Dansk forskning og teknologiudvikling på Andreas Mogensens mission

1. Lys i rummet

Søvn og trivsel i rummet kommer under pres, da miljøet astronauter er udsat for er ekstremt og unaturligt. SAGA Space Architects vil sende deres specialdesignede LED panel op for at teste hvordan dynamisk lys, som efterligner naturligt dagslys, kan hjælpe Andreas Mogensen med at bevare både en sund døgnrytme og samtidig stimulere ham med varieret lys i form a solopgange og -nedgange.

Via videnskabelige spørgeskema og sensormålinger, vil eksperimentet demonstrere hvordan SAGAs lyspanel påvirker søvn og velvære.

I takt med at mennesker kommer til at bruge mere og mere tid i rummet på længere missioner, er det utrolig vigtigt at vi medbringer ting som kan hjælpe os med at trives behageligt og naturligt i det ellers fjendtlige rummiljø.

Sebastian Aristotelis, SAGA Space Architects, sebastian@saga.dk

2. 100.000 billeder i sekundet af kæmpelyn i atmosfæren

Med THOR-DAVIS tager DTU tråden op fra Andreas Mogensens første besøg på Den Internationale Rumstation. Om natten filmede han med et almindeligt video kamera et sandt fyrværkeri af lyn i en tordensky, og opdagede blå lyn og glimt i toppen af skyen. Lyn foregår så hurtigt, at vi slet ikke fanger hvad der sker, når de udbreder sig. Derfor vil DTU gerne prøve en ny type kamera, som hedder et event-kamera, som kan give billedinformation op til 100.000 gange i sekundet, uden at vi bliver oversvømmet af data. Og det vejer kun 100 g og bruger 1 W.

Kameraet hedder DAVIS 346 og er fra firmaet iniVation, som har udlånt det. Den slags kameraer kaldes også neuromorphic kameraer og bruges for eksempel på droner, som skal undgå forhindringer. Teknologien passer godt til at måle på lyn, fordi mange processer i lyn foregår så hurtigt at almindelige kameraer ikke fanger dem. Men vi er nødt til at forstå dem, for at forstå hvordan lyn påvirker atmosfærens koncentration af drivhusgasser og dermed jordens klima. DTU håber at Andreas vil gentage succesen fra første flyvning og vil filme fantastisk tordenvejr fra Rumstationen.

Olivier Chanrion, DTU Space, chanrion@space.dtu.dk

3. Demonstration af Wearable til rummet og ekstreme miljøer

Med det voksende antal af bemandet rumfartøjer under udvikling, samt mange planlagte kommercielle rumflyvninger der er i gang, er et simpelt, fleksibelt og pålideligt medicinsk overvågningsudstyr efterspurgt – et som kan bæres af astronauterne og rumturisterne under deres dragter eller ombord på rumstationerne.

Danish Aerospace Company (DAC)’s nye trådløse, kropsbærende Wearable helbredsovervågningssystem kan monitorere medicinske nøgleparametre under trænings, såvel som under kortere eller længerevarende bemandet rumflyvninger. Systemet er autonomt, og skal blot tændes og bæres, og derved registrerer højkvalitets medicinsk data til specialisterne og flyvelægerne.

Det Wearable helbredsovervågningssystem er et lille batteridrevet modul der inkluderer flere sensorer, dataopbevaring, samt en trådløs Bluetooth sender. Modulet er designet til at side på siden af brystet med et justerbart stofbælte, som kan vaskes ved vedvarende brug.

Wearable-monitoreringssystemet er ikke kun udviklet til rummissioner, men også til ekstreme miljøer på Jorden. Ved at demonstrere funktionaliteten i rummet, åbnes for både det private og kommercielle bemandede rumfartsmarkeder samt for udvikling til brug i andre jordnære ekstreme miljøer.

Thomas A. E. Andersen, Danish Aerospace Company, ta@danishaerospace.com

4. Andreas Mogensen tager billeder af Månen fra ISS.

DMI foreslår ESA et nemt eksperiment som Andreas Mogensen kan udføre når han er på ISS: DMI vil have at han tager billeder af Månen med et kamera fra rummet - udenfor atmosfæren og dens tendens til at sprede lys.

Månen modtager lys både fra Solen og Jorden fordi sollyset der falder på Jorden kastes ud i rummet og oplyser Månen svagt - såkaldt jordskin. Styrken af lyset på Månen giver os information om hvordan sollys reflekteres af Jorden, og vi får således noget at vide om Jordens energibalance, der styrer klimaets udvikling.

Siden 1970erne har mange satellitter direkte observeret Jorden fra rummet, men det kan gøres bedre ved hjælp af målinger af styrken af jordskinnet. Ikke kun kan målingerne blive mere præcise, men det er uhyre vigtigt at man får målinger der er uafhængige dem man har fra satellitterne.

