Nå kommer verdens første heis til verdensrommet

To små satellitter og 14 meter wire har forlatt jorda for å teste japanske forskeres visjon: en romheis. I 2050 skal utstyret etter planen avløses av 96 000 kilometer kabel og en romstasjon som går i bane rundt jorda.

EnduroSat/nasa

Med et høyt brøl starter motorene på en H-IIB-rakett i Japan 22. september 2018, og raketten løfter seg fra bakken for å begynne sin fem dager lange reise mot Den internasjonale romstasjonen, ISS.

Om bord er det en spesiell last: minisatellitter på 10x10x27 centimeter som er koblet sammen med en stålkabel på 14 meter.

To uker senere sendes utstyret ut i verdensrommet av astronautene på ISS gjennom en luftsluse, og det går i bane rundt jorda med samme hastighet som ISS, 27 724 km/t.

Satellittene STARS-Me ble sluppet løs fra Den internasjonale romstasjon 6. oktober 2018.

© JAXA/NASA

Etter hvert begynner de to satellitter å rulle stålkabelen langsomt ut mellom seg, slik at de blir skjøvet vekk fra hverandre. Nå er konstruksjonen klar til å det banebrytende oppdraget: å få et fartøy til å kjøre på kabelen fra satellitt til satellitt i vektløs tilstand.

Satellittforsøket er en miniatyrutgave av et mye større prosjekt: en romheis i full skala som før 2050 skal strekke seg fra jorda og 96 000 kilometer ut i verdensrommet. Herfra kan framtidige romferder sendes videre ut i universet – det vil bli mye billigere og enklere enn i dag.

Miniheis baner vei

Forsøket kalles STARS-Me og er utviklet av en gruppe forskere ved Shizuoka-universitetet, sammen med entreprenørbedriften Obayashi i Japan.

Det lille heisfartøyet, Miniature Space Elevator, beveger seg mellom satellittene ved hjelp av en motor som er spent fast på kabelen og bruker friksjon til å skyve seg framover. Fartøyet sender kontinuerlig data om posisjon, tilstand og eventuelle vibrasjoner i kabelen via Bluetooth til en av satellittene, som sender dem videre til forskere nede på bakken. Samtidig blir hver tur filmet av kameraer på de to satellittene.

Miniheisen skal gi forskerne viktig informasjon om belastningen på stålkabelen når det lille fartøyet beveger seg mellom de to satellittene.

I den store romheisen skal kabelen kunne motstå enorme belastninger fordi tyngdekraften vil trekke det nedover mot bakken. Samtidig er kabelen utsatt for en motsattrettet kraft som trekker den øverste delen av kabelen ut mot verdensrommet: sentrifugalkraften.

Hele romheisen skal følge jordas rotasjon om sin egen akse etter samme prinsipp som når en snor med en stein i enden svinges rundt ved at man holder i den andre enden. Hvis snoren ryker, vil sentrifugalkraften få steinen til å fly vekk i en rett linje. Det er samme kraft som trekker romheisen ut mot verdensrommet.

En heis mellom jorda og en motvekt skal følge jordas rotasjon i en geostasjonær bane, slik at den holder seg på samme sted.

Romheis skal stå stille over ekvator

Nederste etasje for romheisen blir en flytende plattform ved ekvator. I den andre enden sitter en motvekt, og mellom de to løper kabelen der romstasjon og heiskapsel er festet.

Hele heisen skal følge jordas rotasjon i en såkalt geostasjonær bane. Fra bakken vil det se ut som om bunnen av heisen står stille, men i virkeligheten beveger den seg gjennom verdensrommet med samme hastighet som roterer rundt seg selv, 1.674,4 km/t.

Plasseringen utnytter sentrifugalkraften fra jordas rotasjon til å slynge heisen utover. Når heisens tyngdepunkt er minimum 35 786 kilometer oppe, utlikner sentrifugalkraften jordas tyngdekraft, slik at kabelen holdes utstrakt og stabil, ellers ville hele heisen falle mot bakken.

Forsøket vil også avsløre samspillet mellom fartøyet og stålkabelen, slik at forskerne kan utvikle de endelige heiskapslene.

Todelte kapsler som henger på hver sin side av kabelen og utlikner hverandres vekt, kan for eksempel senke risikoen for uønskede vibrasjoner i kabelen. En annen mulighet er å bygge kapsler som slutter tett hele veien rundt kabelen. Det er en mer stabil løsning, men den fjerner muligheten for at flere kapsler kan kjøre på kabelen.

