Ny teknik - ny industri

CCD Kamera ombord på Rymdteleskopet HubbleBildteknik i var mans hand

Idag har var och varannan människa en digitalkamera, åtminstone vi som bor i västvärlden. Det säljs idag nästan inga mobiltelefoner utan en inbyggd digitalkamera. Tekniken bakom digitalkameran kallas CCD, Charge-Coupled Device. Det är en en elektronisk halvledare som mäter ljuset som faller på den. En CCD är mycket effektivare än en fotografisk plåt, och dessutom mycket lättare att kalibrera.

CCD:n har sitt ursprung i en vetenskaplig artikel från 1961 som handlade om interplanetära resor. Sony var ett företag som tidig insåg att CCD-tekniken skulle gå att använda i hemelektronikindustrin. Men det var i astronomiska kameror tekniken först började användas på allvar.

År 1979 monterades den första CCD:n i ett större teleskop, fem år efter den första astronomiska CCD-bilden. När Hubble-teleskopet sändes upp 1990 var dess kamerautrustning uteslutande CCD-kameror, precis som kamerorna på i stort sett alla andra rymdsonder och rymdteleskop de senaste två decennierna. På 90-talet dök de första kommersiella digitalkamerorna upp och 2007 såldes för första gången 100 miljoner digitalkameror under ett år, den överväldigande majoriteten baserade på CCD-tekniken.

 

Frystorkad mat

För resorna till månen var det viktigt med mat som höll länge och vägde så lite som möjligt. NASA satsade därför relativt stora resurser på forskning om frystorkad mat. Resultaten av denna forskning gav värdefull hjälp för utvecklingen av hållbarare mat.

 

Wojtek CzyzHoppar längre med rymdmaterial

Den tyske längdhopparen Wojtek Czyz satte ett nytt världsrekord vid paralympics i Peking 2008. Han slog det gamla världsrekordet med 27 centimeter när han hoppade 6,50. Wojtek Czyz springer med en benprotes gjord av material framtaget för den internationella rymdstationen ISS. Rymdmaterialet är både starkare och lättare än de material som vanligen används i dylika proteser. Materialet togs ursprungligen fram för att användas i en spektrometer. Wojtek Czyz tog guld på 100 meter, 200 meter och i längdhopp vid paralympics i Aten 2004 med hjälp av en annan protes som också utnyttjade rymdmaterial.

 

Bekvämare fordon – och säkrare

Teknik utvecklad för att minska de ibland extrema vibrationer som uppstår när en raket lyfter och passerar genom atmosfären på väg upp till omloppsbana kan på sikt ge mjukare bilfärder, och därmed göra dem både bekvämare och säkrare. Tekniken kallas SPADD och har tagits fram av ett franskt företag. Den innebär ett så stort steg inom vibrationsdämpningen att den anses som ett tekniskt genombrott. Den tyska biltillverkaren Daimler Chrysler utvecklar ett system baserat på SPADD för vissa av sina bilmodeller.

 

Inbrottssäkra lastbilar

Tjuvar som tar sig in i bilarna genom att skära hål på kapellen på lastbilar och långtradare är ett stort problem i hela Europa, och kostar i storleksordningen en miljard kronor per år. Ett material som  modifierats från ett material som ursprungligen togs fram för Ariane-raketerna kan nu minska risken för denna typ av inbrott. Det består av en fin ståltrådsväv som är både flexibel och mycket svår att skära sig igenom.

 

Tar tempen på barn (och vuxna)

Det går idag att ta tempen på febriga barn och vuxna med hjälp av en sensor i örat. Förutom att det går mycket snabbare än med traditionella termometrar minskas också risken för infektioner genom att de nya örontermometrarna inte behöver komma i kontakt med huden. Tekniken har sin grund i astronomers behov av att mäta temperaturen på avlägsna himlakroppar.

 

Ariane 5Tål extrem värme

Genom att använda en annan teknik från Ariane-raketerna har industrin tagit fram en annan väv, Flamebreak, som både kan blockera eld och isolera från extrem hetta. Flamebreak används nu både inom industrin, exempelvis glasindustrin, och som flamskydd i fordonssäten och byggnader. Den har även använts för att studera hur en reaktorhärd i ett kärnkraftverk beter sig när kylningen slutar fungera. Flamebreak skyddade då försöksdeltagarna från 2 500 ° värme och droppande metall. I Ariane-raketerna används materialet för att skydda elkablar från värmen från raketmotorerna.

