Sammenhæng ml. bachelor- og kandidatuddannelsen

For at illustrere sammenhængen mellem de tre anbefalede studieforløb på bacheloruddannelsen og de fire studielinjer på kandidatuddannelsen er nedenfor angivet et par eksempler fra den virkelige verden.

 

OBS: Bemærk at nedenstående eksempler er professionelle projekter, som varetages af DTU’s ansatte forskere og ph.d.-studerende. Man skal derfor ikke regne med at kunne deltage i sådanne projekter under sin uddannelse.

OBS: Bemærk at nedenstående eksempler er professionelle projekter, som varetages af DTU Spaces fastansatte ingeniører eller ph.d.-studerende. Man skal derfor ikke regne med at kunne deltage i sådanne projekter under sin uddannelse.

Swarm

Swarm er en satellitmission bestående af tre satellitter til udforskning af jordens magnetfelt.

SWARM

Målesystemer
Jordens magnetfelt måles med et vektormagnetometer, som er designet og produceret på DTU. Sensoren fra magnetometeret er bygget sammen med et stjernekamera for at kunne angive retningen af det målte felt. Andre instrumenter måler tyngdefeltsacceleration, plasma parameter samt det elektriske felt.

Databehandling
Målingerne fra de forskellige instrumenter hentes ned til jorden, hvor de bliver kalibreret og sat sammen, så man kan bruge dem. Under kalibreringen omsættes de målte værdier til fysiske størrelser, og ved sammensætning af data skal der tages højde for, hvordan instrumenterne er monteret på satellitten. Denne opgave bliver koordineret af DTU.

Fysisk fortolkning
Magnetfeltsmålingerne indeholder bidrag fra forskellige kilder til Jordens magnetfelt: fra elektriske strømme i jordens kerne, magnetiserede sten i jordskorpen, samt elektriske strømme i den øvre atmosfære. Ved den fysiske modellering af magnetfeltet bliver de forskellige bidrag adskilt og brugt til at øge vores forståelse af de fysiske processer i Jordens indre og dens omgivelse.

Fortsættelse på kandidatuddannelsen
På kandidatuddannelsen kan de studerende blive undervist i opbygning af målesystemer, som fx instrumentpakken på Swarm til måling af jordens magnetfelt. Det er i den forbindelse vigtigt, at man ikke blot har indgående kendskab til det elektriske system (Målesystemer), men også forstår den fysik (Fysisk fortolkning) der er involveret i sensorens omsætning fra magnetfelt til elektrisk signal. Der er også vigtigt, at man forstår, hvordan data fra satellitten sammensættes (Databehandling), og hvordan den bruges til at opnå en bedre forståelse af jordens fysik (Fysisk fortolkning).

Desuden kan de studerende på kandidatuddannelsen blive undervist i jordens fysik og hermed i årsagen til de forskellige bidrag til jordens magnetfelt og hvordan de adskilles, beskrives samt udnyttes til at øge forståelsen af Jordens indre og dens omgivelse. (Fysisk Fortolkning). Det er i den forbindelse vigtig, at man forstår, hvordan man bruger data fx fra Swarm-satellitterne i kombination med andre målinger (Databehandling) til at kunne finde afvigelser, der måske fører til nye opdagelser. Nye opdagelser af den type kræver, at man kan redegøre for præcision og nøjagtighed af instrumenterne (Målesystemer), der er brugt, og at man har kendskab til de fysiske processer som de måler.

Relevant studielinje på kandidatuddannelsen er 'Jordens fysik og ressourcer'.

 

TAPAS

TAPAS er en udviklingsplatform placeret i og omkring Århus havn til forbedring data fra globale satellitbaserede navigationssystemer som GPS og Galileo m.fl. (GNSS). Med systemet kan man opnå en nøjagtighed på få centimeter i forhold til gængse GNSS-systemer, der typisk har en nøjagtighed på nogle meter.

TAPAS

Målesystemer
TAPAS består af et netværk af 11 referencestationer, som er udstyret med højpræcisions geodætisk GNSS-modtager samt udstyr til at videresende positionssignalerne til brugerne. Systemet er defineret og implementeret af DTU og drives nu som et forskningsprojekt.

Databehandling
Ved at anvende referencestationer med en meget nøjagtig registreret position, er det muligt at beregne og korrigere fejlen fra forstyrrelser af signalerne fra GNSS-satellitterne. Derigennem kan man opnå en nøjagtig positionering på få centimeter. Referencestationerne sender deres informationer via en cloud-løsning til en central server, der beregner korrektioner, som brugeren kan hente via internettet.

