En mission for de genopstandne

Og selv om det brugte 40 år på at ruste væk i Arizonas ørken, fløj det i oktober 2016 milevidt oppe over Guam. Martin WB-57F med et NASA-logo på halen klatrede op i troposfæren på en mission kaldet POSIDON, en undersøgelse af cirrusskyer og andre atmosfæriske fænomener. Ved at svinge sig mellem otte og 11 miles højde fløj den rundt om en tyfon, dykkede ned i vulkanske faner for at studere svovldioxidgas, målte skyernes tæthed og tykkelse og snusede efter ozonmolekyler.

“Cirrusskyer er ikke så godt forstået,” siger Eric Jensen, en atmosfærisk videnskabsmand ved NASA’s Ames Research Center og en af de ledende forskere på POSIDON-missionen. Disse strukturer, som danner amboltene på tordenvejr og i større højder regulerer mængden af vanddamp og andre partikler, der svæver op i stratosfæren, er “en af de store usikkerheder i vores evne til at forudsige klimaændringer…. Så disse målinger af skyerne og forståelsen af, hvordan de dannes, og hvordan de udvikler sig, er meget vigtige for at forbedre disse globale modeller”, siger Jensen.

Det vestlige Stillehav er det perfekte laboratorium til at studere cirrusskyer, især i efteråret, hvor tordenvejr er et dagligt indslag, og tyfoner kan spinde op til liv når som helst. “Guam ligger lige midt i begivenhederne,” siger Jensen. Varm, fugtig luft, der stiger op fra havet omkring øen, skubber skyerne til særligt store højder. Kraftige vinde skærer toppen af skyerne af og danner de spidse cirrus, som er tynde strømme af iskrystaller. Små partikler – lige fra stykker af havskum til forurenende stoffer fra fabrikker, der er blæst over fra Asien – klatrer ind i disse strømme, hvor de kan transporteres rundt om hele planeten.

Den store højde, som disse formationer befinder sig i, gør dem vanskelige at undersøge – for høje til, at de fleste fly kan nå dem med tunge instrumenter, og for lave og luftige til, at satellitter kan se dem med en tilstrækkelig høj opløsning til at foretage nøjagtige målinger. Men i 2011 fik Jensens hold fingrene i en WB-57, og de høje cirrusfloder kom inden for rækkevidde.

Flyet er den sidste version af B-57-bombeflyet og har evnen til at transportere en tungere nyttelast til større højder end noget andet tilgængeligt forskningsfly. “Og det er virkelig robust, så man kan flyve i nærheden af konvektion – disse store tordenstorme – hvilket er et turbulent miljø,” siger Jensen. Med WB-57’erne kan forskerne sende instrumenter af sted for at tage direkte prøver af skyerne.

Det fly, der fløj på Guam-missionen, og to andre WB-57’ere – alle tre er mere end 60 år gamle – er de eneste fly af deres type, der er i drift i dag. B-57 kom faktisk til verden som English Electric Canberra, et britisk designet jetdrevet mellemstort bombefly, der blev udtænkt under Anden Verdenskrig, selv om det ikke foretog sin første flyvning før 1949. Et år senere, da fjendtlighederne brød ud i Korea, begyndte det amerikanske militær at lede efter en erstatning for Douglas B-26 Invader (som fløj under Anden Verdenskrig som A-26). Som led i en demonstration af Canberras egnethed foretog det britiske bombefly den første flyvning med jetfly uden brændstof over Atlanterhavet. Det sikrede jobbet hos det amerikanske luftvåben. Glenn L. Martin Company fik licens til at bygge den amerikanske version, B-57, som foretog sin første flyvning i 1953. (Den kom for sent til kamp i Korea, men blev sendt dertil for at forsvare våbenhvilen i 1953). Selv om den amerikanske version officielt droppede “Canberra”-navnet, refererer de fleste stadig til flyet ved dette navn.

NASA’s WB-57’ere flyver ud fra Ellington Airport i Houston, ikke langt fra Johnson Space Center, som en del af agenturets forskningsflåde i stor højde. Ifølge Charlie Mallini, der leder WB-57-programmet, indtager flyet en forskningsniche. “Det er et af NASA’s centrale fly til atmosfærisk arbejde”, siger han. “Der er kun så mange fly, der kan flyve til de højder, som vi flyver til. Og vi kan medbringe en masse forskellige ting – antenner, prøvesonder og andre nyttelast.”