Projektet, der støtter et Ph.d.-projekt, er et samarbejde mellem DMI, DTU Space og IRS i Stuttgart.

Peter Thejll, Danmarks Meteorologiske Institut, pth@dmi.dk

5. Virtual Assistance Mental Balance (VAMB)

Virtual Reality (VR) er i dag en gennemprøvet og veldokumenteret teknologi på jorden til stimulering af hjernen for at opretholde den mentale sundhed og til at modvirke stresssituationer, angst mm.

Konsortiet med DTU Space i spidsen vil levere et skræddersyet VR system, kaldet VAMB til Andreas Mogensens rummission. Formålet er øget fokus på mental hygiejne for astronauter på længerevarende ophold i rummet. Systemet er første skridt hen imod anvendelsen af VR i kommende missioner til Månen og senere til Mars, hvor astronauter ikke bare skal overleve fysisk, men også trives mentalt i lange perioder.

Astronauter lever i et ikke-stimulerende stressende miljø, i rummet. Ideen er på regelmæssig basis, at tage den enkelte astronaut ud af dette stressede miljø og placere dem virtuelt et sted, som i deres sind er trygt og indebærer fuldstændig afslapning og glæde. Projektet er foreslået som et værktøj til at vedligeholde og forbedre astronautens mentale sundhed, hvilket i sidste ende også vil have en positiv indvirkning på deres fysiske velvære og ydeevne. Sessionerne bliver underbygget af fysiske målinger, så man kan dokumentere effekten.

Per Lundahl Thomsen, DTU Space, plt@space.dtu.dk

6. Virtuel Reality til motion i rummet

Aktiviteten vil kombinere Virtual Reality med motion udført i rummet, hvor træning og virtual reality bruges til at skabe en fordybende oplevelse for astronauterne til træning i enten naturskønne, udfordrende eller velkendte omgivelser.

Aktiviteten afspiller vidvinkle-video under cykling på jorden. Videoerne uploades til rumstationen og afspilles under træningen, hvor astronauterne kan se sig omkring og udforske landskabet. Intensiteten af DAC FERGO-rumcyklen bliver løbende justeret til at efterligne intensiteten fra videoerne, og derved skaber en mere fordybende oplevelse.

Aktiviteten er en teknologidemonstration af teknologien for at evaluere om konceptet er muligt og om det kan have en positiv indvirkning på astronauternes motionsmotivation, samt deres mentalitet.

De forhåndsoptagede videoer er delvist udarbejdet af DAC og delvist udarbejdet af den generelle befolkning, og udvalgt i forbindelse med en offentlig konkurrence. Ved brug af netværksforbindelsen til ISS kan der samarbejdes om space-to-ground arrangementer for videre udbredelse og opmærksomhed.

Thomas A. E. Andersen, Danish Aerospace Company. ta@danishaerospace.com

7. Test af MD-filtersystem til vandrensning i rummet

Formålet med dette todelt eksperiment er at undersøge og kvantificere anvendelsen af Aquaporin membraner indenfor bemandet rumfart. Det er en videreførelse af de tidligere Aquamembrane-eksperimenter, der blev udført på den Internationale rumstation under Andreas Mogens første besøg.

Dette første delsystem, skal teste vand-transport og kontamineringsafvisnings evnerne af Aquaporin Inside® Hollow Fiber Forward Osmosis (HFFO) membranen. Det vil omfatte et pumpe-drevet væskesystem der cirkulerer spildevandet (en kombination af urin og kondensvand), samt en saltvandsudtrækningsopløsning. Membranen bruger osmose til at transportere rent vand ud af spildevandet og over i saltvandsopløsningen.

Den anden del undersøger virkningen af en anden membranteknologi, Membran Destillation (MD), til produktion af rent drikkevand til astronauter. Eksperimentet skal teste vand-transport evnerne i et nyt Membran Destillation (MD) modul som skal bruges i det sekundære system i fremtidens vandrensningssystem til rummet. En saltvandsudtrækningsopløsning vil cirkulere via pumper på den ene side af membranen og det rene ”drikke” vand på den anden side. Eksperimentet skal teste den manglende tyngdekrafts effekt af membranen ydeevne.

Vægtløsheden i rummet reducerer transportevnen af semipermeable membraner grundet manglen på konvektion og dermed en reduceret blandingseffekt ved membranens overflade. Eksperimentet skal undersøge og kvantificere virkningen ved Aquaporin-membranerne.

Disse to trin, vil blive undersøgt separat i hver sit eksperiment, men vil i sidste ende blive kombineret i en fuld vandrensningsproces.

