Arkiv for Romfart

Gjør romstasjonen til et interplanetarisk romskip

Det er den interessante oppfordringen som framsettes i et stykke av romfartsskribenten Michael Benson i Washington Post. Benson har gode argumenter: den internasjonale romstasjonen (ISS) er et fabelaktig stykke ingeniørkunst, med over 400 kubikkmeter bovolum, 10 moduler som kan brukes til et bredt spekter av vitenskapelige forsøk og alle de fasiliteter som trengs for å holde fem astronauter i live i måneder og år av gangen.

Problemet er at denne forskningsstasjonen, som har en foreløpig prislapp på 156 milliarder dollar, ikke på langt nær lever opp til sitt potensiale. Det kommer langt mindre innovativ forskning ut av de mange modulene, og Benson mener at mye av det man ønsker å finne ut om vektløshet i lange perioder allerede er besvart av sovjeterne. Ikke nok med det: når romfergen pensjoneres i 2010, kommer USA til å bruke mesteparten av sine ressurser på Constellation-prosjektet, hvis mål er Månen og fjernere kloder.

Om kineserne kaster seg inn i et nytt kappløp mot Månen, kommer ISS, parkert som den er i lav jordbane, til å virke regelrett irrelevant. Hvilket er synd, da stasjonen allerede har mye av det som trengs for å forvandle den til et interplanetarisk romskip. I tillegg til leveområder, vitenskapelig utstyr og en energikilde, har ISS også tilkoblingspunkter for raketter (den må med jevne mellomrom skyves opp i høyere bane, for å motvirke virkningen av luftmotstanden). ISS kunne gå i bane rundt Mars istedenfor Jorda.

Som en del av Constellation-prosjektet skal man utvikle nye, store bæreraketter, og disse vil kunne løfte opp et rakettsystem som kan drive ISS opp fra lav jordbane og ut i Solsystemet. Michael Benson innrømmer at sjansene for at en slik plan skal realiseres er små. NASA-byråkratiet er ikke kjent for sin fleksibilitet, og Benson etterlyser en politisk leder som både innser den vitenskapelige verdien og symbolverdien av å forvandle International Space Station til Interplanetary Space Ship.

Share/Bookmark

Hvorfor må vi bruke Apollo-teknologi i 2020?

Science Daily melder at NASA har gjennomført en vellykket serie av prøver med rakettmotoren J-2X. J-2X er en kjemisk rakett som brenner flytende hydrogen og oksygen, og er tenkt å være drivmotor i de øvre trinnene på Ares I, en sentral bæreraketter i det bemannede romprogrammet Constellation. J-2X er også tenkt brukt i transportskipet Ares V, som er nødvendig for å landsette mennesker på Månen igjen innen 2020.

J-2X er en videreføring av J-2, motoren som drev andretrinnet på den legendariske bæreraketten Saturn V. I de nylig gjennomførte prøvene ble det også brukt mer enn 30 år gamle komponenter fra Saturn-motorer, noe som understreker i hvilken grad de nye amerikanske måneplanene slekter på Apollo-programmet (at romskipene Orion og Apollo ligner hverandre, er åpenbart).

At det er slik, skyldes til en viss grad manglende politisk vilje til å satse på interplanetariske reiser. Etter at romkappløpet mot Månen var avgjort i USAs favør, valgte begge supermakter å satse på bemannede ferder til lav jordbane. Men det er også tekniske årsaker til at kjemiske raketter fremdeles er vårt eneste alternativ. De to andre raketteknologiene vi har studert siden den gang, kan simpelthen ikke brukes på ferden gjennom Jordas atmosfære.

Ioneraketter bruker ladde elektriske partikler som drivgass, og er svært effektive. Men skyvkraften er svært lav – den måles i millinewton, mens skykraften til J-2X måles i kilonewton – og ioneraketter er derfor ute av stand til å løfte nyttelast ut av Jordas atmosfære. En tid ble også atomdrevne raketter set på som en mulighet. I teorien kunne de gi høy skyvkraft og doble effektiviteten til raketter av typen J-2. Men NASAs NERVA-prosjekt ble skrinlagt på 1970-tallet, blant annet på grunn av faren for radioaktiv forurensing.

I et femtiårsperspektiv er romheisen vårt beste håp om å erstatte kjemiske raketter på ferden opp gjennom atmosfæren. Om vi får til å senke en kabel fra geostasjonær bane rundt Jorda, får vi også et godt utgangspunkt for ferder til Månen og planetene. Men selve reisene må fremdeles gjennomføres med raketter. Romheisen vil ikke gjøre det mulig å lande på Mars – til det trenger vi raketter. Kan hende vil atomrakettmotorer en dag få en ny sjanse, men inntil videre er det trygt å anta at det blir en nær slektning av den effektive J-2 som også bringer de første menneskene trygt ned på den røde planet.

Vellykket test av løftesystem for romheisen

Vel, det kommer kanskje litt an på øynene som ser. Tanken bak romheisen er at man skal senke en kabel ned fra geostasjonær bane – kretsløpet 36 000 kilometer over ekvator hvor man idag plasserer TV-satellitter – for å kunne sende nyttelast og passasjerer opp og ned i en heisliknende kabin. I denne testen, utført av selskapet Liftport, var det tenkt at mini-heiskabinen skulle klatre 1,6 kilometer langs et bånd opp til en ballong. Isteden måtte man nøye seg med en oppstigning på drøyt 300 meter.

