Raket og maanen

Nå drar vi til månen for å bli

Nasas nye månerakett er nå klar til oppskyting. Oppgaven blir å sende av gårde fartøyet Orion som en siste test før bemannede romferder. Etter femti års fravær er USA fast bestemt på å vende tilbake til månen – denne gangen for å bli.

Nasas nye månerakett er nå klar til oppskyting. Oppgaven blir å sende av gårde fartøyet Orion som en siste test før bemannede romferder. Etter femti års fravær er USA fast bestemt på å vende tilbake til månen – denne gangen for å bli.

NASA/Shutterstock

Et infernalsk bråk bryter stillheten ved den ellers fredelige Pearl River på grensen mellom Mississippi og Louisiana. Fire store rakettmotorer har blitt antent, og eksos med en temperatur på 3300 grader farer ut av rakettdysene med 13 ganger lydens hastighet.

I løpet av åtte minutter sluker motorene mer enn to millioner liter drivstoff. Imens sprøytes ti millioner liter vann ut i flammegraven under dem for å ta opp og uskadeliggjøre den ekstreme varmen og dempe bråket. Hvis ikke motorene hadde vært boltet godt fast, ville hele det 65 meter høye rakettrinnet fare oppover mot himmelen.

Men raketten skal ingen steder i denne omgang, for det er bare en test – en siste grundig test av det rakettrinnet som skal utgjøre mesteparten av Nasas mektige månerakett Space Launch System (SLS). Om få måneder sendes SLS opp for første gang, og hvis alt går bra, kommer den dyrebare lasten, romfartøyet Orion, i bane rundt månen.

Prosjektet kalles Artemis I, og det utgjør startskuddet til Nasas største satsing på 2020-tallet: å ta det neste store spranget for menneskeheten og vende tilbake til månen – ikke bare på et kort besøk, men for å etablere en fast base og en romstasjon.

Raketaffyring

Når det blir alvor, vil raketten SLS i løpet av åtte minutter bringe månefartøyet Orion i bane 157 kilometer over jordens overflate.

© NASA

Første oppskyting er ubemannet, men om et par år skal astronauter ta en tur rundt månen med Artemis II, og med Artemis III skal mennesker bringes trygt ned på overflaten for første gang siden 1972.

Den gangen het prosjektet Apollo, og i den greske mytologien er Artemis Apollos tvillingsøster – derav navnet på det nye prosjektet.

Om få år vil det lyde: «One small step for a woman ...»

Inntil videre har det vært forbeholdt hvite menn å gå rundt på månen, men det vil endre seg med Artemis III. Da vil den første kvinnen og det første ikke-hvite mennesket sette sin fot på månen.

SLS er historiens kraftigste rakett

Selv i en tid der mennesker rutinemessig sendes opp til Den internasjonale romstasjonen, er oppgaven monumental. Romstasjonen går i bane rundt jorden i en beskjeden høyde – om lag 420 kilometer – mens månen er nesten tusen ganger så langt unna.

Turen kan ikke foregå med eksisterende romraketter eller romfartøy – det kreves nytt og kraftigere utstyr. Derfor er Nasa i full gang med å bygge den kraftigste romraketten som noen gang har eksistert. SLS kan overvinne tyngdekraften fra jorden og sende fire astronauter av gårde med en så høy hastighet at de kommer helt fram til månen.

Den 98 meter høye måneraketten letter fra avfyringsrampe 39B ved Kennedy Space Center i Florida, like ved atlanterhavskysten. Ved avgang er den fylt opp med om lag 1000 tonn flytende drivstoff.

NASA-raket
© NASA

1. Drivstoffraketter leverer to minutters turbo

Når nedtellingen kommer ned på 0, antennes de fire motorene på det første rakettrinnet og de to motorene på drivstoffrakettene. På bare to minutter når raketten en høyde på 45 kilometer, der de to drivstoffrakettene brenner ut og kobles fra.

NASA-raket
© NASA

2. Første trinn får Orion ut i verdensrommet

Etter åtte minutter går det første rakettrinnet også tomt for drivstoff. Nå har raketten kommet 157 kilometer opp. Første trinn kobles fra, og selve romfartøyet Orion går sammen med det øverste rakettrinnet i bane rundt jorden.

Rumraket
© NASA

3. Andre trinn gir en siste dytt

Etter en time og 25 minutter har det andre rakettrinnet sendt Orion ut i en avlang bane rundt jorden og gir nå romfartøyet den siste dytten mot månen. Resten av turen må Orion klare seg med sin egen rakettmotor og styreraketter.

Turen til månen blir fantastisk dyr. Nasa regner med at utgiftene til Artemis-programmet kommer på 86 milliarder dollar – ikke så langt fra en billion kroner – ved utgangen av 2025. Og Artemis-programmet slutter ikke med månelandingen, for langt flere romferder er i støpeskjeen.

