Nå vil Nasa blåse opp teknologien: Badedyr sender oss til Mars
Romraketter lider av et avgjørende problem: De mangler plass. Men nå har ingeniører skapt oppblåsbare romfartøy og hele Mars-baser som simpelthen pumpes opp når det er bruk for dem. Dermed åpner det seg helt nye muligheter for reiser ut i solsystemet.
En romrakett skytes opp med et tallerkenformet fartøy om bord.
Etter omtrent en time i bane rundt jorden åpnes raketten, og ut faller den runde konstruksjonen som nå har en hastighet på 29 000 km/t.
Luftmotstanden i atmosfæren betyr at fartøyet blir rødglødende på vei ned mot Stillehavet.
Her venter et skip med Nasa-ingeniører i spenning.
Egentlig burde møtet med atmosfæren få det underlige fartøyet til å brenne opp.
Men takket være et ingeniørmessig triks forvandler konstruksjonen seg underveis og plasker uskadet ned i havet, der Nasa-folkene plukker den opp: Fartøyet er oppblåsbart.
Like før det ble koblet fra Atlas V-raketten, fikk det pumpet inn nitrogen slik at det foldet seg ut til nesten femdobbel størrelse og dermed kunne bremse mye raskere på vei ned.
Det er 10. november 2022, og Nasa har for første gang testet et oppblåsbart varmeskjold som er tiltenkt en nøkkelrolle i framtidige romferder.
Hva man kan få til ute i verdensrommet, er begrenset av plassen i romraketten. Verdens romorganisasjoner har ambisjoner om oppdrag i hele solsystemet, men romrakettene har ikke plass til nok materialer – og mennesker – uten at det går på akkord med sikkerheten, særlig i landingsfasen.
Nasas nye, oppblåsbare varmeskjold blir løftet om bord på et skip etter at det har plasket uskadet ned i Stillehavet.
Det problemet løser det oppblåsbare skjoldet, men varmeskjold er ikke det eneste romorganisasjoner og romfartsselskaper vil blåse opp.
Store «rombadedyr» skal også gi husrom til mennesker når vi begynner å kolonisere månen og Mars.
Raketter mangler plass
Oppblåsbar romteknologi som Nasas nye varmeskjold skal løse et problem som har plaget romfartsindustrien siden begynnelsen: den begrensede plassen i romraketter.
Selv de største rakettene har ikke plass til ting som er større enn 4,6 meter i diameter.
Den internasjonale romstasjonen, ISS, er med 108 meter i lengden den største menneskeskapte gjenstanden i verdensrommet, men det krevde mer enn tretti romferder å sette den sammen av mange små moduler.
Varmeskjoldets fibre har 15 ganger styrken til stål.
I prinsippet kan baser på månen og Mars bygges opp på samme måte som ISS, men selv med en ny generasjon av romraketter med større lasterom vil det bli altfor dyrt og komplisert.
Ingeniører jobber derfor blant annet med 3D-printerteknologi slik at vi kan «printe» boligmoduler av de materialene som allerede finnes på andre kloder. Men det krever fortsatt transport av komplisert printerteknologi, og derfor blir også det utfordrende.
En mer effektiv, enkel og pålitelig løsning er oppblåsbare moduler som kan fraktes i sammenbrettet tilstand.
Astronauthjem utfolder seg i verdensrommet
Nasas banebrytende tester av det oppblåsbare varmeskjoldet LOFTID lyktes takket være en smart utforming. Skjoldet består hovedsakelig av hule sylindre flettet av syntetiske fibre som er 15 ganger så sterke som stål.
Fiberkonstruksjonen blir blåst opp med nitrogen fra tanker om bord på raketten slik at skjoldet folder seg ut til nesten femdobbel størrelse.
Oppblåsbart varmeskjold lander mykt
Nasas nye, oppblåsbare varmeskjold overlevde sitt første møte med jordens atmosfære etter at en Atlas V-rakett hadde sendt det ut i verdensrommet.
1 Varmeskjold fylles med nitrogen
125 kilometer over bakken blir varmeskjoldet blåst opp med nitrogen slik at det folder seg ut og går fra 1,3 meter til 6 meter i diameter før det møter atmosfæren i 29 000 km/t.
2 Keramiske fibre tåler varmen
Varmeskjoldet blir varmet opp til 1600 °C på vei ned gjennom atmosfæren. Undersiden er beskyttet av et teppe vevd av keramiske fibre og fôret med isoleringsmateriale slik at skjoldet tåler de høye temperaturene.
3 Skjoldet lander i havet
Farten minker til om lag 800 km/t før fallskjermen foldes ut og bremser varmeskjoldet enda mer. Skjoldet lander stille og rolig i havet, der det blir løftet opp på et skip.
Oppblåsbar teknologi er faktisk allerede testet på Den internasjonale romstasjonen, ISS. Den delvis oppblåsbare modulen Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) har siden 2016 vært tilkoblet stasjonen og gitt ISS-astronautene 16 kubikkmeter ekstra plass.
Suksessen har gitt Nasa blod på tann, og romfartsselskapet Sierra Space har fått i oppgave å utvikle en mye større oppblåsbar rommodul som kalles Large Integrated Flexible Environment (LIFE).