Ett annat material som tagits fram för att skydda komponenter på Ariane-raketen från värme, Aerocoat, används nu bland annat för att skydda känslig utrustning för värme i den tunnel tågen går under Engelska kanalen.

 

Robotkänsel med många tillämpningar

En robot designad för den internationella rymdstationen är den första roboten som har "känsel", och kan känna hur hårt den håller i saker. Detta har redan fått stor betydelse för robotiken. Känseltekniken har vävts in i en väv som ger sensorn känselfunktioner som liknar hud. Sensorerna kan exempelvis användas i bilsäten för att optimera airbagens funktion och utanpå en bil för att skydda fotgängare vid en kollision.
Sensorerna kan även användas i äldrevården för att varna personal om dementa patienter lämnar sin säng oövervakade. Väven används även inom musik- och grafikbranschen i form av tryckkänsliga plattor som kan manövreras med flera fingrar samtidigt.

 

Många användningsområden för Gore-Tex

Gore-Tex har blivit ett mycket vanligt material för ytterkläder för friluftsintresserade människor. Gore-Tex  är vattentätt men släpper igenom den fukt – vattenånga – som kroppen genererar. Fukt passerar alltså ut men inte in genom tyget. Materialet är ursprungligen framtaget för rymdtillämpningar, där det bland annat används i kablar i satelliter. Det används numera även som kabelmaterial på jorden, bland annat i u-båtar, skrivare och som kablar i hjärnprober. Gore-Tex används också som artificiell vävnad, för att det är starkt, biokompatibelt och kan klara av trycket i artärer utan att läcka eller brista. Det används även som implantatmaterial, bland annat för att ersätta ligament i knäet.

 

Svala kläder

Temperaturreglerade dräkter som användes för att kyla Apollo-astronauterna under månvandringar används idag av reaktortekniker, racerförare, hamnarbetare, personer med MS och barn med Hypohidrotisk ektodermal dysplasi, ett tillstånd som gör att kroppen har svårt att kyla ned sig själv.
Teknik från rymddräkter kan användas för att göra luftkonditionerade kläder, som förutom att de kan vara bekvämare även kan vara en säkerhetsdetalj vid arbete i varma miljöer.

 

Programutveckling inom dataindustrin

Rymdforskningen och rymdindustrin har alltid varit tidiga med att använda avancerade datorprogram för att analysera påfrestningar av olika slag på raket- och satellitkomponenter. Denna programvaruutveckling har gett värdefull hjälp åt mer jordnära tillämpningar. Ett program för strukturanalys som NASA tog fram i slutet av 60-talet har sedan dess använts i ett otal tillämpningar, och har använts för att konstruera allt från bilar till berg- och dalbanor.

 

Övervakning av industriell utrustning

VIBROSYS är ett system som bevakar maskiner inom olika industrier. Systemet består av små sensorer utvecklade för att användas inom rymdindustrin. Dessa sensorer är väldigt känsliga och reagerar snabbt. Tanken var att de skulle visa vilka tryckförändringar som rymdfärjorna utsätts för när de passerar jordens atmosfär. Idag fungerar de som vibrationsdetektorer som varnar för potentiellt utrustningshaveri.

 

Trådlös kommunikation

Behovet av trådlös utrustning i rymdfärjorna har drivit utvecklingen framåt inom detta område, och har ur detta har bland annat den trådlösa kommunikationsstandarden som kallas Bluetooth (efter Harald Blåtand) utvecklats. Bluetooth är ett litet mikrochip som innehåller en radiosändare som finns i alla typer av digitala apparater och gör att de kan kopplas ihop utan kablar. Idag finns Bluetooth i allt från mobiltelefoner, datorer och MP3-spelare till headsets, datormöss och tangentbord. Det gör att användaren kan lyssna på musik, ha ett telefonsamtal genom ett headset eller använda sina datortillbehör trådlöst.

