Ionosfæreforskning på Kjeller
Ionosfæren er betegnelsen på den øverste delen av jordatmosfæren. «Iono-sfære»-laget spiller en viktig rolle innen radiokommunikasjon fordi det kan reflektere radiobølger slik at de kan nå fram til fjerntliggende steder på Jorden. Ionosfærens egenskaper endrer seg over tid med temperatur, solbestråling og andre faktorer, og det kreves store ressurser for å kunne forstå temaet fullt ut. Derfor ble kunnskapen om ionosfæren tidlig av vital betydning for radiokommunikasjon og -navigasjon, både militært og sivilt.
Bjørn Landmark.
Birger Bjelland med kryssmodulasjonsapparaturen.
Ionosfærefigur ved Grete Alvestad FFI.
Reflekterende ionosfærelag fra forskning.no.
MIDAS rakettoppskyting fra Andøya.
Absorpsjonsmåleapparaturen.
Økt ionosfæreforskning under andre verdenskrig – også i Norge
Under andre verdenskrig ble det satt inn store ressurser for å forbedre radiokommunikasjon og navigasjon, samtidig som de første radarsystemer ble utviklet av britene. Radar spilte en avgjørende rolle i «Battle of Britain». Etter krigen hadde ionosfæreforskningen oppnådd en høy prestisje, en prestisje som den skulle få beholde gjennom hele den kalde krigen.
I Norge ble det ikke mulig å fortsette med radiosendere, og den tyske flyktningen Willy Stoffregen flyttet til Sverige. Den tyske okkupasjonsmakten tok kontroll over Nordlysobservatoriet og Leiv Harang ble i krigens siste år arrestert og sendt til Tyskland. Tyskerne, under ledelse av dr. Dieminger og dr. Rawer utførte ionosfæremålinger ved hjelp av ionosonder både på Kjeller og i Tromsø. Det var kommunikasjonsbehovet i kortbølgebåndet som var bakgrunnen for den militære interessen. Både engelskmennene og amerikanerne etablerte, med samme begrunnelse, ionosondestasjoner over hele verden. Britene etablerte en stasjon på Svalbard, der telegraffullmektig Skribeland tjenestegjorde en tid.
Norsk ionosfæreforskning etter krigen
I 1946 ble FFI opprettet og Harang ble ansatt ved radaravdelingen i Bergen, senere ble han den første forskningssjef ved Avdeling for telekommunikasjon på Kjeller. Finn Lied var en av de første som ble ansatt som stipendiat. Han hadde under krigen vært i England som kaptein i Hærens Samband, og hadde tatt en hovedfagsoppgave om rombølgeforplantning ved Marconi. Videre hadde han deltatt i frekvensvarsling i HF-båndet. Han hadde dermed nær kontakt med forskningsmiljøet i Storbritannia. Harang og Lied initierte ionosfæreforskningen ved FFI.
I 1948 begynte Bjørn Landmark som vernepliktig soldat ved FFI i Bergen, og dermed var den tredje hovedpersonen i dette forskningsmiljøet kommet inn i bildet. Landmark ble senere ansatt som stipendiat ved Nordlysobservatoriet og var senere forsker og forskningssjef ved FFI på Kjeller. Han var i 1955 den første ved instituttet som tok sin doktorgrad i ionosfærefysikk. Ionosfæreforskningen ved FFI utviklet seg raskt. Det ble bygget opp et meget aktivt intellektuelt og teknologisk miljø som stimulerte forskere og ingeniører til innsats, og det ble oppnådd betydelige fremskritt innen feltet, i et utstrakt samarbeid med internasjonale partnere. Det er naturlig å dele beskrivelsen i to, de første 15 årene da bakkebaserte teknikker var de eneste tilgjengelig eksperimentelle metoder, dernest ”romalderen” som for FFIs vedkommende startet i 1962 med raketten Ferdinand 1, samt med forsker Bernt Mæhlums opphold hos professor James van Allen i USA der han fikk være med på utviklingen av de første amerikanske forskningssatellitter. Van Allens oppdagelse av strålingsbeltene som fikk hans navn, var et gjennombrudd i sol-jord fysikk. FFI var tidlig ute med å utnytte raketter og satellitter som instrumentplattformer, og i løpet av 1960-årene var det en glidende overgang til en situasjon der hovedvekten ble lagt på rombaserte eksperimenter.
Ionesonde i raketten Isbjørn.
MIDAS og Mini-Dusty nyttelaster.
MAIMIK - en av de mest kompliserte ved FFI.
TROLL-instrumentet.
Ny informasjon kom for dagen
Det har lenge vært kjent at FFI – Forsvarets Forskningsinstitutt – startet opp med ionosfæreforskning etter andre verdenskrig. Men først ved det igangværende arbeidet i «Prosjekt Kjellerhistorien» er det blitt allment kjent at tyskerne allerede under andre verdenskrig utførte en betydelig ionosfæreforskning både på Kjeller og ved Nordlysobservatoriet i Tromsø. Etter krigen ble noen av de tyske forskerne knyttet til den vest-europeiske ionosfæreforskningen.