På litt lengre sikt skal det bygges en internasjonal romstasjon som går i bane rundt månen og fungerer som mellomstasjon for månereisende. Lunar Gateway, som kan oversettes til «Porten til månen», bygges i et samarbeid mellom USA, Europa, Japan og Canada.

Målet er en base på månen

Når Gateway er på plass, skal det etableres en månebase like ved månens sørpol. Her skal astronautene kunne oppholde seg i uker eller måneder mens de samler inn månesteiner, foretar vitenskapelige eksperimenter og drar på oppdagelsesferd i månebiler. Til den tid skal den første europeeren også ha satt sin fot på månen.

Astronauter på maanen

Artemis-programmet er første skritt mot en månebase der astronauter kan oppholde seg i månedsvis slik at den er kontinuerlig bemannet.

© NASA

Tidsplanen ligger ikke helt fast, men nå er alle delene til den ubemannede Artemis I-ferden bygd og fraktet til Kennedy Space Center i Florida, der de holder på å bli montert til en ferdig romrakett som blir 98 meter høy.

Det er også fra Nasas romsenter ved Floridas atlanterhavskyst raketten skal sendes opp, og det blir enten i slutten av 2021 eller begynelsen av 2022.

Prosjektet kan betraktes som den siste avgjørende testen av rakettsystemet, og den må gå helt etter planen hvis ikke hele Artemis-prosjektet skal bli rammet av forsinkelser. Derfor har Nasa det travelt med å teste alle delene i romraketten en siste gang før oppskytingen, slik at drømmen om bemannede månereiser med Artemis II og III kan bli realisert.

Ved Stennis Space Center i Mississippi testes motorene til romraketten – det samme stedet som motorene til måneraketten Saturn V ble testet på slutten av 1960-tallet.

Denne gangen har ingeniørene imidlertid fått rakettmotorer som er 15 prosent kraftigere enn de som Saturn V var forsynt med.

Rakettmotorer er gjenbruk

De samme motorene har for øvrig sittet på noen av de romfergene som gikk av med pensjon i 2011, for Nasa forsøker å holde prisen på SLS nede ved å gjenbruke maskinvare og teknologi fra tidligere prosjekter.

Nyrenoverte og lett oppgraderte versjoner av 16 av de rakettmotorene som satt på ulike romferger, skal brukes på de første fire Artemis-romferdene.

Artemis

I New Orleans ble rakettens 64,6 meter lange hovedtrinn utstyrt med fire gjenbruksmotorer fra romfergene før det ble fraktet 65 kilometer nordover til Nasas testsenter i Mississippi.

© NASA

Ved oppskytingene av SLS ender hele det store første rakettrinnet som skrot på havets bunn, og etter det vil ikke motorene se dagens lys igjen.

Etter de første fire romferdene er det altså behov for helt nye motorer, som firmaet Aerojet Rocketdyne vil bygge for Nasa – blant annet ved bruk av 3D-printing, noe som kan forenkle produksjonen.

Romfartøyet Orion er også lagd for å bli gjenbrukt, i hvert fall den delen av fartøyet som bringer astronautene det siste stykket tilbake til jorden og lander i havet.

I tillegg til mannskapsmodulen består romfartøyet av en servicemodul, som blant annet sørger for at astronautene kan navigere i verdensrommet. Like før møtet med atmosfæren vil servicemodulen, som bygges av Den europeiske romorganisasjonen ESA bli frakoblet og brenne opp i atmosfæren.

Men før Artemis I-ferden kommer så langt, skal den enorme SLS-romraketten sørge for at Orion oppnår hastigheten på nesten 40 000 km/t som kreves for å nå månen.

Når SLS har utspilt sin rolle, og romfartøyet er sendt på vei mot månen, vil tyngdekraften fra jorden forsøke å bremse det, og derfor er det nødvendig med den veldig høye farten fra starten – ellers ville Orion bare falle ned igjen.

Testdukke går i bresjen

Den første ferden skal både vise at SLS kan klare sin del av oppgaven, og at alle Orions systemer fungerer upåklagelig. Romfartøyet må kunne navigere korrekt i det ytre rom og tåle å være der ute i flere uker.

Dessuten må romkapselen tåle den krevende hjemturen gjennom atmosfæren, når temperaturen kommer opp i rundt 2500 °C. Et stort varmeskjold er konstruert for å ta opp varmen underveis, og når Orion-romkapselen har blitt bremset av atmosfæren, skal tre fallskjermer folde seg ut og sørge for en myk landing i havet.