Fysisk fortolkning
Signalerne fra GNSS-satellitterne bliver forstyrret af de forskellige lag i jordens atmosfærer, hvilket sætter en naturlig begrænsning på præcisionen af positionsbestemmelse fra disse. Med TAPAS kan man korrigere for disse fejl, da systemet et jordbaseret og afstanden til referencesenderene er meget kortere.

Fortsættelse på kandidatuddannelsen
De studerende undervises i kurser på kandidatuddannelsen i hvordan positionssignalerne udsendes fra GNSS, og hvordan man ved triangulering kan bestemme tid og position af modtageren på jorden (Databehandling). Signalerne hentes ned til jorden ved hjælp af antenner, som de studerende har mulighed for at arbejde med (Målesystemer). Vekselvirkningen mellem de elektromagnetiske bølger, som bærer positionssignalet og atmosfæren (Fysiske fortolkning), afbøjer signalerne og giver en lille tidsforsinkelse og dermed en fejl i positionsbestemmelsen. Positionssignalerne er baseret på en absolut tid, som sendes med en avanceret modulation for at korrigere for fejl og tidsforsinkelser på dens vej til jorden (Målesystemer) og signalbehandling af den type er en del af uddannelsen.

Relevant studielinje på kandidatuddannelsen er 'Kortlægning og navigation'.

 

Is- og geodynamik med flydata

DTU er førende inden for opmåling med fly af diverse is- og geodynamiske forhold på de Artiske og Antarktiske områder. Flykampagnernes målinger bruges fx til at forbedre forståelsen af, hvad nyere radar-satellitter som CryoSat, AltiKa og Sentinel-3 rent faktisk måler ude over havisen og indlandsisen. På den måde kan målingerne blive endnu mere præcise i fremtiden.

Fly

Målesystemer
Arbejdet er foregået under vanskelige arktiske forhold, som kræver god logistik og det er vigtig at instrumenterne fungerer under de ekstreme temperaturforhold og under de vibrationsforhold, som flyet byder. Instrumenteringen består typisk af laserranger til måling at landskabshøjde, radarer fx til måling af is-tykkelse i de arktiske områder, gravimetre til måling af variationer i jorden tyngdekraft og magnetometre til kortlægning af jordens magnetfelt.

Databehandling
De store mængder af flydata skal bearbejdes og struktureres. Målinger af fx landskabshøjde (altimetri) skal korrigeres for flyhøjde og den vinkel flyet har til jorden. Samtidig skal data tidsstemples og sammenholdes med hvor højdemålingen blev foretaget på jorden.

Fysiske fortolkning
Den globale opvarmning får indlandsisen og isen på Arktis og Antarktis til at smelte. DTU er stærkt involveret i forskning omkring kryosfæren (den del af jorden, som er dækket af is). Forskningen er delvist baseret på målinger fra satellitter og fly men også in situ målinger på Antartisk og Arktis. Målet er at forstå mekanismerne i jordens klima bedre og fx kunne forudsige acceleration af issmeltning ved hjælp af bedre klimamodeller.

Fortsættelse på kandidatuddannelsen
På kandidatuddannelsen undervises de studerende bl.a. i kryosfæren og hydrosfæren, som er basis for mange af de klimamodeller, der findes i dag (Fysisk fortolkning). Der er kurser, der viser, hvordan man fra billeder med fly kan lave geografiske kort (Databehandling) og andre kurser, hvor man undervises i radarteknologi (Målesystemer), som fx kan bruges på flykampagnerne beskrevet ovenfor.

Relevante studielinjer på kandidatuddannelsen er 'Miljø- og kIimaovervågning' og 'Kortlægning og navigation'.

 

Satellitovervågning af Jorden

EU og ESA er i gang med at opbygge et system af satellitter, Sentineller, i programmet Copernicus til overvågning og kortlægning af en lang række geofysiske og biologiske parametre på Jorden. DTU deltager i udvikling af nye metoder til bestemmelse af disse parametre, bl.a. på grundlag af avancerede flybaserede målinger.

Overvågning af Jorden

Målesystemer
Når man udvikler nye metoder til anvendelse af satellitdata er det ofte nødvendigt at baserede denne udvikling på målinger fra avancerede flybaserede sensorer, der anvendes til at simulere de kommende satellitdata eller til at validere (checke) de opnåede resultater fra satellitmålingerne.

