Alla inlägg av Sebastian Holm

Deep Heat

I höstas lyssnade jag på en gästföreläsning om seismologisk forskning vid Helsingfors universitet. Jag närvarade mest på grund av att det hade kommit mejl om att det var väldigt få åhörare och jag hade ingenting bättre för mig. Efter en generell överblick av sitt ämne övergick föreläsaren, biträdande professor Gregor Hillers vid HU:s seismologiska institut, till Deep Heat.

Deep Heat må låta som en b-klassens hollywoodfilm från 80-talet med Jean-Claude van Damme men är egentligen någonting mycket mera lokalt och aktuellt.

Borrplatsen i Otnäs.

I Otnäs i Esbo har St1s geotermiska projekt, tidigare St1 Deep Heat, borrat Finlands djupaste hål. St1:s kraftverksprojekt kommer att utgöras av två stycken borrhål, varav det ena är färdigställt. Borrbrunnen når ned till 6400 meter i berggrunden. Sex kilometer är ett respektabelt djup men är ungefär endast hälften så djup som världsrekordet. “Kola Superdeep Borehole” på Kolahalvön är med sitt djup på 12’262 meter, det djupaste människan har nått ned i jordskorpan. Detta Sovjetiska projekt blev lagt på is i samband med unionens upplösning och har varit övergivet sedan dess.

Borrtornet vid Kola Super Deep Borehole på Kolahalvön. Tornet förstördes mellan 2007-2012.

Finland är beläget ovanpå den Fennoskandiska urbergsskölden vars skorpa är i medeltal ungefär 40 kilometer tjock. St1 har alltså borrat genom en dryg sjundedel av jordskorpan under Otnäs. Vårt urberg är ett av de äldsta och geologiskt minst aktiva i världen. Urberget under Esbo är ca 2 miljarder år gammalt och har mycket liten seismisk aktivitet. Den aktivitet som finns är följderna av det kilometer tjocka istäcke som låg över Finland under den senaste istiden.

Tvärsnitt av jordklotet. Borrningarna i Otnäs har bokstavligt talat endas skrapat på ytan med sina 6 kilometer.

Funktionsprincipen för projektet är grovt sett att pumpa ned vatten i ett av hålen. Vattnet strömmar sedan genom små sprickor i berggrunden, värms upp av den geotermiska värme som finns i berget och pumpas upp genom det andra hålet (se bilden nedan). Värmeväxlare används sedan för att ta tillvara energin. För att få vattnet att strömma mellan hålen pressar man ned vattnet genom det första hålet och spräcker berget. Vattenflödet i sprickorna observeras med hjälp av geofoner. På basis av denna “stimuleringsfas” fastställs den slutliga riktningen på det andra borrhålet.

Grov skiss över funktionsprincipen för projektet.

Vårt urbergs karaktär bidrar med både för och nackdelar för detta projekt. Den minimala seismiska aktiviteten medför att borrhålet inte är utsatt för jordbävningar och stimuleringsskedet kan utföras utan större problem. Ett liknande projekt i södra Tyskland var tvunget att avslutas på grund av att stimuleringsfasen inducerade allt för kraftiga jordbävningar i området. Avsaknaden av aktivitet i vår berggrund gör även att hålet måste vara djupare för att en tillräckligt stor temperaturdifferens mellan ytan och bottnen ska nås. Finlands hårda granitberggrund gjorde också att borrningen var mer tidskrävande.  

Stimuleringsfasen utfördes första gången våren 2019. Då inducerades jordbävningar som var märkbara på markytan, 6 kilometer ovanför epicentrum. Många människor i Esbo och Helsingfors kände av skakningar samt hörde mystiska ljud. Skalven hade som högst en magnitud på 1,6-1,9. Seismologisk institutet har rekommenderat att skalven inte får överskrida 2,1. St1 kan någorlunda kontrollera magnituden hos jordbävningarna genom att minska på trycket på det injicerade vattnet. Dock inte helt och hållet, skalven kan fortsätta även efter att pumpningen av vattnet har upphört. Det är heller inte ännu klart ifall (relativt svaga) jordbävningar kommer fortsätta att induceras då själva kraftverket tas i bruk.

Fram tills idag existerar det inte några egentliga protokoll för situationer med potentiella människoorsakade jordbävningar. St1 geotermiska projekt är det första i sitt slag i Finland och första gången i världen man borrat så här djupt i samband med liknande geotermiskt kraftverk. Hillers nämnde också att kraftverkets placering kan förorsaka problem. Vid både Aalto universitetet (som endast ligger ett stenkast bort) och vid Mejlans universitetssjukhus finns ytterst känslig mätutrustning som kan påverkas av även de svagaste jordbävningar. Värmeverket är beläget i tätbebyggelse och kan således påverka befolkning bosatt i området till en större grad än om t.ex. det skulle ha varit mera avlägset placerat.