For å sjekke hvilke rystelser og akselerasjoner framtidige astronauter blir utsatt for, blir en menneskeliknende testdukke, «kommandør Moonikin Campos», forsynt med ulike sensorer og satt i et av Orions astronautseter under Artemis I.

Artemis testdukke

På Artemis I-ferden vil en testdukke med sensorer blant annet avsløre hva astronautene kan regne med av varme og rystelser når romkapselen suser ned gjennom jordens atmosfære.

© NASA

Navnet Campos er valgt for å hedre elektronikkingeniøren Arturo Campos, som hadde en stor del av æren for å bringe astronautene på den uhellsvangre Apollo 13-romferden trygt hjem.

Dukkens sensorer og andre målinger vil blant annet fortelle forskerne om astronautene blir utsatt for helseskadelig stråling på turen.

Privat firma står for landingen

Mens Artemis I er like rundt hjørnet, er det mer usikkert når de første astronautene kravler inn i Orion i toppen av måneraketten og blir sendt på den første månereisen siden Apollo-romferdene sluttet i 1972. Hvis alt går bra, kan det skje så tidlig som i slutten av 2023. Artemis III-romferden, inkludert en månelanding, kan bli realisert året etter. Det er i hvert fall den offisielle meldingen fra Nasa.

Om de ambisiøse planene holder, er imidlertid usikkert. De færreste med forstand på romfart tror for alvor på at en ny generasjon av astronauter går rundt på månen før utgangen av 2024. Teknologien rekker neppe å bli klar på tre år – særlig er det vanskelig med det nye og utestede månelandingsfartøyet som skal bringe astronautene det siste stykket ned på månen.

SpaceX

Månelandingsfartøyet Starship finnes i dag bare som prototype. Firmaet bak den, SpaceX, må skynde seg hvis Starship skal være klar til å sette astronauter på månen i 2024.

© SpaceX

Nasa har leid det private romfartsfirmaet SpaceX til å konstruere og bygge månelandingsfartøyet mot en betaling på 2,9 milliarder dollar, noe som svarer til 25 milliarder kroner. Fartøyet blir basert på SpaceX-romskipet Starship, som inntil videre bare har nådd prototypestadiet og holder på å bli testet i Texas.

Månelandingsversjonen av Starship blir mye større og mye mer komplisert enn Apollo Lunar Module, som brakte mennesker til månen på slutten av 1960-tallet og begynnelsen av 1970-tallet.

Ved hjelp av løfteraketten Super Heavy, som SpaceX også holder på å utvikle, skal Starship sendes opp i forveien og gå i bane rundt månen før Orion kommer fram. Deretter skal de to romfartøyene koble seg sammen slik at to av Orion-astronautene kan sveve over i Starship, som så lander på månen.

Nasa har leid det private firmaet SpaceX til å bygge månelandingsfartøyet Starship, som skal bringe astronautene trygt ned på månen og tilbake igjen – som en taxi mellom Orion og månens overflate.

Rumtaxa
© SpaceX/NASA

1. Astronauter skifter fartøy i verdensrommet

Når Orion har kommet i bane rundt månen på Artemis III, kobler fartøyet seg til Starship, som er sendt ut allerede. To av de fire astronautene svever over i Starship før landingsfartøyet kobles fra igjen.

Rumraket
© SpaceX

2. Starship lander mykt langt sør

Mens to astronauter blir igjen i Orion, daler de to andre langsomt ned til måneoverflaten. Starships rakettmotorer sørger for en myk landing i nærheten av månens sørpol, der astronautene har muligheter for å finne is.

Foedder på maanen
© NASA

3. «One small step for a woman ...»

Astronautene – den ene en kvinne – må hele veien ned fra toppen av det femti meter høye fartøyet før de kan sette sine bein på månen. I løpet av den neste uken skal de på fire vandringer og samle inn 35 kilo stein som skal med hjem.

Starship blir om lag femti meter høy, og astronautene er i den øverste halvparten når fartøyet lander på månen. De trenger trolig en heis når de skal ned for å gå rundt på månens overflate.

Men først må romskipet bygges ferdig og testes i ubemannede og deretter bemannede runder rundt jorden, og så skal en ubemannet månelanding forsøkes før det endelig blir alvor.

Nasa kunne nok ha valgt et månelandingsfartøy som var mindre komplisert og hadde større sjanse for å bli klart i løpet av få år, men den amerikanske romfartsorganisasjonen gikk i stedet etter det store potensialet som Starship har.

I kraft av sin imponerende størrelse kan Starship brukes til frakt av anselige mengder gods, og det blir det bruk for når en ordentlig månebase skal etableres.

Liv paa maanen

Starship kan på sikt få en sentral rolle i transport av gods og astronauter mellom en fast månebase og romstasjonen Lunar Gateway.

