Daily Archives: November 1, 2014

GPS og andre satellitnavigationssystemer er blevet en uundværlig del af dagligdagen verden over og er afgørende for alle amerikanske militære operationer.

Men satellitnavigation har nogle indbyggede svagheder. Det virker ikke under jorden eller dybt under havoverfladen. GPS-signaler har svag signalstyrke, de kan jammes, og satellitter kan i værste tilfælde slås ud af store soludbrud.

Derfor bad Darpa, der leder en lang række forskningsprojekter for det amerikanske forsvarsministerium, i sommer virksomheder og forskningsinstitutioner byde ind med projekter, der skal gøre det muligt at bygge et nyt robust system til positionering, navigation og tidsbestemmelse (PNT) uden brug af satellitter.

»Nye fysiske principper, nye enheder og ny software skal gøre det muligt for vore folk og systemer at bryde fri af afhængigheden af GPS,« siger Darpas direktør, Arati Prabhakar.

Sigtet er i første omgang militære anvendelser, men i takt med, at omkostningerne kommer ned, forventes civil anvendelse senere at vokse frem.

John Kitching fra National Institute of Standards and Technology (NIST) peger eksempelvis på, at nye navigationssystemer kan finde anvendelse i selvkørende biler eller måske ligefrem indpasses i bolde til forskellige sportsgrene for at vise tilskuerne mere præcist, hvordan bolde kan skrue og bevæge sig gennem luften.

Det nye Darpa-program bærer navnet STOIC – Spatial, Temporal and Orientation Information in Contested Environments.

Fristen for indsendelse af projekt­forslag er udløbet, og de første forskningsprojekter forventes at blive udvalgt inden for en måneds tid. Darpa har ikke oplyst, hvor mange projekter der kan støttes, og ønsker heller ikke at give en samlet økonomisk ramme.

Det har i vid udstrækning været op til forskningsgrupperne selv at foreslå de projekter, som de mener vil være relevante for et nyt PNT-system, men Darpa har i sit udbudsmateriale opstillet nogle overordnede ønsker.

Darpa ønsker eksempelvis et robust referencesignal, der giver en nøjagtighed på 10 meter baseret på landbaserede sendere, som mindst har en indbyrdes afstand på 10.000 km.

Det betyder sandsynligvis, at sådanne sendere må baseres på VLF i frekvensområdet 3-30 kHz.

Et andet ønske er ultrastabile ure med en unøjagtighed på højst 10-16 over en periode på en måned og ­10-14 over en periode på et sekund.

GPS-tidssignaler har en nøjagtighed på ca. 10 nanosekunder. Målet for STOIC er at udvikle systemer, der kan give mindst denne nøjagtighed, til langt lavere omkostninger – ja faktisk skulle det endda være muligt at opnå en nøjagtighed på 10 picosekunder, skriver Darpa i udbudsmaterialet.

Defense Advanced Research Projects Agency blev – som også Nasa – oprettet i 1958 som et svar på Sovjetunionens opsendelse i 1957 af verdens første satellit, Sputnik.

Formålet var at sikre, at den amerikanske militære teknologi til enhver tid vil være nationens potentielle fjender overlegen.

Darpa var i 1959 med til at udvikle satellitnavigationssystemet Transit til US Navy. Systemet blev en forløber for GPS, som blev udviklet i midten af 1970’erne.

Organisationen med omkring 240 medarbejdere, som administrerer et årligt budget på ca. tre milliarder dollar, har en høj grad af uafhængighed og rapporterer direkte til Forsvarsministeriets øverste ledelse.

Billigere og bedre

Med STOIC har Darpa gjort kravene til et nyt PNT-system mere konkrete end tidligere, men Darpa har gennem flere år støttet forskning i positionering, navigation og tidsbestemmelse, som enten kan bruges som autonome systemer eller i forbindelse med GPS-signaler.

For at komme fra A til B skal man have styr på orientering, accelera­tion og tid.

Hvis begyndelsespositionen er velkendt, vil et inertielt navigationssystem, der baserer sig på gyroskoper, accelerometre, ure og computere, kunne vise vejen. I fagterminologien taler man om IMU’er (intertial measurement unit) og TIMU’er (timing & inertial measurement units).

»Moderne inertielle navigationssystemer er store, strømslugende og dyre,« siger Robert Lutwak fra Darpa. Det gælder derfor om at reducere størrelse og omkostninger.

De bedste IMU’er, der anvendes på såvel militære som civile fly, indeholder tre gyroskoper og tre accelerometre opbygget med lasere og fiberoptik. De fylder omkring 1.000 kubikcentimeter og kan koste en kvart million dollars.