NASA’s andre forskningsfly i høj højde, ER-2 (en version af U-2 spionflyet) og Global Hawk-dronen, flyver mindst lige så højt som Canberra og har større rækkevidde og varighed. Men Canberra kan bære tre gange så meget nyttelast som ER-2 og mere end fire gange så meget som Global Hawk. Denne kapacitet gør det muligt for WB-57 at medbringe mere end to dusin instrumenter, fordelt på næsen, et stort nyttelastrum, rum i vingerne og på vingerne monterede kapsler. Canberra er også det eneste af de tre forskningsfartøjer, der kan medbringe et besætningsmedlem på bagsædet til at betjene instrumenterne og videresende data til et hold på jorden. “Forskerne kan træffe beslutninger i realtid for at ændre deres målsætning,” siger Mallini. “Det giver dem stor fleksibilitet til at få de bedste data.”

Mallini kom med i programmet i 2011 som ledende ingeniør efter at have arbejdet på NASA’s Constellation-program, det skrottede initiativ om at sende astronauter tilbage til månen og videre til Mars. I 2014 blev han WB-57-programmets projektleder. Han viser flyet frem på deres hjemmebase, Hangar 990 på Ellington, en tidligere luftvåbenbase. NASA 927, det fly, der fløj POSIDON-missionen, sidder nær hangardøren, mens Tom Parent, en af Canberras’ piloter, instruerer gæstepiloter fra Naval Test Pilot School i betjeningen af flyet. (Små grupper af centerets piloter træner på WB-57F i et par dage hvert år, hvilket giver dem erfaring med flyvning i stor højde). Et andet fly, NASA 928, er ved at gennemgå større vedligeholdelse; dets motorer er blevet fjernet, og dets lastrum står åbent og tomt. Det sidste medlem af flåden, NASA 926, sidder i den anden ende af hangaren, omgivet af paller med instrumenter og skibscontainere fyldt med værktøj, reservedele og andet udstyr til udsendelser uden for Houston.

Mallinis ladninger ligner luftfartens ækvivalent til muskelbiler. Deres vinger spænder 122,5 fod – næsten 20 fod længere end vingerne på en U-2S – hvilket giver den nødvendige løfteevne til at nå højder, der kræver trykdragter, og giver WB-57F sit kælenavn: den lange vinge. En kraftig Pratt & Whitney TF33-motor, der ligner dem, der anvendes i B-52-bombefly, er monteret i midten af hver vinge og giver flyet 31.000 pounds af fremdrift. Denne kraft gør starten både højlydt (støjniveauet i cockpittet kan nå op på 105 decibel) og irriterende. “Det er noget af en øjenåbner og for en førstegangsflyver en smule foruroligende”, siger Parent. “Når motorerne går op til startkraft, ryster hele flyet så meget, at det er svært at læse motor- og flyveinstrumenterne.”

Parent er en af fire piloter på det gamle fly. Han deltog i projektet i 2011 efter at være gået på pension fra luftvåbnet. I løbet af sin 25-årige militære karriere var han besætningsleder på F-111-fly, derefter fløj han B-52-fly og til sidst U-2-fly. Parent, der har fået tilnavnet “Duster” på grund af det tykke overskæg (en “cookie duster”), som han bar under en udsendelse til Afghanistan, har logget mere end 900 af sine næsten 8 000 flyvetimer i Canberra-flyet. I cockpittet står Parent og hans medpiloter over for instrumentering fra 1960’erne. (Sensorerne på bagsædet er blevet opdateret til moderne glasskærme.) “Intet er automatiseret i cockpittet bortset fra den nye digitale autopilot,” siger Parent. “Cockpitskærmene har ændret sig meget lidt, siden flyet fløj første gang.”

B-57’erne gjorde tjeneste i to årtier, herunder i kamp i Vietnam. I begyndelsen af 1960’erne fik General Dynamics til opgave at designe F-modellen til rekognoscering i høj højde og atmosfærisk observation. WB-57F’er, der blev opereret af 58th Weather Reconnaissance Squadron i New Mexico, blev sendt rundt om i verden for at opsnuse spor af atmosfæriske atomprøvesprængninger. De sidste militære B-57’ere blev sat i mølpose i 1974 og erstattet af bl.a. den supersoniske SR-71.