Materiale gjenoppliver heis

Ideen om en heis fra jorda til verdensrommet har florert siden slutten av 1800-tallet, men i nesten 100 år virket det urealistisk fordi det ikke fantes materialer som er sterke nok til å bygge heiskabelen av.

I begynnelsen av 1990-tallet skapte forskere karbonnanorør, som består av flate ark av ubrutte kjeder av karbonatomer men sterke bindinger. Strukturen gjør slike rør til det sterkeste kjente materialet, og oppfinnelsen blåste nytt liv i forskningen på romheiser.

Selv om nanomaterialet er en lovende kandidat til å bygge heiskabelen av, har forskerne fortsatt ikke kunnet produsere det i tilstrekkelige mengder – ifølge Obayashi krever romheisen en kabel som veier 7000 tonn.

Forskere ved Shizuoka-universitetet og firmaet Obayashi har bygget satellittene STARS-Me, som skal teste ideen om en romheis. Vi ser satellittene på bordet foran.

© JAXA

Forskerne er heller ikke sikre på hvilken metode som er best egnet til å bygge romheisen. Obayashi har lagt fram en plan der første fase, fram mot 2032, er å bygge av en flytende stasjon på havet ved ekvator og 20 tonn kabel som danner et veldig tynt tårn.

I de følgende 18 årene skal klatrekapsler kjøre mer enn 500 ganger opp til toppen av tårnet og legge til nye segmenter av kabel, helt til det når 96 000 kilometer ut i verdensrommet.

12 500 kilo motvekt trenger romheisen for å holde konstruksjonen stabil.

Det Internasjonale romheiskonsortiet (ISEC), som er en sammenslutning av forskere og ingeniører støttet av blant annet Microsoft, mener derimot at en romheis bør bygges med utgangspunkt i verdensrommet.

Først etableres en stasjon i geostasjonær bane ved hjelp av vanlige romraketter. Herfra etableres kabelen nedover og oppover samtidig, slik at tyngdepunktet holdes konstant. Når kabelen er festet på bakken, kan flere kabler legges til, slik at heisen kan frakte enda mer gods.

Heis presser ned prisen

Hvis romheisen blir en realitet, vil den være en mye billigere transportform til verdensrommet enn raketter.

Raketter består som vanlig av 90 prosent drivstoff, 5 prosent skrog og bare 5 prosent nyttelast, for eksempel astronauter og satellitter. Heisen skal i stedet drives av solenergi, og den vil ha plass til mye mer last.

Obayashi mener at en heiskapsel kan transportere 30 passasjerer til en romstasjon om lag 35 000 kilometer over bakken på 7,5 dager med en fart på 200 km/t.

International Academy of Astronautics utga i 2014 en rapport med en utregning som viser at en romheis kan få prisen per kilo last fra jorda til en romstasjon ned fra omkring 170 000 til om lag 4500 kroner.

Heis er springbrett for romferd

1 / 3

undefined

123

Satellittforsøket skal føre til en romheis som kan frakte gods til en romstasjon minst 35 000 kilometer over bakken. Herfra kan sonder og astronauter sendes videre ut i rommet til en brøkdel av kostnadene ved oppskyting fra bakken.

© Adrian Mann

Langs kabelen kan det også være mange andre stopp enn hovedstasjonen. Det kan for eksempel være en etasje der satellitter kan sendes i en lavere bane rundt jorda. Det kan imøtekomme etterspørselen etter satellittoppskytinger, som er i rask vekst.

En framskrivning fra november 2018 viser at det vil bli sendt opp omkring 330 satellitter i året fram mot 2027 – en tredobling i forhold til de siste ti årene.

En etasje over hovedstasjonen kan utnytte det at transportkapslene akselererer når de kjører opp kabelen på grunn av jordas rotasjon. Farten kan slynge romfarkoster lenger ut i verdensrommet, slik at en romheis blir jordas forpost i verdensrommet. Det gjør at vi kan legge ut på romferder for å utforske solsystemet.

Les også:

Romfart

Nasa finner forsvunnet romfartøy

0 minutter
Eksplosion
Romfart

Video: Alle de mest spektakulære SpaceX-eksplosjonene

1 minutt
Romfart

Verdens kraftigste rakett dundrer mot stjernene

2 minutter
Mest populære

Logg inn

Feil: Ugyldig e-postadresse
Passord er påkrevd
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klikk her

Ny bruker? Få adgang nå!