Under programmet Micro-Tech­nology for Positioning, Navigation and Timing (Micro-PNT) har University of Michigan udviklet en chip mindre end en amerikansk 1-cent-mønt, der indeholder tre gyroskoper, tre accelerometre og atomur på en chip.

Målet er at udvikle en TIMU, der fylder mindre end 10 kubikmillimeter og bruger mindre end 200 mW, der højst vil have en drift på en sømil i timen, som det er gældende for dagens teknologi.

Ifølge Mark Kasevich fra Stanford University, der deltager i Darpas programmer, er langt bedre opløsning mulig, men han nævner dog også, at styringen af præcisions­missiler stiller krav af en sådan karakter, at de nok er umulige at opfylde med en lille chipbaseret sensor.

Mark Kasevich har oprettet spin off-firmaet AOSense, der udvikler inertiel navigation baseret på interferometri med kolde atomer. Her udnytter man kvantefysiske egenskaber til at måle den relative acceleration og rotation af en sky af atomer, som med lasertekno­logi er afkølet til tæt på det absolutte nulpunkt.

Han beretter, at han gennem de seneste ti år hele tiden har betragtet teknologien som værende fem år ude i fremtiden.

»Men nu ser det ud til, at det hele er ved at falde i hak, så vi med Darpas støtte kan modne denne teknologi,« siger Mark Kasevich.

Det skyldes ikke mindst de store fremskridt, der er sket inden for fotonik til telekommunikation med udvikling af små halvlederlasere, der kun kræver en effekt på få milliwatt.

Tidssignaler fra lyn

En autonom navigationsenhed, der skal virke over længere tid, vil have et behov for at sammenligne sig med referencesignaler.

Det kan naturligvis være GPS-signaler, men Darpa ser også på muligheden for at udnytte andre former for tilgængelige signaler eller ‘signals of opportunity’ som referencesignaler.

Det kan være signaler fra kommercielle satellitter, radio- og tv-master og lignende, ja, selv lyn, der udsender et kortvarigt bredbåndet radioatmosfærisk signal i kilohertzområdet, der kan udbrede sig flere tusinde kilometer, kan anvendes til at bestemme position.

Darpa støtter også forskning, der skal gøre det muligt at gøre verdens mest nøjagtige atomure, der i dag kun findes i laboratorier, robuste og stabile.

De nuværende GPS-ure er baseret på overgange i atomer, der giver et frekvenssignal i gigahertzområdet. Det var state of the art-tekno­logi for 50 år siden.

Nye atomure giver et signal med en frekvens, der er 10.000 gange højere – og de bedste er baseret på kolde atomer afkølet til tæt på det absolutte nulpunkt.

Der er en lang række problemer med at miniaturisere sådanne atomure, men John Kitching mener, det først og fremmest er en ingeniørmæssig udfordring, der kan løses, hvis viljen og tilstrækkelige ressourcer er til stede.

Et andet teknisk problem, der forskes intenst i, er, hvordan man med laserteknologi kan synkronisere tids- og frekvenssignaler over store afstande for sådanne supernøj­agtige atomure.

Kilder: Physics Today. Dokumenter fra Darpa.

Allerede i 1800-tallet var forfatteren Jules Verne optaget af at kunne rejse ud i rummet. Han byggede endda en rumkapsel, der var polstret med rød velour og havde små skuffer indbygget i bænkene.

»Man skulle jo have det godt,« siger guide Emma Engell, da hun står foran en kopi af Jules Vernes vision i skala 1:3.

På udstillingen ‘Gateway to Space’ i Bella Center kan børn og voksne i øjeblikket følge amerikanernes – og til dels russernes – udvikling af rumfartsteknologi fra Wernher von Braun til i dag, når Nasa og rumfartsmuseet U.S. Space & Rocket Center inviterer indenfor på en udstilling, der er pakket med originale genstande, som enten anvendes til træning og test i dag eller er nøjagtige kopier af de genstande, der er sendt ud i rummet – og aldrig er kommet tilbage. For eksempel buret til de første aber, der blev sendt ud i rummet i få timer, den bil, Armstrong og co. kørte rundt i på Månen, og en kopi af Mir-rum­stationens hovedmodul.

Sidstnævnte skal man have en stærk mave for at træde ind i. Modulet er bygget op som en præcis kopi, men den er tippet til den ene side, så man ser det hele lidt skævt. Og den finte gør, at man bliver lidt søsyg.

Men inden man bliver nødt til at forlade rumstationen igen, kan man blandt andet se en guitar på væggen og et lillebitte privat rum, som astronauterne kunne fortrække til for at se ud i den sorte intethed igennem et koøje. I loftet hænger en simpel motionscykel. Alle tre ting skulle være med til at holde de udsendtes mentale tilstand i ave, når de boede i måneder på så lidt plads sammen.

