Halvledarkomponenter och miljömätnings-expertis från Chalmers har under senare år spelat en nyckelroll i utvecklingen av avancerad teknologi för vädersatellitsystem. Nu står det klart att mikrovågsradiometrar baserade på Chalmersforskning ska användas i det europeiska vädersatellitprogrammet EPS-Sterna – med stora vinster för framtidens klimatforskning.
Nyheten offentliggjordes när den svenska satellittillverkaren OHB Sweden nyligen la en rekordstor order, värd närmare 820 miljoner kronor, på 20 mikrovågsradiometrar hos det Göteborgsbaserade rymdteknologibolaget AAC Omnisys. OHB Sweden är huvudleverantör av de vädersatelliter som används inom ramarna för det europeiska satellitprogrammet EPS-Sterna, på uppdrag av the European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT). Satelliterna huvuduppgift är att leverera frekventa mätningar av atmosfärens temperatur och luftfuktighet för numerisk väderprognostisering.
Teknologin i mikrovågsradiometerna som nu ska utrusta vädersatelliterna bygger delvis på forskning och utveckling som genomförts vid Chalmers. Programmet är den senaste milstolpen i samarbetet mellan Chalmers och den svenska rymdindustrin som sträcker sig tillbaka till 1990-talet, då satelliten Odin utvecklades. Patrick Eriksson är professor i geovetenskap och fjärranalys vid Chalmers och har varit involverad i hela resan – från tidig forskning och instrumentkoncept till implementering och operativ användning.
– Detta är den utan jämförelse största ordern för svenska företag när det gäller att leverera satelliter, säger Patrick Eriksson. Denna framgång har sin grund i en rad nationella satellitprojekt och samarbeten. Vi skulle till exempel inte ha Sterna-programmet om inte Sverige satsat på satelliten Odin, som sköts upp 2001 och som i dagarna utför sina sista mätningar. Det känns nästan som att Odin höll ut till kontraktet för Sterna blev undertecknat!
Möjliggör banbrytande mätningar i atmosfären
Den Chalmersbaserade radiometer-teknologin gör det bland annat möjligt att mäta hur is bildas djupt inne i moln – en viktig pusselbit för både väderprognoser och klimatforskning. Molnen, och vad som händer inuti dem, är nämligen viktiga parametrar när man försöker förutsäga klimatförändringar.
– I korthet gör den här mätteknologin det möjligt att, med större säkerhet än tidigare, se hur mycket moln väger. Detta är viktig data för att förstå fysiken i molnen, och därmed kunna verifiera klimatmodeller. Med Sterna på gång kan vi även sikta på att bygga upp ett långsiktigt dataset, för att detektera inverkan av klimatförändringar på molnighet runt planeten, förklarar Patrick.
Centralt i tekniken är också de Chalmersutvecklade halvledardioder som används i radiometerns mottagare – komponenter som möjliggör mycket känslig mätning av temperatur, luftfuktighet och is i moln.
– Mer specifikt är det en Schottky-diod för terahertzområdet som vi har utvecklat med hjälp av nanoteknologi i Chalmers renrum, Myfab. Den här halvledardioden används i flera av mikrovågsradiometerns mottagare. Dessa komponenter gör det möjligt att observera delar av atmosfären med hög noggrannhet, säger Jan Stake, professor i terahertz- och millimetervågsteknik vid Chalmers.
Bevisad framgång i omloppsbana
Det är inte första gången den Chalmersbaserade mät- och observationsteknologin åker upp i omloppsbanan. Redan i augusti 2024 kunde den nya tekniken användas när världens första arktiska vädersatellit Arctic Weather Satellite, AWS, sköts upp. Utrustad med den 19-kanaliga mikrovågsradiometern levererar satelliten sedan dess högupplösta data om temperatur, luftfuktighet och is i moln.
– Grundidén med Arctic Weather Satellite var att kostnadseffektivt öka de mätningar som har störst betydelse för globala väderprognoser. Samtidigt tog vi steget in i ett helt nytt frekvensområde – submillimeter – för att kunna observera iskristaller i moln. Trots initialt motstånd lyckades vi få med en 325 GHz-mottagare, som nu har visat sig fungera mycket väl, säger Patrick Eriksson.
Sedan mitten av 2025 används satellitens data av European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF, och resultaten visar att instrumentet presterar på toppnivå jämfört med andra satellitinstrument.
– AWS hamnar i topp enligt ECMWF:s sätt att jämföra olika satellitinstrument. AWS täcker en lucka som andra satelliter inte kommer åt och det är uppenbart att den möter de högt ställda förväntningarna, säger Patrick Eriksson, som även är gästforskare inom ECMWF.
Träffsäkrare väderprognoser med stor samhällsnytta
EPS-Sterna-konstellationen kommer att bygga vidare på de tidigare framgångarna genom att placera flera satelliter i omloppsbana, vilket möjliggör tätare och mer detaljerade mätningar av atmosfären. De första satelliterna beräknas skjutas upp 2029. Totalt kommer 20 satelliter att tas i drift under programmets operativa livslängd, som sträcker sig till 2042. På så vis kan man förbättra numeriska vädermodeller och stärka system för tidiga varningar vid extrema väderhändelser.
Med EPS-Sterna tar Europa en ledande roll inom nästa generations väderobservationer. Programmet bygger på en modell där banbrytande akademisk forskning, industriell utveckling och operativ prognosverksamhet är tätt integrerade.
– Det här visar hur forskning vid Chalmers kan hjälpa till att lösa globala samhällsutmaningar och på vikten av långsiktigt samarbete med industrin för att omsätta labbresultat till gagn för samhället, säger Jan Stake.
Läs pressmeddelandet från AAC Clyde Space
Läs mer om den Chalmersbaserade satellitteknologin
- Professor (N2), Geovetenskap och Fjärranalys, Rymd-, geo- och miljövetenskap
- Professor (N2), Terahertz- och millimetervågsteknik, Mikroteknologi och nanovetenskap