NASA begyndte at låne Canberra-flyvemaskiner fra luftvåbnet i 1960’erne. Efter at modellen havde bevist sin nytteværdi som forskningsplatform, erhvervede agenturet to permanent. Den ene af dem fungerede oprindeligt som et rekognosceringsfly, herunder en udsendelse til Rhein-Main Air Base i Tyskland, mens den anden begyndte sit liv som bombefly og gjorde tjeneste i USA. Begge blev ombygget til RB-57F-modeller omkring 10 år inde i deres karriere. “Historien er en af de gode ting ved disse fly”, siger Parent. “Alle kigger på dem og er overraskede over, at de stadig eksisterer. De fleste af dem befinder sig på museer. Faktisk kiggede vi på museer efter vores seneste fly, indtil vi fandt et på kirkegården.”

Air Force 63-13295, også en RB-57F, var blevet pensioneret til Davis-Monthan Air Force Base i Tucson i juli 1972. Den stod der i næsten 39 år og bagte under ørkensolen. I maj 2011 kom NASA-ingeniører så ned på kirkegården for at genoplive den. “Vi kiggede på det arbejde, der var på vej, og så et behov for et tredje fly,” siger Mallini. “Det var sådan set vores sidste mulighed. Flyene var langsomt ved at forfalde. Og vores fly var ved at blive gamle. Det er som at have en forsikringspolice. Og vi har ofte et fly nede på grund af vedligeholdelse, så det nye fly giver os mulighed for stadig at have to fly til rådighed.”

Det tog to år at forynge flyet ved hjælp af dele fra andre skrottede fly. (Et andet flyskrog, som havde lidt flere skader i løbet af sin tid på lager, fungerede som prøvebænk og hjalp ingeniørerne med at finde ud af, hvordan man skiller tingene ad og sætter dem sammen igen, før man satte en skruenøgle eller skruetrækker på 63-13295). “Vi strippede det ned til det nøgne metal,” siger Mallini. “Vingerne blev sat op i skabeloner og genopbygget fra bunden. Derefter satte vi den langsomt men sikkert sammen igen.” I august 2013 tog det omdøbte NASA 927-fly i luften for første gang i mere end fire årtier – en af de længste pauser for et fly, der er blevet sendt til en kirkegård.

Det kan være tidskrævende at holde tre seks år gamle fly i luften. Reservedele til deres ældre systemer kan kun findes på museer og skrotpladser. F.eks. blev fuselagen af det fly, der tjente som testbænk for NASA 927’s restaurering, sendt til Utah for at afprøve en opgradering af et katapultsæde. Derefter blev den sendt til Houston, hvor NASA’s vedligeholdelsespersonale fjernede gashåndtag og andre håndtag, ledninger og “en række andre småting”, fortæller Mallini. “Vi har skrabet så meget sammen, som vi kan skrabe sammen. Der er meget få flyspecifikke dele at finde.”

For at gøre tingene endnu værre er de originale tekniske tegninger nogle gange ufuldstændige eller ikke-eksisterende. Som følge heraf er holdet nogle gange nødt til at reverse-engineere komponenter og lave dem i hånden eller på 3D-printere. Nogle systemer kan ikke justeres og genskabes på ny. Det gjaldt bl.a. den analoge autopilot fra 1960’erne, som brugte vakuumrør – ting, som du ikke kan finde hos din lokale Fry’s eller endda på Amazon. “Vi havde folk, der gennemsøgte internettet efter rør,” siger Alyson Hickey, chefingeniør for Canberra-programmet. “Til sidst erstattede vi det hele med en moderne digital autopilot.” Derudover har programmet udskiftet katapultsæderne med en model, der bruges på F-16, opgraderet landingsstellet og installeret et nyt satellitkommunikationssystem.

Canberra-programmet hjælper med at betale regningen for disse omfattende modifikationer og reparationer ved at flyve instrumenter for andre offentlige myndigheder, den akademiske verden og den kommercielle sektor. For ti år siden var en af de bedste kunder Forsvarsministeriet, som bookede flyet i flere uger ad gangen til sit Battlefield Airborne Communications Node-program. Canberra-flyet medbragte udstyr, der omdannede det til en “universel oversætter”. Fly og andre aktiver, der anvender inkompatible kommunikationssystemer, kunne bruge Canberra til at tale sammen med hinanden. Flyene, hvis NASA-logoer var malet over, blev udsendt til Afghanistan i begyndelsen af 2008, hvor de gennemførte 50 missioner. De udenlandske udsendelser sluttede i 2012, da rollen blev overtaget af andre fly, men WB-57’erne udfører stadig udviklingstest for programmet i USA.

