Framtidens romkapsel er klar til avreise

Astronaut Frank Borman går langsomt og med halvveis bøyde bein ned dekket på hangarskipet USS Wasp. Året er 1965, og sammen med kollegaen Jim Lovell har han nettopp landet i Stillehavet etter en vellykket romferd.

Selv om de unge astronautene er i svært god form, har 14 dager i den bare 2,55 kubikkmeter store Gemini-kapselen satt sine spor.

I dag – mer enn 50 år etter Bormans og Lovells harde landing i vannet – er reiser i romkapsler fortsatt en krevende affære. Astronauter fraktes i dag fram og tilbake til Den internasjonale romstasjonen (ISS) i den russiske kapselen Sojuz, der tre astronauter så vidt kan klemmes inn.

Men nå står to helt nye og mye mer romslige kapsler klare til å gi astronautene en mer komfortabel tur ut i verdensrommet. De nye fartøyene finner veien til romstasjonen selv, der de kobler seg til uten at besetningen trenger å røre noen instrumenter.

Med store vinduer, bekvemme drakter og trådløst nettverk om bord skal de to kapslene gi astronauter bedre arbeidsvilkår, og på sikt frakte romturister ut i bane rundt jorda.

USA tar igjen Sovjetunionen

I 1961 kunngjorde president John F. Kennedy at en amerikaner ville gå på månen før tiåret var omme. I et heseblesende tempo gikk Nasa i gang med å utvikle de romkapslene som skulle få Kennedys løfte til å gå i oppfyllelse.

Kapslene skulle foreta komplekse manøvrer i verdensrommet, produsere strøm i flere dager og tåle intens varme når de traff jordas atmosfære med nesten 40 000 km/t.

Allerede før Kennedys berømte ord sparket i gang månekappløpet, var Nasa i full sving med å bygge romfarkoster. De første amerikanske romkapslene ble utviklet under Mercury-prosjektet på slutten av 1950-tallet. Mercury-kapselen hadde bare plass til én person og hadde en diameter på bare 1,9 meter.

Målet med prosjektet var ganske enkelt å frakte et menneske ut i verdensrommet før Sovjetunionen klarte det samme. Selv om alle Mercury-oppskytningene var en suksess, varte turene i verdensrommet bare i 15 minutter, og amerikanerne var hele tiden et skritt etter russerne, som sendte kosmonauter ut i bane i flere timer.

Men maktbalansen begynte å endre seg da Nasa i 1961 begynte på neste fase, Gemini-programmet. De nye kapslene hadde plass til to besetningsmedlemmer og skulle gi Nasa og astronautene mer erfaring med å gjennomføre komplekse manøvrer i verdensrommet.

Siden Gemini-kapslene skulle koble seg sammen med andre farkoster som også gikk i bane rundt jorda, var det behov for en kraftig oppgradering av systemene for manøvrering. Ingeniørene installerte åtte rakettdyser, så Gemini-kapselen ble den første som kunne endre bane, ikke bare styre rotasjonen rundt sin egen akse.

På Gemini-romferdene kunne astronautene oppholde seg i verdensrommet i opptil to uker av gangen. Etter hvert fikk de sving på både romvandringer og teknikkene som lot to kapsler møtes i samme bane, med så presis styring av farten at de de sto stille i forhold til hverandre.

Gemini-ferdene brukte det ubemannede fartøyet Agena Target til å øve på disse manøvrene, og til russernes forferdelse gjorde amerikanerne store framskritt.

I mars 1966 – under den sjette bemannede Gemini-ferden, Gemini 8 – skrev amerikanerne seg endelig inn i romalderens rekordbøker da Neil Armstrong og pilot David Scott klarte å foreta den første sammenkoblingen av to romfarkoster som begge gikk i bane rundt jorda.

Apollokapslen avløses av romfly

Erfaringene fra Gemini-prosjektet ble tatt i bruk 16. juli 1969, da Buzz Aldrin, Neil Armstrong og Michael Collins ble sendt av gårde mot månen.

Månelandingen og Apollo- romferdene ble en enorm suksess og etterlot ingen tvil om at USA nå dominerte romfarten. Etter seks vellykkede landinger stanset Nasa programmet og vendte blikket mot å skape et romfartøy som kunne gjenbrukes, slik at romreiser kunne bli billigere.

Se romkapsel treffe bakken etter 3 kilometers fall:

Ideen om et romfly med vinger hadde eksistert hos Nasa nesten like lenge som organisasjonen selv. En av de store utfordringene var at et aerodynamisk fartøy ville oppnå en altfor høy fart på vei gjennom jordas atmosfære.

Det var derfor Nasas kapsler var utformet som en avskåret kjegle. Denne formen bremset fartøyet nok til at et varmeskjold kunne motstå den glovarme plasmaen av sammenpressede luftmolekyler som skapes foran et fartøy som kommer inn i atmosfæren med en så høy fart.