Der er også en lille køkkenhave på den ene væg, hvor de kunne dyrke gulerødder og salat. Al plads bliver udnyttet, for i vægtløs tilstand er det lige meget, om du skal cykle i loftet eller plante radiser på væggen.

En kunst at gå på toilettet

Vægtløsheden gør også toiletbesøg i rummet er en særlig øvelse. I Mir-stationens modul kan man se toilettet i sit rette element, men et andet sted på udstillingen kan man se toilettet alene og lære, hvor vigtigt det er for astronauten at lukke hele hullet til under et toiletbesøg i rummet:

»Ellers flyder det opad,« siger Emma Engell og fortæller om en episode i 1970’erne, man kan læse om på nettet, hvor Houston er i kontakt med et rumfartøj, og der pludselig lyder et skrig, fordi en brun ’genstand’ pludselig svæver gennem fartøjet – den er undsluppet toilettet.

Derfor er der et konstant sug i både toilettet og den støvsugeragtige slange, mændene skal tisse i.

Et andet sted på udstillingen står en avanceret Coca-Cola-automat, specialbygget til rummet. Coca- Cola og Pepsi kæmpede om at blive de første til at komme i rummet, efter at astronauterne havde givet udtryk for, at de gerne ville have deres elskede læskedrik med. Der blev brugt millioner af dollars på at udvikle trykbeholderen, så den ikke eksploderede i rummet, og Coca-Cola endte med at vinde. Men glæden varede kort, for det viste sig, at kulsyren i drikken ikke skilte sig fra væsken, når astronauterne drak den, så de kastede det hele op igen i stedet for bare at bøvse.

Og, nå ja, så står der også en ’limited edition replica’ Darth Vader-figur i fuld størrelse midt i udstillingen!

»Man kan ikke have en udstilling om rummet uden at tale om Star Wars og Star Trek, som er inspireret af hele rumkapløbet og den teknologiske udvikling,« siger Emma Engell med stor overbevisning:

»Jeg ville elske at have sådan én stående derhjemme.«

Børnevenlig rumfart

Hele udstillingen er bygget op om fascinationen ved rumrejser og bliver understøttet med lyssætning og et stærkt lydbillede, der kan fange de fleste.

Men særligt vigtige for udstillerne er børnene. U.S. Space & Rocket Center har afdelinger, såkaldte Space Camps, flere steder i USA, som er et sted for de børn og unge, der ikke interesserer sig for sport eller i at være cheerleaders, som Emma Engell forklarer det. I stedet kan de ’gå til’ videnskab eller tage på sommerferie på et af centrene.

På udstillingen kan børnene prøve at være vægtløse, de kan skyde jagerfly ned fra en F16-simulator, de kan lande et rumfartøj eller øve sig på at reparere indersiden af et rumfartøj i en specialudviklet træningsstol, der simulerer vægtløs tilstand.

Forældre må også gerne prøve (husk flade sko), men de små sæt, hvor man kan lave elektriske kredsløb, er primært til børnene, understreger Emma Engell.

»Vi oplever ofte, at det er fædrene, der ender med at sidde her ved bordene og lave vilde kredsløb. Så vi må nogle gange skubbe dem lidt væk, så børnene får plads,« smiler hun.

Kuglepensaffæren

Indtil amerikanerne landede på Månen i 1969, var det russerne, der førte an i rumkapløbet. Måske fordi amerikanerne var for avancerede i deres tilgang til udviklingen. Det antyder Emma Engell i hvert fald, når hun giver eksemplet med kugle­pennen:

»Da amerikanerne fandt ud af, at de ikke kunne bruge en almindelig kuglepen i rummet, begyndte de at udvikle en særlig kuglepen. Russerne skiftede til blyanter,« siger hun og smiler.

I dag har går udviklingen mest på, hvordan man får mennesker ud i rummet i længere tid – på ferie i rumhoteller eller på mission til Mars. Men der er flere spillere i rumfartsudviklingen i dag, og præsident Obama har også skåret væsentligt i Nasas budgetter, så der er ikke længere den samme følelse af kapløb i dag.

Men Emma Engell kommer lige med en sidste lille spidsfindighed om et af de nyeste påfund fra amerikanernes side: en chip, der skal indopereres i de astronauter, der skal sendes på en eventuel Mars-mis­sion. Chippen skal styre astronauternes lyster og følelser, men Emma Engell tror, det har lange udsigter:

»Der er jo store etiske problemer i det, så det er nok ikke noget, Nasa præsenterer foreløbigt.«

Udstillingen ‘Gateway to Space’ kører i Bella Center torsdag-søndag frem til 28. december. Mandag-onsdag åbnes efter aftale med skoler og firmaer.

