Den 2. september 2018, 13 km over Andesbjergene, sidder Jim Payne og Tim Gardner, to piloter, i svæveflyet Perlan II.
Et propelfly har løftet det 500 kg lette svævefly fra jorden, men slipper nu Perlan II, som klatrer videre op på vinden.
Perlan II har et vingefang på 25 meter og er lavet til maksimal opdrift ved at surfe på varme luftstrømme fra bjergene.
De varme strømme skubber flyet forbi den såkaldte Armstrong-linje ved 19,2 km. Atmosfæren er nu så tynd, at blodet i kroppen ville koge, hvis ikke det var for flyets trykkammer.
Fem timer efter takeoff svæver Perlan II 23 km over Jorden, næsten fire kilometer mere end hidtil for et umotoriseret fly.
Kun spionfly og luftballoner har nået samme højder. Perlan II kan svæve på rummets kant og måle hastighed, temperatur og den kemiske opbygning af vindene uden forurening fra en benzindreven flymotor.
Målingerne vil give forskerne ny viden om fænomener i stratosfæren og dermed lære os nyt om vejr og klimaforandringer – og måske hjælpe menneskeheden med at erobre luftrummet på Mars.
Bjergbølger banede vej for rekord
I mange år troede flyingeniører, at svævefly umuligt kunne nå højere end 15 kilometer op i atmosfæren, fordi varm luft normalt stopper med at stige til vejrs ved denne grænse.
NASA-testpiloten Einar Enevoldson ville det anderledes.
I 1990’erne begyndte han stålsat at undersøge de såkaldte bjergbølger, som opstår, når varme tæt på jorden opvarmer luft på bjergsider.
Bølgerne danner en særlig kraftig opvind, når den polare jetstrøm og den polare hvirvelstrøm smelter sammen.
Enevoldson fandt ud af, at bølgerne kan nå hele 39 kilometer op i atmosfæren – altså mere end dobbelt så højt, som man hidtil havde troet.
I 2006 skabte Enevoldson og flyentusiasten Steve Fossett så flyhistorie. De slog højderekorden ved at glide gennem luften svimlende 15.544 m over Andesbjergene i Argentina ombord på svæveflyet Perlan I.
Bjergbølge skyder svævefly ud i stratosfæren
Få dage om året slår to mægtige luftstrømme kræfterne sammen i Andesbjergene og danner en 30 kilometer høj bølge af vind, der kan løfte svæveflyet Perlan II langt op i stratosfæren.
Luftstrømme møder bjerg
Om sommeren blæser den polare jetstrøm samtidig med den polare hvirvelstrøm over Andesbjergene i Argentina. Når de to luftstrømme passerer et bjerg i henholdsvis 10 og 30 kilometers højde, tvinges luften opad af bjergtoppen, hvor den afkøles med én grad pr. 100 meter og danner skyer og nedbør.
Tør luft synker mod jorden
Når luften passerer bjergtoppen, er den tørret ud og derfor blevet tungere. Tyngdekraften hiver den nedad. Varmen tæt på jorden opvarmer nu luften, så den begynder at stige til vejrs som en såkaldt bjergbølge.
Varm luft sender kraftige bølger op i stratosfæren
Perlan II bliver løftet 12 km op af et slæbefly, hvorefter det klatrer videre ved hjælp af bjergbølgen. Bølgen vokser sig kraftigere på vej op, fordi både tryk og omkringliggende vindstyrke falder gradvist.
Svævefly skal måle vejr og ozon
At flyve i stratosfæren er lidt af et vovestykke med vindhastigheder på 400 km/t og de kraftige bjergbølger, som kan kaste fly ud i hurtige dyk og farlige spin.
Turen med Perlan I endte da også med, at piloterne udløste en nødfaldskærm.
Fly kan til gengæld andet og mere end vejrballoner og satellitter, som siden 1970’erne har været forskernes primære måleredskaber i stratosfæren.
Vejrballoner er ubemandede og svære at styre, mens satellitterne ikke kan kortlægge stratosfæren på lige så nært hold som fly.