Etter hvert fant Nasas ingeniører likevel løsninger på de aerodynamiske problemene, og 12. april 1981 lettet verdens første gjenbrukbare romfartøy – den ikoniske romfergen.

Når den kom inn i atmosfæren, hevet romfergen nesen 40 grader, slik at den brede undersiden traff lufta først og tok imot varmen. Bunnen var kledt med 35 000 fliser av et isolerende materiale som bestod av 90 prosent luft.

De hindret at varmen fra plasmaen forplantet seg inn mot romfergens sårbare aluminiumsskrog. Dessverre var flisene årsaken til at romfergen aldri ble noe billig fartøy. Mellom hver tur måtte hver av platene etterses manuelt, og de gikk i stykker eller falt av mye oftere enn Nasa opprinnelig hadde trodd.

En skadet plate kostet sju astronauter livet da Columbia-romfergen gikk i oppløsning på vei gjennom atmosfæren i 2003.

Private selskaper tar ledelsen

Siden romfergene gikk av med pensjon i 2011, har ikke Nasa hatt noe et fartøy som har kunnet frakte astronauter til og fra ISS. Derfor har de i mer enn ni år sendt astronauter til Kasakhstan for å bli sendt opp til ISS om bord på Sojuz-kapsler – som ble tegnet på 1960-tallet.

I over ti år har Nasa derfor gitt selskapene Boeing og SpaceX penger til å bygge og teste den neste generasjonen av romkapsler. Det har blitt til fartøyene CST-100 Starliner og Crew Dragon, som nå endelig er klare til å lette med passasjerer om bord.

Akkurat som romfergen er de to nye kapslene utviklet med gjenbruk for øye, men i motsetning til romflyet har de gått tilbake til den mer kjente formen som en avskåret kjegle, noe som gjør det mye tryggere for astronautene å ta plass i kabinen.

Varmeskjoldet til Crew Dragon, utviklet av SpaceX, er laget fra ett stykke av materialet PICA-X. Det er utviklet for å smelte under nedstigningen i atmosfæren og dermed ta mye av varmen med seg. Men når det ytterste laget av skjoldet forkulles, endres materialets egenskaper, og på samme måte som romfergens fliser blir det ekstremt isolerende og beskytter dermed kapselen mot varmen.

Skjoldet kan brukes mange ganger og er raskere og billigere å skifte ut enn de tusenvis av individuelle flisene på rom fergen.

Dessuten kan Crew Dragon-kapselen – i motsetning til romfergen – også bringes i sikkerhet hvis løfteraketten under den plutselig skulle eksplodere. Plassert i kapselens yttervegger sitter 18 rakettmotorer som kan starte på brøkdelen av et sekund og skyte kapselen vekk fra raketten med 160 km/t i løpet av 1,2 sekunder.

Motorene bruker såkalte hypergolske kjemikalier som antenner spontant når de kommer i kontakt med hverandre, slik at astronautene kan stole på at de alltid vil starte.

CrewDragon bestod en viktig prøve da den – uten mennesker om bord – ble sendt opp 2. mars 2019 og koblet seg automatisk til ISS bare et døgn senere. En av astronautene om bord på romstasjonen, Anne McClain, omtalte det som begynnelsen av en ny tidsalder for romfarten. Nesten en uke senere landet kapselen i Atlanterhavet etter å ha klart turen ned gjennom atmosfæren uten problemer.

Nasas andre nye fartøy, Boeings CST-100 Starliner, har også bestått en lang rekke tester, og den romslige kapselen byr også på en lang rekke forbedringer, som både gjør den lettere å gjenbruke og sikrere å fly i.

Denne kapselen er montert kun med bolter – det finnes ikke en eneste sveisesøm i hele konstruksjonen, noe som eliminerer en kilde til svake punkter.

Romkapsler opplever voldsom belastning både under reisen gjennom atmosfæren og i vakuumet i verdensrommet, så selv en mikroskopisk sprekk kan bli dødelig. Derfor har Boeings ingeniører gjort fartøyet tryggere og lettere å gjenbruke – kapselen tåler ti turer til og fra ISS uten omfattende vedlikehold.

Kapsel blir romtaxi for turister

Driftssikkerheten av de nye farkostene vil være med på å presse prisen for en billett til verdensrommet nedover. Begge firmaene forventer at prisen for et sete om bord på en av de to nye kapslene vil komme så langt ned at selv privatpersoner kan få råd til en plass om bord. I første omgang har de to kapslene barbert 28 prosent av prisen Nasa betaler per billett.

Derfor har firmaene også fått mulighet til å ta hensyn til komfort og underholdning. I Crew Dragon-kapselen er det hele fire store vinduer, slik at passasjerer kan følge himmelen mens den går fra blå til svart og iaktta planetens krumming under dem.

I Starliner-kapselen er kabinen utstyrt med trådløst internett, slik at kommende romturister kan underholde seg selv på reisen opp til ISS, som kan vare i flere dager. Uansett om de reiser for egen del eller fordi de er på jobb, blir turen til verdensrommet nå mye mer behagelig.