I nordtyske Braderup, som er nabo til grænsesupermarkederne i Süderlügum, ligger et af Europas største batterilagersystemer. Det er et såkaldt hybridlager, der kombinerer en 2 MW stor lithium-ion-batteripakke og et 325 kW Vanadium Redox Flow-batteri med hver deres tekniske fordele og en samlet lagerkapacitet på 3 MWh.

Fysisk er lithium-ion batterierne stablet op i lange rækker i tre farvestrålende 40 fods containere, mens et særskilt 150 kvadratmeter stort hus rummer Vanadium Redox Flow-batteriets kæmpestore tanke med en opløsning af vanadium­ioner og -forbindelser samt tilhørende battericeller.

Hele herligheden er placeret nogle få hundrede meter fra seks nye Vestas-møller på hver 3,3 MW, som er årsag til, at batterilageret er opstillet netop her. Men det vender vi tilbage til.

Batterierne med tilhørende styring ejes i fællesskab af industrigiganten Bosch, som satser på et kommercielt marked for netop batterilagre i alle størrelser, og et nordtysk vindmøllelav, Energispeicher Nord, hvis 200 anpartshavere ejer Vestas-møllerne.

Det er dog Bosch, der inviterer indenfor på batterilageret, som blev indviet i juli, og som til dato er selskabets største batteri-demonstrationsprojekt, som seniorsalgschef Kevin Schimschar kalder det:

»Vi har solgt et par mindre anlæg til tyske kunder, men er i øjeblikket i forhandling med flere andre kunder om projekter i både MW-klassen, i den lidt mindre communitystørrelse og helt ned på batterilagre til en enkelt husstand med for eksempel solceller,« siger han. Prisen vil han dog ikke tale om endnu, da der er tale om et pilotanlæg.

Ingen møller uden batteri

I Tyskland er behovet for batterilagre ikke så meget et spørgsmål om at kunne gemme strøm til vindstille vejr, men mere om nødvendigheden af at kunne etablere vindmøller og solceller i et relativt svagt nordtysk elnet med masser af vindmøller.

Derfor var det, før batterilageret kom til, et vilkår for vindmøllelavet, at vindmøllerne skulle stoppes ved overbelastning på nettet. Ifølge Bosch-folkene er der kapacitetsbegrænsninger på elnettet i cirka 30 pct. af møllernes driftstid.

Med den aktuelle lagerstørrelse – 3 MWh energi og en maks. effekt på 2,325 MW – kan lageret således forsyne lavets 200 medlemmer med strøm i to dage ved et gennemsnitsforbrug på 7 kWh pr døgn i en husstand. Ifølge Bosch er det gennemsnitlige årsforbrug for en tysk husholdning 2.500 kWh.

Bosch har udviklet selve styringen til batterilageret, hvis principper går igen i de andre og mindre størrelser af batterilagersystemer, som selskabet sælger på kommercielle vilkår.

Systemet sørger for, at opladning og afladning sker på det batteri og på det tidspunkt, hvor det er mest fordelagtigt for vindmøllelavet – under hensyntagen til elpris, vejrudsigt samt belastning af nettet.

Støtter nettet

Ud over den snævre operation af køb og salg af vindmøllestrømmen er det også meningen, at Bosch i den nærmeste fremtid skal teste og optimere batterisystemets evne til at levere såkaldte systemydelser til elnettet, som det systemansvarlige selskab gerne betaler for.

I princippet kan anlægget – via effektelektronik i styringen – både levere effekt og energi med kort varsel, når systemet vil betale for det. Og lageret skal ligeledes være med til at hjælpe elsystemet med at opretholde frekvensen og minimere faseforskydning, når der er behov for det.

»Vi skal nu i gang med at lære, hvordan vi udnytter de to batteriers styrker og svagheder bedst muligt i forhold til markedet, således at batterilageret og vindmølleparken kan opnå den bedst mulige økonomi,« forklarer Kevin Schimschar fra Bosch.

Han tilføjer, at det for eksempel tager fire timer at lade og aflade Redox-batteriet, og at man lige nu kører én cyklus pr. dag. Man regner med, at energitabet ligger på 16-17 procent i en sådan cyklus.

Økonomi er problemet

Sektionsleder Allan Schrøder Pedersen fra DTU Energikonvertering, som også deltog i turen til Braderup, kalder Boschs MW hybridbatterisystem for en spændende teknologi, som helt sikkert kommer til at spille en rolle i fremtidens energisystem.

