Roboter klargjør vår nye koloni

Fra 2021 skal boremaskiner, rovere og støvsugere sendes til månen for å teste utstyr, lete etter vann og undersøke mulige boplasser. Målet er å bygge en koloni på månen før tiåret er omme.

Fra 2021 skal boremaskiner, rovere og støvsugere sendes til månen for å teste utstyr, lete etter vann og undersøke mulige boplasser. Målet er å bygge en koloni på månen før tiåret er omme.

Ball Aerospace/Carnegie Mellon University

Nå skal månen erobres

Støvet virvler opp når en landingsmodul setter føttene på månens overflate.

Ut stiger en gruppe astronauter som hopper av gårde i retning av en månebase som ligger like ved. Inne i basen er det romtemperatur og normalt atmosfærisk trykk, og her møter de et lag fastboende astronauter.

De er i gang med forberedelsene til en ekspedisjon til et uutforsket krater like ved månens sørpol. En selvkjørende måne­rover har fortalt at det gjemmer seg store mengder is i krateret.

Det må utforskes, for i tillegg til å være en kilde til drikkevann, kan den frosne H2O-en også spaltes i sine bestanddeler – hydrogen og oksygen – som kan brukes til den livgivende atmosfæren og som rakettdrivstoff til videre reiser ut i verdensrommet.

Astronautene tar på seg romdraktene sine, som er designet for å beskytte mot skadelig stråling fra sola – og ikke minst det sandpapiraktige månestøvet som trenger inn alle steder.

12 mennesker har inntil nå vandret på månens overfalte.

Slik kan en vanlig mandag snart se ut på månen. Sammen med en rekke private selskaper er den amerikanske romfartsorganisasjonen, Nasa, i full gang med å bygge de fartøyene som skal bane vei for en permanent koloni på månen.

Prosjektet går under navnet Artemis, og allerede i 2021 sendes de første fartøyene, fyllt med utstyr fra tolv kommersielle prosjekter, av sted for å undersøke forholdene med bor og selvstyrende støvsugere.

I atmosfæren

Stråling fra verdensrommet kan få datamaskiner til å regne feil. Men forskere fra Montana State University har utviklet en billig løsning som kan forhindre regnefeilene ved å bruke mange små datamaskiner parallelt.

© Ken Ikeda Madsen

Månen bombarderes fra verdensrommet

Månen rammes hvert sekund av enorme mengder elektrisk ladde partikler som sendes ut fra sola og andre stjerner i verdensrommet. Partiklene kan for eksempel være protoner og elektroner som har høy nok energi til å være ioniserende, slik at strålingen for eksempel kan rive elektroner løs fra et atom.

© Ken Ikeda Madsen

Stråling skader datamaskiner og elektronikk

Solas partikler kan ionisere atomene i elektronikken om bord på en satellitt eller et romskip. De kan for eksempel slå løs elektroner i et silisiumatom i en datachip og få en utilsiktet elektrisk strøm til å passere i en av chipens transistorer – noe som kan gi regnefeil.

© Ken Ikeda Madsen

Parallel datamaskin tåler stråling – skadet datachip

Den nye løsningen, RadPC, kan inneholde flere like brikker som beregner i parallell....

© Ken Ikeda Madsen

Parallel datamaskin tåler stråling – skadet datachip

...Det innebærer at hvis én chip får et annet resultat enn de andre, kan forskere se at den har regnet feil. RadPC kan deretter konkludere med at det riktige resultatet er det som de andre datachipene har kommet fram til.

Nasa vil gjenerobre månen

Apollo-programmet sendte i løpet av bare tre år, fra 1969 til 1972, i alt tolv astronauter til månen, men siden den gang er det ingen mennesker som har oppholdt seg lenger ute i verdensrommet enn i lav jordbane om lag 400–550 kilometer fra overflaten.

Det vil Nasa gjøre noe med.

I de siste årene har romfartsorganisasjonen av flere årsaker igjen fattet interesse for vår nærmeste nabo.

I takt med at ambisjonene for framtidige romferder vokser, blir det for eksempel mer og mer relevant å kunne bruke månen som en slags mellomstasjon til videre reiser ut i verdensrommet.

Dessuten satser forskerne på at månen rommer flere verdifulle ressurser som vi i framtiden kan utnytte – og utvinningen skal brukes som tester for hvordan vi kan komme til å dra fordel av ressurser i verdensrommet.

I den forbindelse skal månens overflate, bergarter, atmosfære og magnetfelt undersøkes – og med de studiene kan astronomene også lære mer om hvordan månen har utviklet seg.

Den kunnskapen kan brukes til å undersøke andre kloder – både i og utenfor solsystemet.

Men det viktigste av alt er at en gammel drøm nå realiseres: Mennesket skal ikke bare gå på månen, men også bo der.