Den viden, der opnås gennem eksperimentet, vil hjælpe med at udforme udviklingen af et fuldt transportabelt vandrensningssystem ved brug af denne teknologi, hvilket vil muliggøre, at astronauter kan genanvende spildevand ved udforskningen af rummet, Månen og Mars.

Jörg Vogel, Jörg Vogel jvo@aquaporin.dk
Thomas A. E. Andersen, ta@DanishAerospace.com

8. EEG-målinger i øret skal måle astronauters søvn

Søvn er vigtig for vores sundhed og velbefindende, og dårlig søvn har mange negative konsekvenser, eksempelvis for vores opmærksomhed, hukommelse, beslutningstagning, kreativitet og dømmekraft.

Astronauter, der konstant lever uden tyngdekraft og i en kunstig dag-nat-cyklus, bliver påvirket på deres døgnrytme og søvnmønstre. Faktisk er søvn det, astronauter isoleret set klager mest over.

For at undgå de negative kort- og langsigtede bivirkninger ved dårlig søvn vil Aarhus Universitets Center for Øre-EEG bidrage med teknologi, der kan monitorere astronauters søvn på en yderst skånsom og diskret måde, såkaldt øre-EEG.

Øre-EEG er et lille apparat, der sidder i øret og måler hjernens elektriske aktivitet. Søvnstadier er per definition relateret til hjernetilstande, og disse kan vurderes ud fra hjernens elektriske signaler. Øre-EEG-metoden er en yderst brugervenlig og minimalt forstyrrende teknologi, der netop på grund af dens skånsomme målemetode gør den ideel til langsigtet overvågning af søvnmønstre.
Projektet, der går under navnet Sleep in Orbit, vil undersøge forskellene mellem søvnmønstre på jorden og i rummet ved hjælp af øre-EEG-baseret søvnovervågning for at sikre de bedst mulige leve- og arbejdsforhold for astronauter.

Preben Kidmose, Aarhus Universitet, pki@ece.au.dk

9. Rock-IoT Science

SpaceTech denMACHs Rock-IoT Science mission er en platform, der giver skolebørn i alle aldre mulighed for at designe og udføre forsøg i vægtløs tilstand sammen med Andreas Mogensen på den Internationale Rumstation (ISS). Platformen er baseret på SpaceTech denMACHs ONE IoT satellitmodem integreret med SPIKE Prime STEM-læringsværktøjet fra LEGO Education.

Projektet omfatter skoleaktiviteter mens Andreas Mogensen er på den Internationale Rumstation (ISS) og giver de studerende mulighed for at tilegne sig praktisk erfaring med programmering, rumteknologier, satellitkommunikation, design og implementering af en rummission, sammen med det tilhørende dataanalyse og mission debrief – hvilket gør det muligt for alle danske, færøske, og grønlandske børn at være en del af en ægte rummission helt fra planlægning til udførelse.

Formålet med denne mission er at løfte niveauet i danske, grønlandske og færøske folkeskoler, hvor det nu bliver muligt for skolebørn at lære om IoT data over satellitter – den teknologi som også kaldes for Den fjerde industrielle revolution og er udpeget af FN om et vigtigt nøgleværktøj til bæredygtighed. De vil samtidig lære en masse om rumindustrien, de teknologier som hører med, og om de mange spændende karrierer som findes inden for sektoren. At gøre satellitkommunikation til almen viden, i en ung alder, er med til at afmystificere ikke kun rumindustrien og satcom, men også videnskabs felterne generelt. Det er altafgørende, at Danmark bevarer sin positionering som en ægte rumnation, ved at sikre de kommende generationers interesse i de uddannelser, som fører til dette, og her vil Rock-IoT Science bidrage.

Nils Isbak, denMACH, nils@denmach.space

10. 3D metalprint i vægtløshed

ESA sender efter planen sin 3D metalprinter til den international rumstation i foråret 2023. Metalprinteren er produceret under kontrakt med Airbus, der samtidig skal levere 4 forskellige prints for at demonstrere, at printeren virker. DTU har foreslået et unikt print, der vil give os ny viden om print i vægtløshed.

DTU’s print vil give os ny viden om variationen i termisk udvidelse af metalprintede dele under vægtløshed. Variationen i termisk udvidelse er en vigtig parameter for konstruktion af alle stabile systemer i rummet, såsom støttestrukturer til antenner og optiske instrumenter. Desuden er disse parametrene relevante for printning af dele, som vil blive udsat for stor temperaturvariation på Metal 3D-printeren, for eksempel dele monteret eksternt på ISS.

Den nye viden fra DTU’s print vil derfor kunne hjælpe rumingeniører og forskere til succes med 3D print og dermed bæredygtig produktion i rummet.

John Leif Jørgensen, DTU Space, jlj@dtu.space.dk