Svensk mikroteknik ska spara stora pengar

Att hålla koll på hur mycket bensin som finns kvar i bilen är inget större problem. Det är en annan femma att kunna kontrollera hur mycket drivmedel som återstår i tanken på en satellit i omloppsbana.

Svenska NanoSpace har alldeles nyligen fått ett kontrakt av ESA just för att utveckla en ny tankmätare för satelliter.

Dyra säkerhetsmarginaler

Med modern mikrosystemteknik skall NanoSpace utveckla ett tankmätsystem för satelliter som ger väsentligt noggrannare mätvärden än de system som finns på marknaden idag.

- Svårigheten är tyngdlösheten, som gör att drivmedlet bokstavligen flyger omkring inuti tanken, säger Pelle Rangsten, teknisk chef och projektledare på NanoSpace. Dessutom är kraven på noggrannhet och tillförlitlighet som alltid mycket höga i rymdbranschen.

Idag kombinerar man tryckmätningar i tanken – där drivmedlet är trycksatt med hjälp av en gas – med att räkna baklänges på vad motorerna gjort av med, för att få fram hur mycket drivmedel som finns kvar. Men det är inte en särskilt exakt metod.

- För en stor telekomsatellit, som har en livslängd på kanske femton år, så kan osäkerheten när det gäller bränslet göra att man underskattar satellitens livslängd med ett till två år, säger Johan Köhler, mikrosystemingenjör på ESA. Man kan i slutändan ha räknat fel på uppemot 60 kilo bränsle. Det ger väldigt dyra säkerhetsmarginaler.

Nödvändigt att inte bränslet tar slut för tidigt

För man kan inte acceptera att bränslet kan ta slut. Satellitoperatören måste kunna garantera att det finns tillräckligt med bränsle kvar för att ta satelliten ur den geostationära banan och in i en bana där den inte är i vägen. Det måste finnas "plats" i den geostationära banan för den satellit som ska ersätta den gamla.

- Med ett bättre mätsystem kanske satelliten kan stanna ett år till. Det motsvarar mycket pengar, fortsätter Johan Köhler.

- Värdet av en fungerande satellit i rymden kan vara hundratals miljoner kronor per år. Det säger sig självt att om vårt system bidrar till bättre planering av driften kan det betyda stora värden för satellitägaren, säger NanoSpaces VD Tor-Arne Grönland.

Mycket lättare än tidigare system

NanoSpace system ska istället mäta hur mycket bränsle det faktiskt finns kvar. De ska lösa problemet med hjälp av avancerad mikrosystemteknik, MEMS. Själva MEMS-komponenterna är kiselkomponenter i storleksordningen 10 mikrometer. Som jämförelse är ett hårstrå från en människa ungefär 100 mikrometer tjockt.

De mikromekaniska komponenterna måste sedan sitta inmonterade i relativt kraftiga doningar på grund av de stora tryckskillnaderna mellan bränsletanken och tomma rymden. Det gör att hela systemet som sådant inte går att göra hur litet som helst.

Det finns liknande mätsystem, men de väger så mycket att de inte har bedömts värda att satsa på. Vinsten skulle bli för liten, och då kan man lika gärna lägga vikten på mer bränsle.

- Vi siktar lite försiktigt mot ett system som väger kanske 5 kilo, säger Pelle Rangsten, mot de kanske 20 kilo dagens system väger.

Bra med ESA som garant

En prototyp av tankmätsystemet skall levereras till ESA 2009. Pelle Rangsten tror att NanoSpace system sedan kan få flyga inom fem år.

Det är svårt att få flyga första gången med nya grejer. Men finns det stora pengar att tjäna så kan det ju hända att det går fortare.

Det här är också en av anledningarna till att ESA valt att satsa pengar på projektet.

- ESA har sett ett behov att förbättra den här tekniken, säger Johan Köhler. Precisionen i nuvarande teknik är för dålig. ESA har sökt en lösning, en ny teknik som klarar uppgiften bättre. Nu hittade vi den tekniken i Sverige, patenterad och allt.

Anledningen till att ESA inte bara nöjer sig med att konstatera att tekniken finns, utan vill vara med och utveckla den själv är att ESA då står som garant inför användarna i slutändan att systemet är byggt till en bestämd kvalitet och prestanda. Det blir ett ESA-system, med ESA-standarder.

NanoSpace har även levererat avancerade mikromekaniska raketmotorer till det svenskledda satellitprojektet Prisma, som utvecklas av Rymdbolaget. Företaget är sprunget ur Ångström Space Technology Center vid Uppsala universitet. Nu är det ett helägt dotterbolag till Rymdbolaget.