En selvstyrt flydrone kan lete etter mennesker som er savnet i enorme og uframkommelige fjellandskap.

Den kan fly mat og medisiner til isolerte områder der redningsmannskaper ikke klarer å ta seg inn. Den kan fly når tåka er tett som en vegg, og den kan overvåke arktiske områder der digre isfjell truer folk og fartøy.

En flydrone kan løse oppgaver som er vanskelige eller farlige for mennesker. Den kan fly lenger, høyere og bære tyngre enn en helikopterdrone.

Men der helikopterdronen kan lande loddrett på en liten flekk, trenger flydronen en lang rullebane for å komme seg velberget tilbake på bakken.

Det problemet skal doktorgradsstipendiat ved NTNU, Siri Holthe Mathisen, løse gjennom å mikse en god dose matematikk med litt aerodynamikk, flyteknikk og programmering.

• Les også: Dronen som starter med et blunk

Vil lande på torget

Holthe Mathisen er doktorgradskandidat ved Institutt for teknisk kybernetikk ved NTNU og en del av Senter for autonome marine operasjoner og systemer (AMOS).

Hun forsker på hvordan matematikk kan brukes til å styre droner.

Løsningen hun forsøker å komme fram til vil kunne brukes til å lande flydroner trygt på små båtdekk i Arktis, på en ødelagt veistubb i ei bygd som er rammet av ras, eller midt på et folksomt bytorg.

– Fra en båt i Arktis vil du kunne sende opp en flydrone som slipper ned en GPS-søker på et isfjell langt unna. Dermed kan andre fartøy vite hvor isfjellet er til enhver tid.

Dronen kan også overvåke issmelting og samle inn data fra enorme, utilgjengelige områder. Deretter kan den lande trygt på båtdekket igjen, uten at verdifullt utstyr blir ødelagt eller dyrebare målinger går tapt, forklarer forskeren.

I dag er det vanskelig å lande dronen med høy presisjon på en bestemt plass. Det har vært gjort forsøk på å lande en flydrone i spiral eller i et nett, men hvis man ikke reduserer hastigheten, er risikoen for å miste både utstyr og målinger høy.

– I en leteaksjon vil en flydrone kunne søke i et mye større område enn en helikopterdrone. Dette vil være veldig nyttig når det gjelder saue- og reinsanking i fjellet, eller hvis man skal få oversikt over et rasområde, sier Holthe Mathisen.

• Les også: Droner kan forenkle saueletinga

Sakte, i bratt vinkel

Et fly, eller en flydrone, klarer å holde seg i lufta på grunn av oppdrift. Når flyet beveger seg vannrett gjennom lufta, glir lufta fint over vingene.

Da peker nesen til flyet i samme retning som flyet flyr, og angrepsvinkelen, altså vinkelen mellom nesen til flyet og flyretningen, er null. Hvis dette ikke stemmer og flyet flyr framover mens nesen peker oppover, har vi en høy angrepsvinkel.

Luften vil da rulle over vingene og slutte å dra flyet oppover. Dermed begynner det å falle, og ved riktig angrepsvinkel vil også luftmotstanden på flyet øke.  

Et fly eller en flydrone må i dag lande med en innfallsvinkel på cirka tre grader. Holthe Mathisen ønsker å få flydronen til å lande med en mye brattere innfallsvinkel, på så mye som 60 grader.  

– I stedet for en 200 meter lang rullebane trenger vi da bare akkurat den plassen som dronen bruker til landingen. Dermed kan dronen lande på et lite båtdekk eller i en lysning i et skogholt, forklarer hun.

Holthe Mathisen ønsker å lande så sakte og så nært et gitt punkt som mulig. For å klare det lager hun et utkast til hvordan landingspunktet ser ut og bruker ulike matematiske ligninger som beskriver både flyet og målet.

– Jeg vil fly i en bane mot landingspunktet og treffe så nøyaktig som mulig. Dette må skje samtidig som dronen lander veldig sakte. For å få det til, bruker jeg en høy innfallsvinkel. Den matematiske metoden balanserer de ulike ønskene mine, og jeg kan gi flydronen beskjed om hvordan den må fly for å klare å lande på landingsplassen, forklarer hun.