300 kubikkmeter kan astronautene i den oppblåsbare LIFE-modulen fra Sierra Space boltre seg på.
LIFE kan sendes ut i verdensrommet med eksisterende romraketter og blåses opp til en sylinder som er åtte meter i diameter og åtte meter lang. Modulen har plass til fra fire til tolv astronauter og inneholder alt fra sovekabiner til en LED-belyst urtehage.
LIFE er lagd av en lufttett blære av plasttypen uretan omgitt av et materiale som kalles vectran, og som er lett og fem ganger så sterkt som stål. Det elastiske materialet blir knallhardt når det først er blåst opp.
Den oppblåsbare modulen LIFE har plass til opptil tolv mennesker på romferder.
Astronauter flytter etter planen inn i LIFE for første gang i slutten av dette tiåret.
Så blir den private romstasjonen Orbital Reef sendt opp, og planen er at LIFE-modulene skal inngå i stasjonen.
Framtidige Mars-boliger blåses opp
Den østerrikske arkitekten Thomas Herzig har jobbet med oppblåsbar arkitektur i hele karrieren sin, og i samarbeid med ESA har han kommet med en visjon for baser til både månen og Mars.
Basene skal bestå av gjennomsiktig plast slik at beboerne og ikke minst de plantene som skal produsere oksygen og bli til matvarer, kan nyte godt av sollyset.
20 meter i diameter må et varmeskjold være for å beskytte en 20 tonn tung romkapsel som skal lande på Mars.
Taket på modulene skal dekkes av et lag av støv og grus for å beskytte mot stråling og meteoritter.
Sollyset kommer ikke inn rett ovenfra, men skal reflekteres inn i boområdene fra siden via store speilmembraner.
Basen blåses opp på Mars
Arkitekten Thomas Herzig har tegnet oppblåsbare hus kombinert med drivhus der Mars-kolonister kan dyrke frukt og grønnsaker. Plastmoduler rulles ut på overflaten og blåses opp til 450 kvadratmeter store boligenheter.
1 Plastrør er basens ryggrad
Basen er bygd opp av 50 meter lange rør av en robust og gjennomsiktig plasttype som kalles ETFE. De ytterste rørene er til drivhus, de innerste til bosetning. Rørene forsterkes med plastmaterialet dyneema, som gjør det mulig å blåse dem opp.
2 Gruslag beskytter mot stråling
Støv og grus i et tre meter tykt lag skal dekke boområdene. Mars-støvet beskytter beboerne mot skadelig stråling og meteornedslag. Dessuten virker det isolerende slik at det blir lettere å holde varmen.
3 Basen blåses opp
Tyngdekraften på Mars er mye svakere enn på jorden. Så lenge basen pumpes opp til et trykk som svarer til halvparten av det vanlige trykket på jorden, er det nok til å tåle vekten av gruslaget.
4 Lys reflekteres inn i boligen
Direkte sollys på Mars inneholder farlig stråling. Derfor kommer lyset inn i modulene via speilmembraner som bare reflekterer synlig lys, mens den skadelige strålingen fortsetter ned i bakken.
Herzig har tegnet et oppblåsbart habitat på om lag 450 kvadratmeter som kan bygges forholdsvis raskt.
I sammenpakket tilstand er hele konstruksjonen en bare seks meter lang rull. Dermed kan den fraktes til Mars med eksisterende romraketter.
Varmeskjold garanterer myk landing
En ting er å tegne baser. Men før astronauter kan bosette seg på Mars, må de komme helskinnet ned på overflaten.
Det er her Nasas flygende tallerken kommer inn i bildet.
Et romfartøy må ha en fart på rundt 40 000 km/t for å komme fram til Mars, og det er en stor utfordring å få bremset ned fartøyet igjen. Men «luft»motstanden i Mars-atmosfæren kan være til hjelp.
Jo større areal romfartøyet har når det møter atmosfæren, desto større er motstanden og dermed nedbremsingen. Store, oppblåsbare varmeskjold er derfor perfekte til å sikre maksimal motstand og beskytte lasten mot de høye temperaturene på vei ned.
Men Mars-atmosfæren er tynn. Derfor må varmeskjoldet være stort hvis det skal bremse en 20 tonn tung romkapsel nok til at fallskjermer kan ta over mot slutten.
Nasa har regnet seg fram til at varmeskjold må ha en diameter på om lag 20 meter. Og et så stort skjold har en romkapsel bare plass til hvis det kan brettes sammen helt til det skal brukes.
Etter den vellykkede testen av det seks meter store oppblåsbare varmeskjoldet vil Nasa nå begynne utviklingen av større prototyper, og samtidig fortsetter ingeniører, arkitekter og romforskere å utvikle romfartøyer og bomoduler som blåser seg opp når vi trenger det.
Dermed kan verdensrommets nye badedyr gi oss ekstra god plass på romreisene, sikre oss en myk landing på Mars og gi oss husly på overflaten.
Dermed har det blitt mye mer realistisk å oppnå koloniseringen av den røde planeten i løpet av de neste tiårene.