NASA præsenterede i oktober den nye generation af rumdragter, som skal bruges i forbindelse med Artemis-projektet.
© Joel Kowsky/NASA

Skal undersøke is og stråling

Med Artemis vil Nasa bygge en permanent base fra 2028, og allerede i 2024 skal de første astronautene igjen sendes til månen. Planen er at også en kvinnelig astronaut for første gang skal plante støvlene i månestøvet.

Før amerikanerne kan komme så langt, må forholdene imidlertid undersøkes til bunns, for på tross av de tidligere måneferdene rakk faktisk ikke Apollo-astronautene å oppholde seg mer enn til sammen 80 timer på månen, og astronomenes kunnskap om jordas nærmeste nabo er fortsatt mangelfull.

Fra 2021 setter Nasa derfor i gang med å sende måleinstrumenter og roboter til månen. Sammen skal alle disse apparatene svare på en lang rekke viktige spørsmål som danner grunnlag for de neste fasene av Artemis.

For eksempel skal Nasa undersøke hvordan solas stråling påvirker elektronikk og mennesker på månens ubeskyttede overflate. Og hvordan kan man unngå at livsviktige datamaskiner regner feil når de blir rammet av strålingen? Og hva med basene – hvilket materiale skal de produseres av for å beskytte astronautene?

Hvor mye forurenser rakettmotorene til en landingsmodul månens overflate og ultratynne atmosfære? Hvor gjemmer isen seg på månen, og vil den, som forskerne tror, kunne brukes til å produsere rakettdrivstoff?

Dessuten vil Nasa lære mer om hvordan man kan gjøre landinger på måneoverflatens kratre og klipper tryggere.

12 kommersielle prosjekter har Nasa utpekt til å levere utstyr til månen.

Private bedrifter hjelper til

Denne første delen av Artemis-programmet har Nasa døpt CLPS (Commercial Lunar Payload Services), og i juli 2019 pekte Nasa ut i alt tolv prosjekter som private bedrifter skal levere teknologien til. Prosjektene omfatter blant annet MoonRanger, en ny selvkjørende månebil som skal kartlegge månens overflate i en avstand på en kilometer fra en landingsmodul. Kartleggingen skal hjelpe forskerne med å finne is, og den skal vise hvor det er tryggest å lande for romfartøy.

. Imens skal «månestøvsugeren» PlanetVac arbeide inne i landerens føtter, der den med et kraftig gasspust kan virvle støvprøver opp i en beholder til senere vitenskapelige studier. Resultatene skal fortelle ingeniørene hvilke materialer som egner seg best i de krevende omgivelsene på jordas satellitt.

For å få det vitenskapelige utstyret ned på månens overflate trenger Nasa dessuten nye landingsmoduler, og her har romfarts­organisasjonen utpekt de to leverandørene Astrobotic og Intuitive Machines.

For eksempel skal landingsmodulen Peregrine fra Astrobotic lande på månen i juli 2021. Den 1,9 meter høye og 2,5 meter brede landeren er utstyrt med fem rakettmotorer, sammen med landingskameraer og et såkalt doppler- lidar, som med reflektert laserlys guider landeren trygt på overflaten.

Peregrine kan ta med opptil 90 kilo last og skal i første omgang frakte Nasas eget måleutstyr til måneoverflaten, som dermed ankommer før de 12 kommersielle prosjektene.

På overflaten

Støvsuger samler opp månestøv

/ 3

PlanetVac støvsuger overflaten for prøver

Med et kraftig pust fra trykkluft skal «månestøvsugeren» PlanetVac samle prøver fra måneoverflatens øverste lag. Det støvet som virvles opp, samles i en beholder og kan analyseres på stedet eller tas med hjem til jorda. PlanetVac kan erstatte én eller flere av de føttene som normalt sitter på en landingsmodul.

1

Tester coating som skal hindre framtidige skader

Med instrumentet RAC (Regolith Adherence Characterization) skal forskerne finne ut hvordan støvet kleber til ulike typer coatinger. Under Apollo-romferdene oppdaget astronautene at støvet kan virke som sandpapir. Med RAC kan forskerne designe fartøyer som kan tåle slitasje fra støvet.

2

Robotarm skyfler opp månestøv

Fra undersiden av en landingsmodul skal robotarmen SAMPLR (Sample Acquisition, Morphology Filtereing, and Probing of Lunar Regolith) samle opp regolitt fra månens overflate til bruk i vitenskapelige analyser. Robotarmen blir basert på teknologi som tidligere har blitt brukt på Mars-roverne Spirit og Opportunity.

3
© Astrobotic/Honeybee Robotics/Alpha Space Test & Research Alliance

Datamaskin beskytter mot sola

Allerede før CLPS-utstyret lander på månen, vil det bli rammet av den første utfordringen, som et av prosjektene som kalles RadPC skal løse: solvinden.