Hele tiden mens dronen er i luften, oppdateres modellen som viser den planlagte banen, slik at den også tar hensyn til vind og andre uplanlagte forstyrrelser.

• Les også: Droner og roboter hjelper bonden på åkeren

Testes i simulator

Når Holthe Mathisen har funnet fram til en matematisk modell hun vil bruke, må informasjonen programmeres på en PC.

Hun bruker deretter en simulator, altså et dataprogram, for å teste om kontrollsignalene hun ville sendt til flydronen, fungerer på simulatoren.

Når alt ser ut til å virke, programmeres det hele i en liten PC, av typen som finnes i mobiltelefoner. Deretter er det tid for å teste oppskriften på en ekte flydrone.

Med et batteri som drivkraft kan en liten flydrone på bare fire kilo fly opptil 60 minutter og legge bak seg rundt fire og en halv mil. Samtidig kan den ha inntil ett kilo med ekstra utstyr inne i flykroppen.

En større og tyngre flydrone kan veie ti kilo, fly opptil 20 timer og tilbakelegge svimlende 150 mil. Med fullt utstyr som veier opp mot ti kilo, blir denne avstanden noe kortere, men dette gjør uansett slike flydroner godt egnet for oppdrag der man må fly langt og samle mye data.

– Matematikken skal finne riktig landingsplass og lavest mulig fart. Når vi lager denne matematikken, har vi det flytekniske i bakhodet. Dronen som vi bruker i testene, er lett og billig – for vi må prøve og feile litt og krasjer derfor av og til. En større og kraftigere drone kan fly lenger, høyere og fortere, opplyser Holthe Mathisen.

Hun legger til at større flydroner kan brukes sammen med undervannsdroner til overvåkning i Arktis, og undervannsdronen kan da sende signaler til flydronen, slik at kommunikasjonen ikke blir hindret av skjær eller isfjell.

– Hvis vi klarer å få flydronen til å lande trygt på et lite område, vil det åpne opp for mange nye måter å bruke droner på, sier hun.

• Les også: Fire av ti strøk i matematikk

I budsjettforslaget for 2017 foreslår regjeringen å redusere det norske bidraget til European Space Agency (ESA) sine frivillige program med 75 prosent fra og med 2018. For det blotte øyet virker kanskje ikke dette så veldig dramatisk, siden det tross alt heter frivillige program. I realiteten er dette kroken på døren for norsk romfart og å ødelegge fremtiden for alle unge som ønsker å satse på romfart i Norge.

Dette kan ikke tolkes som en varig nedprioritering av romfart i Norge, ifølge EØS og EU-minister Elisabeth Aspaker. Det kom frem i en spontanhøring i Stortinget 19. oktober.

En slik uttalelse viser at det eksisterer en manglende forståelse for hva de frivillige programmene i ESA betyr for norsk romindustri. Det er nemlig gjennom kontrakter og ringvirkninger fra de frivillige programmene at denne industrien har sin hovedomsetning, og mulighet til å drive med nyvinnende teknologisk utvikling. Et kutt i disse midlene vil i ESA-sammenheng bety at norske bedrifter blir utestengt fra dette markedet.

Vil føre til en kraftig nedbygging

Hver dag våkner vi med et brennende ønske om å bygge morgendagens Norge til et mer høyteknologisk, mer realfagsvennlig, og mer ambisiøst land enn det vi fant. Som studenter eller unge yrkesaktive er vi med på å skape fremtidens samfunn ved hjelp av satellittdata og romteknologi, både nasjonalt og internasjonalt.

Regjeringens planlagte nedbygging vil da tvinge oss, og alle andre som deler vårt ønske om å være en del av romfartsindustrien i fremtiden, til å flytte vår interesse og kompetanse ut av Norge.

Romteknologiprosjekter er langsiktige, og strekker seg gjerne over ett eller flere tiår. De er svært omfattende og konkurransen er beinhard. Romteknologi opererer i ekstreme miljøer og setter høye krav til kvalitetssikring av ny teknologi, noe som er kostbart og ressurskrevende. En kontinuerlig satsing er derfor nødvendig for å holde tritt med den internasjonale utviklingen og å få frem morgendagens teknologer. Dersom du mister første mulighet til å bli med i et teknologisk program er det ikke sikkert det kommer en neste buss.