Det meste af Canberras daglige arbejde består dog i at udføre luftbåren videnskab. Det er det ideelle fly til at bestille, når en usædvanlig opgave dukker op. I august 2017 observerede to WB-57’ere, der fløj med ca. 80 kilometers mellemrum, f.eks. næsten otte minutter af den totale solformørkelse langs solens bane tværs over USA. Mere typisk studerer WB-57’erne luften. I løbet af stormperioden i 2015 tog en Canberra på missioner over fire formationer: Orkanen Joaquin og den tropiske storm Erika i Atlanterhavet og orkanerne Marty og Patricia i Stillehavet. Den fløj i 60.000 fod eller højere og fulgte figur-4-mønstre og andre mønstre, der bragte den direkte over centrum af hver storm en til tre gange pr. flyvning. “Vi behøvede aldrig at bekymre os om nogen, der sagde: “Den orkan er for høj til at flyve over”,” siger Daniel J. Cecil, der er forsker ved NASA’s Marshall Space Flight Center i Alabama og hovedansvarlig for et af stormopmålingsinstrumenterne.

I et af eksperimenterne lod flyet mere end 800 små sonder, såkaldte dropsondes, falde ned i de fire storme, hver lidt kortere og bredere end et papirservietterør, hver for sig. I løbet af den 10 til 15 minutter lange nedstigning sendte de vindhastighed og -retning, lufttemperatur og -tryk, luftfugtighed og havoverfladetemperatur tilbage til flyet sammen med GPS-bestemt højde. I et andet forsøg blev der anvendt mikrobølger til at måle vindhastigheden ved havets overflade. “Det er svært at få en direkte måling over det åbne hav, især når overfladen bliver omrystet af vindstød på 100 mil i timen”, siger Cecil. “Og instrumenterne på satellitterne bliver blændet af regnen, eller de er ikke i stand til at opløse vindhastighederne.” Cecils instrument måler den øgede mikrobølgestråling, der udsendes af det tykke havskum, der er blevet sparket op; intensiteten af strålingen angiver hastigheden af den overfladevind, der skaber den.

“Patricia var den mest interessante storm,” siger Cecil. “I løbet af ca. et døgn eksploderede den fra en tropisk storm til den stærkeste orkan, der nogensinde er målt i denne del af verden. Ved en passage gennem centrum målte vi hele øjet og øjenvæggen. Vi fik nogle rigtig gode, detaljerede prøver.”

Men den måske mest ambitiøse atmosfæriske mission var POSIDON, Guam-projektet fra 2016. (Missionens navn er en forkortelse for Pacific Oxidants, Sulfur, Ice, Dehydration, and cONvection). Den skulle kaste lys over fysiske og kemiske processer nær tropopausen, grænsen mellem det nederste lag af atmosfæren, troposfæren, og det næste lag højere oppe, stratosfæren. “De cirrusskyer, der dannes der, tjener som den sidste “frysetørring” af luften på vej til stratosfæren, men detaljerne i processen er komplicerede”, siger Troy Thornberry, der er forsker ved University of Colorado Boulder og arbejder for National Oceanic and Atmospheric Administration, og som var hovedundersøger for flere af POSIDON-instrumenterne. “Historisk set har klimamodellerne ignoreret stratosfæren, fordi vi troede, at der ikke var noget interessant deroppe”, siger han. “Efterhånden som flere modeller er blevet mere detaljerede, er det imidlertid blevet klart, at der er huller i vores viden om stratosfæren, som vi bør tage fat på.” Dette overgangsområde er også det sted, hvor partikler som aerosoler kan blive transporteret ind i stratosfæren og derefter cirkle rundt om kloden, sprede sollyset og føre til ødelæggelse af ozon. Thornberry og andre forsøger at forstå de processer, der er i gang i stratosfæren nu, før menneskelige aktiviteter ændrer dem yderligere.