Databehandling
Data fra sensorer skal korrigeres for systemeffekter (kalibreres) og de skal refereres til Jordoverfladen. Der er ofte tale om store datamængder der skal behandles og struktureres. Ofte benyttede metoder til databehandlingen omfatter billedbehandling, kunstig intelligens og neurale netværk. Data fra forskellige typer af sensorer skal kombineres, fx fra radarsensorer, optiske kameraer og infrarøde sensorer.

Fysisk fortolkning
For at uddrage nyttig information fra satellitmålingerne skal disse kombineres med fysiske modeller for de geofysiske eller biologiske parametre, der ønskes kortlagt. Det kan fx dreje sig om hydrologiske modeller, hvis det er vandressourcer, der skal kortlægges. Fysiske modeller (elektromagnetiske) kan anvendes til at modellere fx radarsignalers vekselvirkning med de fysiske objekter på Jorden, og dermed bidrage til forståelse af mulighederne for at måle fysiske parametre for disse objekter.

Fortsættelse på kandidatuddannelsen
På kandidatuddannelsen undervises de studerende i opbygning, design og udvikling af mikrobølgesensorer, dvs. radar og radiometre (Målesystemer), til overvågning og kortlægning, samt data- og billedbehandlingsmetoder til at uddrage information fra de indsamlede data (Databehandling). Der er også kurser der dækker metoder til andre typer af satellitdata, såsom optiske og infrarøde. Her vil de studerende også kunne tage kurser inden for avancerede data- og billedbehandlingsmetoder, fx inden for kunstig intelligens. Anvendelsesområder kan fx være overvågning af havis, isbjerge, skibe, oliespild, havstrømme, landbrugsafgrøder, vandressourcer, skove, jordskælv, gletsjere, landsænkninger, klima, og meget mere. Der vil være mulighed for at tage kurser inden for modellering af parametre, der er vigtige for en del af disse anvendelsesområder (Fysisk Fortolkning).

Opbygning af Copernicus satellitovervågningssystemer har skabt en voksende interessere for at anvende denne mulighed hos myndigheder og virksomheder, og dermed også et voksende behov for ingeniører med kompetencer inden dette felt.

Relevante studielinjer på kandidatuddannelsen er 'Miljø- og kIimaovervågning' og 'Kortlægning og navigation'.

 

NuSTAR

NuSTAR er en NASA-mission, der er designet til at besvare grundlæggende spørgsmål om universet, såsom hvordan sorte huller fordeles gennem kosmos, og hvad styrer de mest ekstreme aktive galakser.

NuSTAR

Målesystemer
DTU har længe arbejdet med udviklingen af spejle, der kan reflektere røntgenstråling ved højere energi end det er muligt for de røntgen-satellitter, der tidligere er blevet opsendt. Dette resulterede i et samarbejde med NASA, der i juni 2012 opsendte NuSTAR satellitten med danske spejle i optikken. På billedet ovenfor ses to røntgenspejle for enden af NuSTAR’s 10m lange mast. Spejlene er monteret sammen med et stjernekamera, som også er leveret fra DTU.

Databehandling
Ud over spejlene har DTU også bidraget til kalibreringsarbejdet og fortolkningen af de videnskabelige data, som satellitten henter ned.

Fysisk fortolkning
Den forbedrede følsomhed ved røntgenstråler med høj energi bliver brugt til at studere aktive galaksekerner, der indeholder massive sorte huller, lokale sorte huller, neutron stjerner, supernovarester og meget andet.

Fortsættelse på kandidatuddannelsen
De studerende undervises på kandidatuddannelse fx i relevante faststoffysiske aspekter - dækkende refleksion og spredning i overflader samt de forskellige former absorption og vekselvirkning i faststof detektorer (Målesystemer). Der er også en gennemgang af analytiske og numeriske metoder til simulering af data fra røntgenteleskoper samt en gennemgang af jordbaseret kalibreringskrav og metoder (dataanalyse). Der er også kurser der viser, hvordan billeder taget med et stjernekamera kan omdannes til en retning i rummet (Målesystemer) og derved bruges til navigation. Med målingerne fra NuStar’s røntgenteleskop kan man undersøge udvikling af sorte huller både i vores egen galakse, Mælkevejen, og i fjerne galakser (Fysisk fortolkning)

Den relevante specialisering på kandidatuddannelsen er 'Udforskning af rummet', hvor der blandt andet er mulighed for at vælge projekter (syntese og speciale) om videnskabelig behandling af NuSTAR-data for at udforske relevante astrofysiske fænomener.