Regjeringens forslag vil uten tvil føre til en kraftig nedbygging av norsk romrelatert industri. Dette betyr videre at høyteknologiske arbeidsplasser går tapt. Skulle så regjeringen på et senere tidspunkt ønske å rette opp i feilen og gjenreise norsk romfart, er det ikke sikkert det lenger finnes noen industri og konkurransedyktig teknologi å prioritere frem.

Dette er god næringspolitikk, fordi det nå er viktigere å bidra med omstillingsmidler til petroleumsindustrien på Vestlandet, ifølge næringsminister Monica Mælands svar under spørretime i Stortinget onsdag 26. oktober.

De velger derfor å kutte i midlene til romfart, en fremtidsrettet industri som ikke er olje- og gassorientert. I resten av verden er romteknologi en bransje i sterk vekst. Hvorfor kan ikke romfart være en del av vår omstilling? For hva skal vi egentlig med romfart og romteknologi?

Romteknologi er overalt

Romteknologi leverer sentrale tjenester i vårt moderne samfunn, men siden de opererer i bakgrunnen er de lette å overse. Banktjenester, klimaforskning, navigasjonstjenester, ressurs- og miljøovervåking er et fåtall av tjenester som alle er avhengige av romteknologi. Har du noen gang spilt Pokémon Go? Bestilt en Uber-bil for å komme deg hjem? Tatt ut penger i minibank? Diskutert værmeldingene? Da har du også brukt romteknologi. Tjenestene får vi via satellitter i bane rundt jorden. Skal en kunne bygge og skyte opp satellittene for å opprettholde eller lage nye tjenester må det satses på nyvinnende teknologiske løsninger.

Norge blir sjeldent anerkjent som noen utpreget romfartsnasjon, men sannheten er at vi faktisk har en god del å være stolte av. Norge står for hele 1,9 prosent av verdens samlede romøkonomi, ifølge Norsk Romsenter. Det er ganske mye når du tenker på at vi bare står for 2,3 prosent av verdens olje- og gassproduksjon.

Romrelatert virksomhet i Norge omsetter for 7,5 milliarder kroner fordelt på rundt 1200 ansatte, noe som resulterer i langt over 6 millioner per ansatt i gjennomsnitt. Arbeidsplassene innenfor romfart er svært lønnsomme. Romfartsindustri er i dag sentral i deler av innlandsnorge og sysselsetter arbeidskraft i distriktene, spesielt i nordområdene. Å satse på denne industrien vil derfor være både god fremtidsrettet næringspolitikk og distriktspolitikk.

Regjeringen har tatt en katastrofal beslutning

I norsk politikk blir ordet «månelanding» brukt om store og eksepsjonelle bragder. For mange er det dette romfart dreier seg om. Fra historien kan vi se at vi har tøyd grenser, nådd mål som kunne virke umulige, og vår fremtid byr på intet mindre. For mange unge er romteknologi og verdensrommet en kilde til inspirasjon, og spiller en viktig rolle i realfagsrekruttering. Romrelatert industri og forskning er svært tverrfaglige områder og mulighetene dette representerer for unge studenter er mange. For å kunne følge opp sine interesser for romfart må mange unge rette seg mot internasjonale organisasjoner og universiteter. Gjennom sine engasjement får de viktige erfaringer og et nettverk som de kan dra med seg inn i en internasjonalt rettet norsk romindustri.

Regjeringens katastrofale beslutning er derfor ikke bare en nedbygging av industrien. Det er også en sterk nedprioritering av de som ønsker at Norge som nasjon skal kunne komme seg opp av oljesirupen og inn i en ny teknologisk og bærekraftig fremtid.

Norsk romindustri er verdensledende på flere områder. Romfart betyr omfattende høyteknologiske prosjekter som krever internasjonalt samarbeid. For å bli sterke nasjonalt må vi satse internasjonalt gjennom ESA. Regjeringen gir i dag signal om at vi som nasjon ikke ønsker å satse på høyteknologiske løsninger og en levedyktig industri. Denne holdningen vil hindre de mange unge som ønsker å videreføre norsk romteknologi som verdensledende i fremtiden. Er dette fremtiden vi ønsker oss?