 

Handdammsugare

Handdammsugaren ("Dustbuster") har sitt ursprung i en beställning NASA gjorde av Black & Decker av en borr för att hämta prover under månytan. Black & Decker tog fram ett dataprogram för att optimera prestanda och energiförbrukning på borren. Programmet låg i sin tur bakom utvecklingen av handdammsugaren. Detta är ytterligare ett av många exempel där utveckling av spjutspetsteknik i förlängningen gett resultat som var helt omöjliga att förutse.

 

Siar om kommande skördar

Ett nytt verktyg utvecklat av NASA:s forskare hjälper jordbrukare att upptäcka sämre skördar redan innan det är synligt för det mänskliga ögat. Verktyget är litet nog att hålla i handen och kallas Observer. Genom Observer kan användaren se vilka plantor som är under stress.
Hemligheten ligger i att använda specifika våglängder av ljusspektrumet. Stressen hos plantorna orsakas av miljön, som brist på vissa näringsämnen, för lite vatten, sjukdom eller insektskador. Om miljön inte är bra börjar mängden klorofyll i bladen att öka. Detta ser vi inte förrän bladen börjar ändra färg och då kan det vara försent. Men genom att mäta det reflekterade ljuset från växterna går det att upptäcka vilka plantor som är under stress två veckor tidigare.

 

Ett kärl utan väggar

Ett exempel på experiment som kräver rymdens tyngdlöshet är det akustiska reaktionskärlet space-DRUMS. Kärlet har inga väggar utan består av 20 små ljudkanoner som håller experimentkemikalierna på plats. Detta gör att man eliminerar riskerna för att behållaren ska förorena själva experimentet. Detta kan vara oerhört viktigt för tillverka ultrarena material, som exempelvis temperaturtåliga keramer som används som ytbeläggning i bland annat motorer. Tyngdlösheten är en förutsättning för att ljudtrycket ska vara tillräckligt för att hålla ett prov på plats.

 

Grönt drivmedel för satelliter

Hydrazin är ett flitigt använt drivmedel för rymdbruk. På grund av att hydrazin är mycket cancerframkallande och extremt känsligt för stötar så ställer det stora krav på hanteringen både före, under och efter raketstarter. Därför har rymdindustrin sökt efter ett mindre farligt och mer lätthanterligt alternativ. Ett grönt bränsle kan både drastiskt minska hälsoriskerna med drivmedel och sänka hanteringskostnaderna. Marknaden för denna typ av bränslen är idag på ungefär en miljard kronor om året.

Svenska företag ligger långt framme i utvecklingen av ett sådant "grönt" drivmedel. Det svenska företaget ECAPS har tagit fram ett framdrivningssystem med ett eget bränsle och en anpassad brännkammare, och svenska Totalförsvarets forskningsinstitut, FOI, deltar i ett europeiskt konsortium som arbetar med gröna drivmedel för att ersätta hydrazin.

Hydrazin används ofta som en så kallad monopropellant, eller enkomponentsdrivmedel, för styrraketer på satelliter. Även rymdfärjan använder hydrazin för sina styrraketer och för sina hjälpkraftaggregat. En konsekvens av detta är att rymdfärjan måste stå ett antal minuter på landningsplattan för att de giftiga hydrazin-ångorna ska försvinna innan astronauterna kan lämna skytteln (denna väntan gör också att skyttelns yttre hinner kallna). Hydrazin används också ofta i bromsraketer för farkoster som ska landa på andra himlakroppar. Bland de landare som använt hydrazin finns bland annat Viking som var först med att mjuklanda på Mars och Phoenix-landaren som i maj 2008 mjuklandade på Mars.

 

En allsidig kompetens

Rymdforskning och rymdteknik är till sin natur tvärvetenskaplig och mångvetenskaplig. Det krävs materialfysiker, kemister, ingenjörer, geovetare, meteorologer och många andra kompetenser för att driva forsknings- eller teknikutvecklingsprojekt inom rymdområdet. Det betyder att personer som deltar i dessa projekt får en mycket allsidig erfarenhet. Förutom den rena ämnesmässiga kompetensen ger rymdprojekten deltagarna stor erfarenhet att arbeta i stora, internationella team och nätverk. Rymdforskning och arbete med rymdteknik ger därför kompetensmässiga och erfarenhetsmässiga fördelar för svenska forskare och ingenjörer och därmed för landet som helhet som är svåra att mäta.

 

Senast uppdaterad: 12 oktober 2017