Noen begreper
- Et ion er et atom som er elektrisk ladet.
- Et kation er et positivt ladet ion.
- Et anion er et negativt ladet ion.
- Atmosfæren er luftlaget som omgir Jorden. Atmosfæren har ingen definert øvre grense, men går gradvis over i verdensrommet.
Ionosfæren og tilstøtende sfærer
Ionosfæren er den øverste delen av jordatmosfæren og skiller seg fra atmosfæren under ved at den blir ionisert av solbestråling. Det er her nord- og sørlys finner sted. Ved dagtid er utstrekningen fra 50-1000 km og inkluderer da tilstøtende sfærer som mesosfæren, termosfæren, og deler av eksosfæren. Imidlertid vil ioniseringen i mesosfæren i stor grad opphøre i løpet av natten, dermed opptrer nord- og sørlys normalt sett bare i termosfæren og den lavere eksosfæren. Ionosfæren danner den indre delen av magnetosfæren. Dette har den praktiske betydningen at den dermed påvirker utbredelsen av radiobølger på jorden.
Fem raketter klare til nesten simultan oppskyting i MAC Epsilon-kampanjen.
Berging av nyttelast.
Spacelab 1 der FFI hadde med passive og aktive instrumentpakker.
Ionosfæreforskning på Kjeller etter frigjøringen, men før romalderen
Først litt ionosfærefysikk: Radiotransmisjon langs jordoverflaten kan over sjø nå ut til ca. 300 km. Over kupert terreng med dårlig ledningsevne (ikke uvanlig i Norge!) kan imidlertid jordbølgeforplantning være begrenset til noen få titalls kilometer. Før romalderen var derfor radiokommunikasjons- og navigasjonssystemer over større avstander helt avhengige av signaler reflektert fra ionosfæren. Ionosfæren kan defineres som den del av jordens atmosfære der det finnes en betydelig konsentrasjon av frie elektroner som kan påvirke radiobølger ved brytning, absorpsjon og spredning. Dette området strekker seg fra ca. 50 km til ca. 500 km høyde. Den ”normale” ionosfæren dannes ved at energirik ultrafiolett stråling fra solen spalter molekyler og atomer og danner frie elektroner og positive ioner. Et slikt medium kaller vi et svakt ionisert plasma. Forskjellige deler av solspektret påvirker forskjellige typer atomer og ioner, slik at det dannes tre hovedlag av ionisasjon, D-laget fra 50 til 90 km høyde, E-laget fra 90 til 150 km og F-laget fra 150 til ca. 500 km.
For videre studier av temaet vil vi henvise til hefte 19 om Ionosfæreforskning fra Forsvarets forskningsinstitutts historie.
Møte den 13. oktober 2022: et tilbakeblikk på historien
Professor emeritus Eivind Vilhelm Thrane og Rolf Skår, tidligere leder for Norsk Romsenter i årene 1998-2006 var til stede i møtet, foruten Roald Hansen og Steinar Bunæs fra Prosjekt Kjellerhistorien. Thrane er dr.philos, og tidligere forsker ved Forsvarets Forskningsinstitutt. Videre professor II Fysisk institutt, Universitetet i Oslo, og forskningssjef på Andøya Rakettskytefelt. Født 1933 i Tromsø, hvor faren var sjef for værvarslingsstasjonen i Tromsø. Han kom til Kjeller som «ionosfæresoldat» i 1955 og avviklet sin verneplikt på FFI. Ansatt i FFI fra 1959. Arbeidet i Dompa med ionosfæreforskning. Ble kjent med de tyske forskerne dr. Dieminger og dr. Rawer som hadde drevet ionosfæremålinger i Tromsø og Kjeller under krigen. Som «ionosfæresoldat» hadde han ofte ansvaret for å lese av ionosfæremålinger fra apparater i en liten brakke ved renholdsverket i Leiraveien. Han fortalte at de helt opp til 1960 brukte utstyr som lå igjen etter tyskerne under krigen.
Eivind Thrane og Rolf Skår.
Eivind Thrane, Rolf Skår og Roald Hansen.
Kilder
- Fra Forsvarets forskningsinstitutts historie, hefte 19: Ionosfæreforskning. Digital versjon på Nettbiblioteket.
- Samtale med Eivind Thrane
- Samtale med Rolf Skår
|
Inngår i prosjektet Kjellerhistorien, der det legges ut artikler og bilder i Kjellers historie fra starten i 1912 til i dag. Lokalhistoriewikiens brukere kan fritt redigere og utvide artiklene. Flere artikler finnes på prosjektets forside og i denne alfabetiske oversikten. |