Årsaken var i dette tilfellet at båndet etter krav fra amerikanske luftfartsmyndigheter måtte dekkes med en varselfarge, som viste seg å svekke båndet. Men forsøket viser at romheisen, som er et ingeniørmessig elegant konsept, kommer til å støte på en rekke uventede problemer under utviklingen. Noen av de viktigste utfordringene vi kjenner til i dag:

  • Utvikle et kabelmateriale som er sterkt nok. Alle kjente metaller og konvensjonelle materialer vil ryke under sin egen vekt. For øyeblikket er karbonnanorør den mest lovende kandidaten, men man vet ikke hvordan vi skal produsere titusenvis av kilometer av stoffet ute i verdensrommet.
  • Finne en passende energikilde til heismotoren. Kabinen kan ikke hales opp og ned med kabler, og strømførende ledninger er ikke aktuelle (se punktet over), for øyeblikket drøftes bl.a. muligheten av å bruke laserstråler.
  • Hindre at heiskabelen settes i svingninger av gravitasjonspåvirkning fra Månen og Sola, og solvinden. Nyere forskning tyder på at det kan bli et alvorlig problem.
  • Beskytte passasjerene mot stråling under oppstigningen, som vil ta heiskabinen gjennom sterke strålingsbelter mellom 1000 og 20 000 km over ekvator.

I tillegg til dette kommer økonomiske, politiske og juridiske utfordringer. Alt i alt gjør dette at sjansen for at romheisen er i drift i 2050, i beste fall er moderat. Forfatteren Arthur C. Clarke, som med The Fountains of Paradise skrev en utmerket roman om romheisen, legger handlingen til midten av det 22. århundre. Det virker temmelig realistisk idag. Dessverre, da romheisen er den eneste løsningen om man vil åpne verdensrommet for omfattende utforsking og kolonisering.

Asteroidene kan være mer attraktive mål enn Månen

Ifølge tidsskriftet Aviation Week arbeides det nå i det stille med alternativer til Bush-administrasjonens visjoner for USAs framtid i rommet. Det er fremdeles bred støtte til utviklingen av romfartøyet Orion og bæreraketten Ares V, men mange romforskere ønsker å se et annet mål for disse fartøyene enn Månen, for om mulig å komme raskere til Mars. Robert Farquhar sier det slik:

It’s becoming painfully obvious that the Moon is not a stepping-stone for manned Mars operations but is instead a stumbling block.

Istedenfor å utvikle månelandingsfartøyet Altair og bemannete månebaser som har begrenset relevans for en ferd til Mars, ønsker Farquhar med kolleger å satse på romferder til jordnære asteroider. Det er flere fordeler med slike romferder: de vil gi helt genuint ny kunnskap om solsystemet, de vil gi erfaring med ferder langt utenfor Månen, de kan komme til nytte om en asteroide havner på kollisjonskurs, og – ikke minst – de er mer inspirerende enn en gjentakelse av Apollo-programmet vil være.


Konsepttegning av Orion-fartøyet i bane rundt månen (kilde: NASA)

Både Orion-fartøyet og bærerakettene kan utvikles som idag, men istedenfor å landsette mennesker på Månen i 2019, foreslås det en ferd til et av Lagrange-punktene som omgir Jorda. Dette er områder i rommet hvor et romskip kan oppholde seg i lengre tid uten å måtte justere kursen og forbrenne drivstoff, og det er også til et slikt område NASA planlegger å sende James Webb Space Telescope (JWST) i 2013. NASA har nå lagt til et tilkoblingspunkt for Orion på JWST, noe som tyder på at man holder mulighetene åpne for reparasjonsferder.

Ny amerikansk plan: til Mars i 2031

Romorganisasjonen NASA har sluppet en rapport som skisserer opp hvordan en framtidig ferd til Mars kan ta seg ut, melder BBC. Mars-ferden er en videreføring av det nye måneprogrammet Constellation, som ble kunngjort av president Bush i 2004. Ferden vil starte med fire oppskytninger av den kommende bæreraketten Ares V, som frakter elementene i det som tilsammen blir et 400 tonn tungt interplanetarisk romskip. Om skipet legger ut i februar 2031, vil det bruke sju måneder på ferden til Mars, hvoretter astronautene tilbringer opptil 16 måneder på planetens overflate før de vender tilbake til Jorda.

chronique-mars.jpg

Det er altså snakk om at astronautene kan tilbringe over to og et halvt år borte fra Jorda, noe som krever en ekstrem grad av selvforsynthet: både mat, vann og oksygen skal kunne produseres under ferden. Tidligere planer har tatt utgangspunkt i at astronautene tar med seg alt de trenger på ferden, ifølge denne planen skal utstyr og boligseksjon bli sendt avgårde i henholdvis 2028 og 2029. Slik kan man forsikre seg om at alt fungerer som det skal før astronautene ankommer.

Her har NASA sannsynligvis hentet inspirasjon fra prosjektet “Mars Direct“, som under ledelse av Robert Zubrin har tatt til orde for å bruke kjent teknologi , spre landingen over flere romferder og utnytte planetens egne ressurser ved f.eks. å lage oksygen og vann fra underjordisk is. På denne måten kan sikkerheten bli bedre, samtidig som man legger grunnlaget for en fast bosetning på Mars. Men et kjerneelement i “Mars Direct” er nettopp at man ikke går omveien om Månen, og kritikere mener at en ny månesatsing kan bli en økonomisk og teknologisk blindgate.

For at en Mars-ferd skal bli en realitet må to hovedproblemer løses: man må klare å holde kostnadene nede (det er urealistisk å tro at et prosjekt til fire-fem hundre milliarder dollar vil overleve i det politiske systemet), og man må redusere faren for stråleskader. Verken underveis eller vel nede på Mars vil astronautene være godt beskyttet mot kosmisk stråling eller kraftige utbrudd på Sola, og derfor må både romskipet og boligseksjonen være konstruert med strålesikre “tilfluktsrom”. Skal mennesker bosette seg på Mars, må de sannsynligvis bo under bakken.