I skrivande stund är det andra borrhålet påväg att nå sitt idealdjup på ca 6200 meter. I oktober detta år har St1 planerat att köra igång värmeverket.

Källor:

St1s sida: https://www.st1.eu/geothermal-heat
https://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole
HU:s artikel där ass.prof. Hillers är intervjuad: https://www.helsinki.fi/en/news/science-news/earthquakes-on-heating-plant-construction-site-no-one-quite-knows-the-risks

Sömn: oundvikligt, livsviktigt och tidsödande

Du somnar alltid. Efter 48 timmar utan sömn börjar hjärnan försätta delar av sig i ”strömsparläge”. Dessa så kallade mikrosömnsekvenser varar uppemot 30 sekunder och kan lämna en individ desorienterad och förvirrad. Det är dock möjligt för en människa att hålla sig vaken betydligt längre än två dygn.

Världsrekordet för vakande är 264 timmar och 25 minuter eller dryga 11 dygn. Detta häpnadsväckande rekord sattes den 8 januari 1964 av den 17-åriga high school-eleven Randy Gardner. Bedriften utfördes som ett skolprojekt där två andra klasskamrater såg till att Gardner inte somnade. Experimentet övervakades av William Dement, en sömnforskare från Stanford University, och en läkare från den amerikanska flottan övervakade Gardners hälsa. Gardners kognitiva förmågor försämrades, föga förvånande, ju längre experimentet framskred. Han fick koncentrationssvårigheter, upplevde hallucinationer och försämrat närminne. Förvånansvärt lyckades Gardner slå Dement i pinball under den tionde dagen. Enligt sina kamrater blev han med tid också bättre på basket. Efter att rekordet hade slagits så övervakades Gardners sömn på ett sjukhus. Han sov över 14 timmar första natten, var vaken ett dygn, sov 10 timmar den andra natten och återgick sedan till normal sömnrytm. Inga långtidseffekter, varken mentala eller fysiska, observerades.

De flesta av oss har stundtals litid av sömnbrist och dess följder.

Ingen människa har avlidit som direkt resultat av sömnbrist. Tyvärr har folk dött i olyckor som förorsakats av följderna av sömnbrist. I laboratorieexperiment på möss har forskare hållit djuren vakna i över en månad innan de avled. Den slutliga dödsorsaken var dock oklar enligt en del forskare. I ytterst sällsynta sjukdomsfall kan sömnbrist ha fatala konsekvenser hos människor. Vid till exempel den ovanliga och dödliga sjukdomen FFI (Fatal Familjär Insomni) kan patienten inte somna p.g.a. en hopsamling av protein i talamus.

När vi sover återhämtar hjärnan och kroppen sig. Bland annat slaggprodukter avlägsnas från celler effektivare under sömn och vissa nyttiga hormoner produceras fördelaktigt då vi sover. Trots att rekordsättaren Gardner inte ådrog sig några långsiktiga effekter av sitt extrema vakande så är upprepade perioder av sömnbrist ohälsosamt och skadligt på längre sikt.

Du sover ca en tredjedel av ditt liv. Detta stämmer så länge du sover 7-8 timmar per natt. Människor har länge försökt effektivisera denna tidsanvändning av dygnet. I ett avsnitt av tv-serien Seinfeld hade grannen Kramer läst en bok om Leonardo da Vinci och blivit fascinerad av geniets sömncykel: da Vinci sov tydligen 20 minuter var tredje timme och hade således ett och ett halvt dygn mera vaken tid under en vecka. Kramer väljer att själv anamma detta sömnmönster men kollapsar efter några dagar av alldeles för lite sömn. Det finns dock få trovärdiga källor att da Vinci verkligen hade ett sådant sömnmönster.

Så kallad ”flerfassömn” med flera, kortare perioder av sömn under ett dygn, har många utövare och finns i många olika former. Bland annat Medelhavsländernas ”siesta”-filosofi kan räknas som ett flerfasmönster. Det finns även de som helt enkelt sover mindre: i japan sover mer än 39 procent av vuxna mindre än sex timmar per natt. Detta kompenseras med ”inemuri”, korta powernaps då det är möjligt: på bussen, i tunnelbanan eller på en parkbänk.

En dåre sover då han är trött, en vis man sover då han kan. – livstilscitat, 2018

Astronomiska budgetar, lite historia och en nypa avund

”We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard” förklarade John F. Kennedy den tolfte september 1962. Vid den tidpunkten hade NASA endast genomfört fyra bemannade rymduppskjutningar, av vilka två stycken nådde omloppsbana runt jorden. USAs målsättning låg betydligt längre bort än så, närmare bestämt 384’000 kilometer. Men USA satsade stort för att vinna rymdkapplöpningen över Sovjet: NASAs årliga budget år 1964-1969 låg på ca 5 miljarder dollar [1] (4 % av den statliga budgeten [2]), vilket motsvarar ungefär 35 miljarder i dagens dollar. Satsningen bar frukt: ett Geminiprogram med tio bemannade uppskjutningar och ett Apolloprogram med bland annat sex stycken bemannade månlandningar.

