026 invigdes även ett nytt observatorium vid Kiruna Esrange Optical Platform Site, KEOPS. Enligt SSC Space samlas där forskningsutrustning för observationer av norrsken, jonosfären och atmosfärens övre delar i en gemensam byggnad.

Esrange ligger drygt fyra mil öster om Kiruna och har varit i drift sedan 1966. Rymdbasen drivs av SSC Space, som erbjuder forskningsorganisationer och andra aktörer möjlighet att skicka upp instrument med raketer.

Rymdstyrelsen uppger att platsen valdes redan 1964 av den europeiska rymdforskningsorganisationen ESRO, som föregick Europeiska rymdorganisationen ESA. Närheten till norrskenszonen, de begränsade ljusföroreningarna och tillgången till stora obebodda områden låg bakom lokaliseringen.

Anläggningens nedslagsområde omfattar omkring 5 200 kvadratkilometer. Sedan verksamheten startade har fler än 610 forskningsraketer och över 700 höghöjdsballonger skickats upp därifrån, enligt Rymdstyrelsen.

Ett tidigare exempel på norrskensrelaterad forskning från Esrange är raketen BROR, som sköts upp den 23 mars 2023 klockan 19.23. Institutet för rymdfysik uppger att projektet leddes av forskaren Tima Sergienko och undersökte förhållandena i jonosfären för att utveckla kunskapen bakom prognoser för rymdväder.

Institutet för rymdfysik förklarar att partiklarna som orsakar norrsken bromsas upp i atmosfären innan de når markytan. För att registrera dem direkt behöver forskarna därför placera instrument på högre höjder.

Liknande undersökningar har genomförts i Norge. Europeiska rymdorganisationen ESA redovisade att forskningsraketen ICI-5b sköts upp från Andøya den 11 mars 2026 under ett aktivt norrsken. Uppdraget samordnades av Universitetet i Oslo och använde separata mätmoduler för att samla tredimensionella uppgifter om turbulens i jonosfären.

Krister Sjölander konstaterar att det fortfarande finns omfattande kunskapsluckor kring norrsken, trots flera årtionden av forskning vid Esrange. Han beskriver den fortsatta forskningen som ett exempel på hur mycket som återstår att undersöka inom rymdvetenskapen.

Sjölander har även ett personligt intresse för forskning om liv utanför jorden. Han berättar att han tidigare använt datorprogram för att analysera signaler från rymden i sökandet efter tecken på utomjordiskt liv. Hans egen bedömning är att sannolikheten för att jorden skulle vara den enda platsen med liv i universum är mycket liten.