»Man er nødt til at gå i gang med at teste disse batterisystemer i samspil med vindmøller og elsystemet for at finde ud af, hvad de egner sig bedst til, og hvilken rolle de dermed skal udfylde i energisystemet,« siger han og peger på vigtige parametre som levetid og batteritypernes egnethed til at håndtere hurtige svingninger.

Han tilføjer, at han primært ser batterier som korttidslagre til strøm, mens storskala- og langstidslagring efter hans vurdering skal ske via elektrolyse og varmelagring.

»Det helt store problem ved batterilagrene er økonomien. Batterierne skal være billigere i forhold til konkurrerende teknologier for at vinde indpas på markedet i stort omfang, og derfor satser mange forskere på at forbedre de eksisterende batteri­materialer eller på at finde nogle nye materialer,« siger Allan Schrøder Pedersen.

Batterianlæg skyder frem

Megawatt-store batterilagre til korttidslagring er efterhånden ikke længere noget særsyn i Tyskland, selvom de som regel kun omfatter én batteritype.

I september blev et 5 MW stort anlæg til 50 millioner kroner for eksempel indviet i Schwerin af energiselskabet Wemag, og i tyske Feldheim er vindmølleproducen­ten Enercon sammen med Ener­gie­quelle GmbH i gang med at bygge et lithium-ion-batteri på 10 MW, der skal kunne levere op til 5 MWh.

Verdens største batteri er et japansk lithium-ion-batteri med en effekt på 40 MW.

Danske militærforskere har ikke levnet konkurrenterne til F-35 Joint Strike Fighter fra Lock­heed Martin mange chancer i konkurrencen om at levere Danmarks nye kampfly.

Både Peter Viggo Jakobsen, lektor ved Forsvarsakademiet, og Jens Ringsmose, lektor ved Syddansk Universitet, vurderede tidligere på måneden i Ingeniøren, at Danmark under alle omstændigheder vælger F-35 Joint Strike Fighter. Dels fordi Danmark i forvejen deltager i udviklingen af F-35 og efter planen skal bidrage til udviklingsprojektet med to milliarder kroner, hvoraf de 648 millioner allerede er betalt. Dels fordi USA har bestilt F-35 i 2.400 eksemplarer, hvorved flyet er sikret opgraderinger i hele sin levetid.

Svenske Saab har allerede trukket deres Gripen-kampfly ud af den danske konkurrence, angiveligt på grund af favoriseringen af F-35. Tilbage står Eurofighter Typhoon og Boeings F-18 Super Hornet.

Super Hornet har været i tjeneste i 15 år, og der er i øjeblikket ingen nye kunder i ordrebogen. Men spørger man Boeings internationale salgschef for kampfly, Rick McCrary, som Ingeniøren i sidste uge mødte i København, er konkurrencen ikke lukket endnu.

»Jeg ville ikke være her, hvis jeg ikke var sikker på, at vi har en mulighed. Man kan aldrig være sikker på andet end en mulighed. F-18 Super Hornet har overvejende det samme teknologigrundlag som F-35. Men det er et billigere fly, og det har et mere robust design, der passer bedre til danskernes miljø og missioner,« siger Rick McCrary.

»Prioriteringen af stealth (tilnærmelsesvis radarusynlighed, red.) i F-35 gør flyet dyrere at fremstille og omkring dobbelt så dyrt at vedligeholde som F-16 (Danmarks nuværende kampfly, red.) og F-18 Super Hornet. Super Hornet er det af de kampfly, der er i tjeneste i USA, der har de laveste driftsomkostninger, selv med to motorer,« siger han.

Opgradering efter 2040

Amerikanske US Navy og australske Royal Australian Air Force vil operere med Super Hornet frem til 2040. Indtil da vil danske Super Hornets også være sikret løbende opdateringer, siger Rick McCrary.

»F-35 erstatter ikke Super Hornet; det vil flyve side om side med Super Hornet i en supplerende rolle. Derfor vil Super Hornet stadig være moderniseret, indtil flyet er helt pensioneret, formentlig længe efter 2040,« siger han.

Men hvis Danmark køber Super Hornet og holder det i tjeneste lige så længe, som planen er for F-16, vil vi passere 2040 med omkring 20 år. Står vi over for et ophør af opgraderinger i den periode?

»Formentlig ikke. Vi har et stort datterselskab, der opgraderer vores fly. US Navy vil flyve med Super Hornet lige så længe, som Danmark eventuelt vil. Og i den periode skal flyet være effektivt mod de værst tænkelige trusler hver dag,« siger Rick McCrary.

Er det sandsynligt, at Danmark bliver den sidste F-18-kunde i ordrebogen?