© SpaceX

Da blir romstasjonen Gateway en fast mellomstasjon på reisen til månen, og SLS vil være oppgradert til enda kraftigere versjoner som kan sende opptil 46 tonn gods i bane rundt månen. Herfra får Starship en viktig rolle med å frakte godset videre ned til månens overflate. På enda lengre sikt kan en variant av Starship også komme i spill når mennesker en gang skal til Mars.

Krater kan inneholde vann

Nettopp Nasas erklærte mål om å sende astronauter hele veien til Mars er en av beveggrunnene bak Artemis-prosjektet. Månen kan ses som et skritt på veien mot Mars, der astronautene vil bli værende i opptil to år.

På månen kan Nasa teste det romfartøyet som skal frakte mennesker videre til den røde planeten, ved å koble det til Gateway og la astronautene bo der i mange måneder. Og hvis vi kan etablere oss og overleve i månedsvis på månen på en måte der vi utnytter de naturlige ressursene, kommer drømmen om Mars litt nærmere.

VIDEO: Se hvordan Orion skal bygge månens romstasjon

Nasa-forskerne håper særlig at astronautene kan finne vann i form av is på bunnen av krater ved månens sørpol. Vannet kan både fungere som drikkevann og til vanning av matplanter, slik at en månebase blir mindre avhengig av forsyninger fra jorden.

Dessuten kan vann spaltes til oksygen og hydrogen. Oksygenet er livsnødvendig for astronautene, og i avkjølt, flytende form kan oksygen og hydrogen brukes som rakettdrivstoff.

Månesteiner viser fortiden

Selvfølgelig er månen også interessant i seg selv, for det er fortsatt mye vi ikke vet om vår nærmeste nabo i verdensrommet. Månens geologiske fortid er ikke helt kartlagt, men de fleste planetforskerne mener at den ble dannet da den tidlige jordkloden støtte sammen med et annet legeme i solsystemets barndom for om lag 4,5 milliarder år siden.

I det gigantiske sammenstøtet ble materiale fra de to legemene blandet grundig sammen før det samlet seg til det som skulle bli jorden og månen. Nye studier av månesteiner som Artemis-astronauter tar med hjem, kan kanskje gi svar på om teorien er riktig.

Turister vil følge i astronautenes fotspor.

For private firmaer som SpaceX er månen også interessant som eksotisk reisemål for søkkrike turister.

SpaceX har allerede annonsert en reise som kalles dearMoon, der den japanske milliardæren Yusaku Maezawa har erklært at han vil invitere åtte mennesker med på en seks dager lang tur rundt månen i Starship. Med litt hell kan avgang kanskje bli allerede i 2023, og senere blir det også aktuelt med månelandinger.

Kina er med i kappløpet

USA er ikke den eneste stormakten som har planer om å etablere seg på månen. Særlig Kina har store ambisjoner når det gjelder bemannet romfart, og kineserne har også for lengst sendt astronauter i bane og på besøk på sin helt egen romstasjon som blir bygd ut i årene som kommer.

Kina og Russland vil samarbeide om å bygge en internasjonal forskningsstasjon på månen, og kineserne er i full gang med å utvikle den enorme romraketten Chang Zheng 9, som er i samme størrelsesklasse som SLS, og som skal være klar til oppskyting i 2030.

Kinesisk raket

Kina utvikler for tiden superraketten Chang Zheng 9, som skal kunne frakte 53 tonn gods til månen. Det er mer enn de planlagte versjonene av SLS kan klare.

© Stocktrek/Alamy/Imageselect/Shutterstock

En gang på midten av 2030-tallet vil den første kineseren sette sin fot på månen, men før den tid vil det trolig ha gått en del flere amerikanere rundt der oppe enn de tolv som allerede har vært der.

Og forhåpentligvis har de alle kommet trygt hjem igjen. Mens avgangen til månen med SLS fortsatt ikke er testet av noen astronauter, er hjemreisen med Orion-romkapselen testet flere ganger, og utfoldingen av fallskjermer og landingen i havet har fungert som forventet.

Landing paa havet

Nasa har testet astronautenes hjemreise ved å la Orion-romkapselen dale ned i fallskjermene sine og treffe havoverflaten i ulike vinkler og med ulike hastigheter.

© NASA

Det er heller ikke usannsynlig at en europeer setter sin fot på månen i løpet av det neste tiåret, etter å ha fått haik med SLS og Starship. Men det krever i første omgang at Artemis I blir en suksess, slik at tidsplanen for de senere Artemis-romferdene ikke blir ødelagt.

Den avgjørende generalprøven, som venter like rundt hjørnet, vil vise når vi kan forvente å bli vitne til det neste store spranget for menneskeheten.