Bemandede jetfly har før fløjet endnu længere op end Perlan II, men deres høje hastighed og store udledning af benzinos gør det praktisk talt umuligt at lave præcise målinger i stratosfæren.
Forskere kan derimod med Perlan II lave en kontrolleret udforskning ved hjælp af sensorer på svæveflyet, som kan måle luftfugtigheden, trykket og temperaturerne i stratosfæren.
I mange år mente meteorologerne, at vejret kun blev skabt i troposfæren, luftlaget, som går fra jordoverfladen til stratosfæren i 15 kilometers højde.
I dag ved vi, at det, der sker i stratosfæren, forplanter sig nedad.
I stratosfæren blæser den polare hvirvelstrøm, en hvirvelstrøm af vestenvinde, i ring rundt om polområdet over Canada, Sibirien og Skandinavien.
Hvirvelstrømmen understøtter jetstrømmene, som blæser længere nede i atmosfæren.
Den polare hvirvelstrøm kan omvendt blive påvirket af rossbybølger fra troposfæren. Bølgerne skabes af Jordens rotation og forskellen mellem land- og havområder.
Bølgerne stiger op og kan nedbryde den polare hvirvelstrøm, hvilket svækker jetstrømmene i troposfæren og giver plads til, at varm luft kan blæse langt mod nord, mens kold luft blæser langt sydpå.
Perlan II’s udforskning af vind, temperatur og kemi i stratosfæren kan give forskere indblik i disse fænomener, der er med til at lave vejret på Jorden.
Dén viden kan blive afgørende for langtidsvejrforudsigelser. Det gælder især i Nord- og Vesteuropa, hvor sammenhængen mellem stratosfære og troposfære ser ud til at være særlig stærk.
Det revolutionerende svævefly skal ikke kun gøre os klogere på vejret, men også måle ozon i stratosfæren.
Målingerne skal undersøge de huller i ozonlaget, som er skabt af årtiers udledning af drivhusgasser, som splitter ozonmolekyler ad ved kontakt.
Nogle af de største syndere blev brugt i blandt andet køleskabe indtil 1987, hvor lande verden over blev enige om at udfase gasserne. Perlan II skal dokumentere, i hvor høj grad ozonlaget er ved at hele sig selv.
Svævefly skal udforske ozonlaget
I stratosfæren er ozonlaget, der beskytter Jorden mod Solens uv-stråler, men årtiers udledning af farlige kemikalier har skabt huller i laget og medvirket til den globale opvarmning. Ny forskning viste i 2016, at hullerne i ozonlaget er ved at heles flere steder, men for at være sikre vil forskere måle den præcise andel af ozon i luften. Den opgave skal Perlan 2 forsøge at løse gennem målinger i 20 kilometers højde, hvor 90 pct. af luften består af ozon.
Stratosfære (15-50 kilometer)
90 procent af ozonlaget findes i stratosfæren, i 20 kilometers højde.
Troposfære (0-15 kilometer)
Den nederste del af atmosfæren. Her flyver bl.a. passagerfly.
Jordoverfladen
De UV-stråler, som trænger igennem det beskyttende ozonlag, når ned til Jorden.
Næste stop er Mars
Perlan II svæver, hvor luften er 97 procent tyndere end normalt, og temperaturerne når minus 70 grader. Omtrent de samme atmosfæriske forhold findes på Mars.
På den røde planet er atmosfæren iltfattig, hvilket gør det umuligt at flyve med forbrændingsmotorer, men Perlan II har vist, at vi kan svæve over store afstande under lignende forhold.
Langdistancetransport bliver afgørende, hvis vi skal udforske Mars og slå os ned flere steder på planeten.
Her på Jorden fortsætter Perlan II den svævende udforskning af de allerhøjeste luftlag.
Piloterne Jim Payne og Tim Gardner vil allerede næste år prøve at slå deres egen højderekord og nå op i utrolige 27 kilometers højde på ryggen af de vilde bjergbølger.