»Nej, for andre lande holder øje med, hvad Danmark vælger. Og hvis Danmark vælger Super Hornet, vil flere lande muligvis følge efter. Vi deltager også i en aktuel konkurrence i Belgien, som er en Nato-partner og meget nøje følger, hvad I gør. Finland og Schweiz er også i øjeblikket på udkig efter nye kampfly, og der er et par andre muligheder andre steder i verden,« siger Rick McCrary.

80 kampfly tilbage på båndet

Boeing har omkring 80 Super Hornets tilbage på produktionslinjen under den nuværende kontrakt med US Navy og yderligere et dusin, hvis finansiering endnu ikke er vedtaget i den amerikanske kongres. De 80 kampfly omfatter også EA-18G Growler, som er en modificeret version af Super Hornet, særligt målrettet elektronisk krigsførelse.

Topchef for Boeings kampflyproduktion Chris Chadwick fortalte i september, at Boeing i april 2015 skal træffe en beslutning om, hvorvidt man skal lukke Boeings kampflyfabrik i St. Louis. Den beslutning afhænger blandt mange andre faktorer af det danske kampflyindkøb, siger Rick McCrary.

»Det kan godt ske, at vi træffer den beslutning næste år, men der er mange faktorer på spil. Vores kampflyproduktion omfatter F-15 samt F-18, og de to produktionslinjer vil være åbne indtil i hvert fald 2020 uden yderligere salg. Produktionen af Super Hornet afhænger af flere ting: Det budget, der i øjeblikket diskuteres i den amerikanske kongres; US Navys fortsatte diskussioner om behovet for Super Hornet og Growler; udfaldet af den danske konkurrence næste år samt en potentiel kunde i Mellemøsten,« siger Rick McCrary.

Boeing kan endnu ikke oplyse, hvilke kunde i Mellemøsten der er tale om, men en række medier har peget på Kuwait som den mest sandsynlige aftager.

»US Navy vil fortsætte med at købe en lille mængde af fly i flere år, for tiden mellem 16 og 24 fly om året, men den danske ordre vil bidrage med volumen, hvilket reducerer enhedsomkostningerne. Hvis Danmark og andre potentielle kunder underskriver kontrakter på Super Hornet, vil det gøre en enorm forskel for os,« siger Rick McCrary.

’Mærk jer mine ord. En kombination af fly og bil kommer. I smiler måske ved tanken. Men den kommer’.

Sådan sagde Henry Ford i 1940, og nu ser det ud til, at den amerikanske bilproducents spådom går i opfyldelse: Det slovakiske firma Aeromobil vil nemlig efter en vellykket test tidligere på året snart sætte sin flyvende bil af samme navn i produktion.

Inspireret af fransk komedie

Da Stefan Klein, chefdesigner og medstifter af Aeromobil, som barn så komediefilmen ‘Fantomas slår til igen’, hvor en Citroën DS optræder som et raketdrevet fly, blev han besat af tanken om selv en dag at skabe en flyvende bil, og efter 20 års udviklingsarbejde på sin Aeromobil og en karriere som designer hos bl.a Audi, VW og BMW ser det ud til, at drengedrømmen endelig går i opfyldelse.

Selve bilen er konstrueret således, at vingerne kan klappes sammen ved kørsel på vej, så den er nem at parkere. Den kan tankes op på en almindelig tankstation, og den 100 hk benzindrevne motor driver både propellen på fartøjets bagende og bilens forhjul. På startbanen er det blot at trykke på ‘transform-knappen’ i kabinen, og så er fører og passager klar til at gå i luften. Med forstærket hjulophæng i version 3.0, kan bilen nu også lande på marker og græsbaner, hvor den tidligere var henvist til hårde underlag. Ved serieproduktion bliver Aeromobil udstyret med en faldskærm som man kender fra små fly.

Rettet mod USA

Der er dog stadig en del sten på vejen og forhindringer i luften, før man vil se flyvende biler herhjemme. Endnu ligger der ikke en godkendelse af den type fartøjer i Danmark, og med de nuværende regler hos Trafikstyrelsen er det kun i VFR-områder (Visual Flight Rules) over havet og ubeboede områder, man må flyve. Hvis turen går ind over byområder, skal bilen endda flyve over en højde på 15 meter, og hvis den skal lette og lande i de danske lufthavne, kræver det en speciel tilladelse.

Derfor er bilen ifølge Aeromobils hjemmeside først og fremmest rettet mod det amerikanske marked, hvor reglerne i luftrummet er knap så restriktive.

Aeromobil havde verdenspremiere i onsdags på teknologi- og iværksættermessen Pioneers i Wien, og den forventes i produktion senere på året.