Buzz Aldrin på månpromenad. I reflektionen i hans visir syns Neil Armstrong och månlandaren Eagle. Värt att notera: det finns egentligen inga stillbilder från månytan där Armstrong tydligt syns i bild, då det var han som bar på kameran.

Uppskattningsvis 600 miljoner människor bevittnade TV sändningen av Neil Armstrongs första steg på månen. [3] Det motsvarar grovt en sjättedel av jordens befolkning 1969 och var vid den tiden en av världens mest bevittnade händelser. Detta trots att månpromenaden utfördes mitt i natten för de europeiska TV-tittarna.

Idag, 50 år och 135 rymdskytteluppskjutningar senare, skickar NASA årligen upp två till fyra nya expeditioner till den internationella rymdstationen ISS. Dessa rymdresor har blivit rutin och väcker sällan mer internationellt nyhetspådrag än att de omnämns i förbifarten i kvällsnyheterna. En uppskjutning som åtminstone fick mycket TV-tid i vårt västra grannland (och följaktligen i lilla Nykarleby) var uppskjutningen med den första svenska astronauten Christer Fuglesang, 2006. Men utöver denna har, vad jag kan minnas, de flesta av NASAs uppskjutningar flugit under min och säkerligen många andras radar.

Under 2000- och 2010- talet har flera privata aktörer klivit in på rymdscenen med bl.a. Elon Musks SpaceX i spetsen. SpaceXs uppskjutning av Falcon Heavy-raketen ifjol, med en röd Tesla Roadster ombord och ”Starman”-dockan som chaufför var kanske de senaste årens mest omtalade rymdprogramsnyhet. SpaceX tillkännagav i september 2018 att en bemannad kringflygning runt månen är planerad till 2023 [4], den första sedan 1972.

Starman i en röd Tesla Roadster med jorden i bakgrunden den 6 februari 2018.

NASAs budget för 2019 godkändes till 21,5 miljarder dollar, vilket var 1,6 miljarder mer än vad NASA begärde [5]. Trots att detta är den största budgeten NASA har haft på över ett årtionde motsvarar den endast 0,49 % av USAs statsbudget [2]. Ifall USA skulle satsa lika stor del av sin budget på NASA som under Apolloprogrammet skulle NASAs budget ligga på ca 170 miljarder(!) dollar. Med sådana resurser skulle t.ex. ett Mars-program vara betydligt närmare en uppskjutningsramp än vad det är idag. Men sådana galaktiska summor förblir tyvärr endast önsketänkande för rymdentusiaster i dagsläget. Det skulle vara rentav idiotiskt för USA att lägga hundratals miljarder på rymdfärder istället för att lösa mera akuta problem inom landet. Det är dock värt att fundera på ifall USA verkligen behöver en årlig militärbudget på 686 miljarder dollar [6], vilket motsvarar ca 16 % av deras statsbudget.

NASAs budgethistoria, i årets 2018 motsvarande dollarvärde. Årets budget är i grafen det som NASA begärde. Den godkända uppgick till 21,5 miljarder.

Jag är lite sorgsen över att jag missade Apolloprogrammets storhetstid. Att jag aldrig fick uppleva astronauternas rockstjärnestatus. De var ofta adrenalinjagande, före detta stridspiloter som tävlingskörde sina Corvette Stingrays mellan uppskjutningsramperna i Cape Canaveral. Dagens astronauter är av en annan sort. De behöver inte längre vara våghalsar som går dit ingen tidigare gått. De är personer med vetenskapliga bakgrunder med större fokus på experiment än på upptäcktsresor.

Jag hoppas och tror att jag kommer hinna uppleva en renässans inom rymdprogrammen. Med ett växande samarbete mellan den offentliga och privata sektorn (NASA och SpaceX har redan visat att detta är mer än möjligt) och med budgetar som förhoppningsvis fortsätter växa, ser framtiden ljus ut för rymdfarten. Kanske får vår generation också se ett litet steg för människan men ett stort steg för mänskligheten.

Sebbe H

[1] https://aerospace.csis.org/data/history-nasa-budget/

[2] White House Office of Management and Budget ”Table 1.1—Summary of Receipts, Outlays, and Surpluses or Deficits (-): 1789–2023”

[3] ”On Eagle’s Wings: The Parkes Observatory’s Support of the Apollo 11 Mission”. Astronomical Society of Australia. 1 juli 2001.

[4] https://www.spacex.com/mars

[5] https://spacenews.com/final-fiscal-year-2019-budget-bill-secures-21-5-billion-for-nasa/

[6] https://dod.defense.gov/News/SpecialReports/Budget2019.aspx