Se Aeromobils egen præsentationsvideo herunder:

Pernille Slavensky skriver: Elever er heldigvis nysgerrrige og spørgelystne… det er det der gør det super at være lærer I dag blev jeg spurgt om, hvorfor der ikke er plads til mere end 2 elektroner i den inderste skal på et atom. Jeg kender formlen 2xn2 – men hvorfor?

Christian Bierlich, teoretisk partikelfysiker og blogger på ing.dk med bloggen Fundamental fysik, svarer:

Sikke da nogle opvakte elever! Lad mig prøve at svare på spørgsmålet så eleverne også kan læse med – i hvert fald lidt ad vejen. Jeg går ud fra at vi taler fysik i folkeskolens ældste klasser.

I atomer gælder der ikke helt de samme regler som ellers. De er styret af den type fysik vi kalder kvantemekanik. En vigtig grundregel i kvantemekanik hedder Paulis udelukkelsesprincip. Den lidt abstrakte formulering af det er:
To identiske fermioner (partikler med halvtalligt spin, som elektroner eksempelvis er) kan ikke være i samme kvantetilstand samtidig.

En dagligdags oversættelse af dette er noget i retning af, at elektroner kan ”fylde pladsen op” fordi vi ikke kan sætte flere elektroner med samme ”kvantetal” sammen i samme atom.

Hvilke kvantetal skal vi så give elektronerne for at kunne bygge det periodiske system op? Vi skal bruge i alt fire kvantetal kaldet n, l, m og s sammen med Paulis udelukkelsesprincip.
For at svare direkte på dit spørgsmål om den inderste skal er det sådan, at når n er 1 kan både l og m kun være 0. Kvantetallet s kan altid være -1 og 1. Vi kan altså kun lave to kombinationer af de fire kvantetal når n = 1, nemlig (1, 0, 0, -1) og (1, 0, 0, 1). Ifølge Paulis udelukkelsesprincip må vi ikke have flere elektroner med identiske kvantetal, og den inderste skal er derfor lukket efter bare to elektroner. Man kan bruge dette princip til at konstruere hele det periodiske system. Det kræver bare lidt ekstra baggrund.

Kvantetallet n er navnet på den skal vi er i, og kaldes også for ”Det principale kvantetal”. Kvantetallet n kan tage værdier n = 1, 2, 3, 4, … osv.

Kvantetallet l kaldes nogle gange ”Det orbitale kvantetal”, og beskriver formen af elektronens bane. Der gælder en sammenhæng mellem n og l så l ≤ n – 1. Hvis n = 1 kan l altså kun være 0. Hvis n = 2 kan l være 0 eller 1 osv. Man bruger ofte bogstaver i stedet for tal når man skriver l i et periodisk system. I stedet for 1, 2, 3, osv. skriver man s, p, d, f, g, h. Herefter fortsætter man i alfabetisk rækkefølge (bortset fra j der springes over). Jeg bruger altid tal. Det er meget lettere.

Kvantetallet m kaldes ”Det magnetiske kvantetal” og beskriver orienteringen af elektronens bane. Det hænger sammen med l som m= -l, -l+1,…,l-1,l. Hvis l er 2 kan m altså være -2, -1, 0, 1 eller 2.

Kvantetallet s er elektronens spin. Det kan enten være op eller ned, så vi giver s værdien -1 eller 1.

Vi har allerede konstrueret den inderste skal. Der kunne være to elektroner. I næste skal er n = 2. Så kan l være 0 eller 1. Hvis l er 0 kan m stadig kun være 0, men hvis l er 1 kan m være -1, 0 eller 1. Vi kan altså have følgende kombinationer af l og m: (0, 0), (1, -1), (1, 0), (1, 1). Da vi altid har to muligheder for s har vi otte kombinationer i anden skal.

Du kan prøve at få dine elever til at konstruere tredje (eller måske fjerde?) skal. Resultatet skal stemme overens med formlen i dit spørgsmål, altså 18 for n = 3 og 32 for n = 4. Hvis I prøver n = 5 får i 50 kombinationer, hvilket er mere end hvad man kan se i det periodiske system. Vi har altså ikke opdaget nogle grundstoffer der fylder femte skal op.

Det kan være morsomt at læse Wolfgang Paulis tale fra modtagelsen af nobelprisen i 1946. Her forklarer han dette, samt en masse andet, og det er en fin historisk beretning. Den kan findes her.

Rumflyet Spaceshiptwo eksploderede fredag aften dansk tid under en testflyvning over den californiske Mojaveørken.

Ifølge en lang række medieberetninger faldt vragdele fra rumflyet ned i ørkenen, hvor de blev fotograferet fra luften til alverdens tv-stationer.

Nyhedsbureauet Associated Press har som det tilsyneladende eneste skrevet på Twitter, at den ene af de to piloter om bord er dræbt, mens den anden er såret. Bureauet har oplysningerne fra en californisk highway patrol.

Enkelte medier beretter om, at der blev set faldskærme i luften efter ulykken, men endnu er kun få oplysninger bekræftet. I sin egen, officielle meddelelse skriver Virgin Galactic ganske kort, Spaceshiptwo oplevede en alvorlig fejl, som førte til, at fartøjet gik tabt, og at selskabet arbejder sammen med myndighederne om at opklare årsagen.

Den amerikanske luftfartsmyndighed FAA noterer i sin meddelelse om ulykken, at efterforskningen nu er i gang. Ulykken indtraf, skriver FAA, kort efter at Spaceshiptwo var blevet frigjort fra sit moderskib, Whiteknighttwo.

Moderskibet havde båret det lille rumfartøj op i luften, men der er ingen oplysninger om, hvilken højde adskillelsen skete i. Whiteknighttwo landede efterfølgende sikkert.

Moderskibet er designet til at bære Spaceshiptwo op 15 kilometer, hvor det bliver frigjort. Kort derefter skal det tænde sine raketmotorer. Det var under den manøvre, at den katastrofale fejl indtræf.

Ifølge Spaceflightnow var det Spaceshiptwos 35. frie flyvning. Det var fjerde gang, at rumskibet skulle affyre sin raketmotor under en testflyvning, men det er ikke sket siden januar.

Siden da er Scaled Composites, et datterselskab af flyproducenten Northrop Grumman, der sammen med Virgin Galactic bygger Spaceshiptwo, skiftet til et nyt brændstof, der er plast-baseret, skriver det amerikanske rummedie.

Spaceshiptwo er den kommercielle version af rumflyet Spaceshipone, som i 2004 blev det første privatbyggede fly til at nå ud i rummet. Rekordflyvningen nåede ifølge Wikipedia ud i en højde af 114,6 kilometer, og Spaceshipone vandt den såkaldte X Prize for at sende tre personer ud i rummet.

Iværksætterikonet Richard Branson købte derefter rettighederne til designet, og han har satset benhårdt på at benytte Spaceshiptwo til at give turister en to timers flyvning ud i rummet, herunder nogle få minutter i vægtløshed. Over 700 har betalt 200.000 dollars for at reservere en plads om bord.

De seneste planer lød på, at de kommercielle rejser ud i rummet skulle begynde i 2016.

Der er plads til seks passagerer foruden de to piloter om bord.

Læsere, der har flere eller opdaterede oplysninger om styrtet, er mere end velkomne til at bidrage i debatten under artiklen.

Solens stråler er nødvendige for planternes fotosyntese, men solens UV-stråling kan også virke ødelæggende for planternes DNA og modvirke vækst.

Derfor har planterne også et forsvar mod den ultraviolette stråling. Timothy Zwiers forskningsgruppe fra Purdue University i Indiana, USA, har i en artikel i Journal of the American Chemical Society sammen med forskere fra AgroParisTech i Frankrig nu klarlagt, hvordan planternes solbeskyttelse fungerer.

Biokemiske undersøgelser har tidligere vist, at planter producerer en række molekyler kaldet sinapat-estere, som transporteres til de ydre lag af bladene, så UVB-stråling ikke kan kan nå dybt ind i bladene og ødelægge plantens normale funktioner.

Zwier og co. har nu undersøgt mere detaljeret, hvordan disse molekyler påvirkes, når de udsættes for UVB-stråling.

Forskerne har studeret en lang række molekyler og fundet, at ikke mindst molekylet sinapoyl-malat (C15H1609) har et meget bredt absorptionspektrum i det undersøgte område mellem bølgetal (enhed 1/cm) fra 30400 til 31400 – som i bølgelængde svarer til intervallet 318-329 nanometer.

Molekylet absorberer energi ved en såkaldt pi-pi* overgang.

Et andet molekyle, sinapinsyre (C11H12O5), absorberer også stråling i det pågældende område, men er karakteriseret ved at have mange spidser i absorptionsspektret.

Forskerne skriver afslutningsvis i deres artikel, der mere detaljeret beskriver absorptionspektre for en lang række molekyler, at det ikke står klart, om molekylet efter at have absorberet UV-strålingen kan vende tilbage til sin oprindelige tilstand ved varmeafgivelse, så det på ny kan absorbere UV-stråling. Det vil være optimalt for en effektiv solbeskyttellse, at der ikke konstant skal tilføres i nye mængder.

Det kræver både nye eksperimentelle undersøgelser og en beregningsmæssig analyse at klarlægge dette punkt, bemærker forskerne.