Solvinden, partikler med elektrisk ladning sendt ut fra sola, er et problem på mer ubeskyttede kloder som månen og Mars, som ikke har et kraftig magnetfelt og en tykk atmosfære til å beskytte seg, slik jorda har.

Den ioniserende strålingen fra partiklene kan blant annet få datamaskiner og annen elektronikk om bord på landerne til å regne feil eller faktisk gå helt i stykker. Derfor skal RadPC demonstrere at datamaskiner kan bygges til å tåle den barske strålingen i verdensrommet uten bruk av kostbar beskyttelse, men i stedet ved å bruke mange datamaskiner i parallell.

Når landeren først har ankommet, kan andre deler av CLPS begynne å gjøre sin del av arbeidet. For eksempel skal MoonRanger som nevnt kjøre ut på jakt etter is – en viktig oppgave hvis mennesker etter hvert skal reise lenger ut i verdensrommet.

Under støvet

Meterlange termometernåler og harpunelektroder skal måle statisk- elektrisk månestøv og temperaturer i månens indre. Målingene skal blant annet fortelle oss hvordan månen i sin tid oppsto.

© Honeybee Robotics/NASA

1. Magnetometer undersøker månens indre oppbygning

Med fjær skyter instrumentet Lunar Magnetotelluric Sounder 3 elektroder 14 meter unna, slik at de ligger vinkelrett på hverandre på månens overflate. Elektrodene måler forholdet mellom månens elektriske og magnetiske felt, noe som forteller forskerne nye detaljer om hvordan månens indre er bygget opp i en dybde fra 200 til 1000 meter.

© Honeybee Robotics/NASA

2. Elektromagnetisk apparat avdekker månestøvets klebrige oppførsel

Månestøv er elektrisk ladet fordi partikler fra sola slår løs elektroner fra støvpartiklene. Den statiske elektrisiteten får støvet til å klebe seg til alt mulig, noe som kan påvirke maskiner og utstyr. Forskere vil med eksperimentet LuSEE måle variasjoner i månens magnetfelt og solvinden for å få en ny forståelse av hvordan månestøvet oppfører seg.

3. Robotnål borer i varm hemmelighet

/ 4

Sollys

1

Lander

2

Varme fra sollys

3

Nål

4
© Honeybee Robotics/NASA

Månen skal være bensinstasjon

I 2009 oppdaget Nasa av at månen gjemmer på flere hundre millioner tonn is som befinner seg langs kratre ved polene. Håpet er at isen vil kunne smelte og spaltes i sine bestanddeler, hydrogen og oksygen, slik at det kan utnyttes som rakettdrivstoff.

Nettopp den teknologien kan vise seg å bli en avgjørende del av framtidens romfart, siden det krever store mengder rakettdrivstoff å løfte gods ut fra jordas tyngdefelt.

Hvis forskere kan produsere drivstoff på månen, som kan brukes til å fylle tanken på romskip til ekspedisjoner lenger ut i solsystemet, ville fordelene være betraktelige.

Forskere har foreslått en metode til å utvinne isen basert på sublimasjon – konvertering fra fast form til dampform uten den mellomliggende væskefasen.

Ved å plassere speil langs kraterets kant kan sollyset reflekteres ned mot en linse som sprer sollyset mot måneoverflaten og varmer opp isen.

Linsen plasseres i toppen av et telt produsert av et reflekterende og ugjennomtrengelig materiale, og inne i teltet blir isen gjort om til damp som kondenseres og deretter kan samles opp.

Vannet kan deretter transporteres videre til et elektrolyseanlegg der det spaltes til oksygen og hydrogen med elektroder og dermed kan brukes som rakettdrivstoff.

© Cydney Scott/Boston University Photography

Første stopp på veien til Mars

Jakten på is illustrerer at CLPS og Artemis også er en del av en større visjon: All den vitenskapen, ingeniørkunsten og innovasjonen som skal til for å gjøre månen beboelig, skal også være et springbrett til å utforske resten av solsystemet. Etter månen er Mars det neste avgjørende reisemålet.

Nasa jobber nå for å utvikle neste generasjon av måne- og Mars-raketter – SLS (Space Launch System).

Ifølge Nasa blir SLS den kraftigste løfteraketten noensinne, med en trykkraft 15–20 prosent kraftigere enn Saturn V-rakettene fra Apollo-programmet – eller opptil 34 ganger kraftigere enn en jumbojet.

Og når SLS har fått sendt den neste gruppen av astronauter til månen, kan Nasa for alvor begynne å rette oppmerksomheten mot Mars.

Ambisjonen er at den første astronauten skal lande på den røde planeten i løpet av 2030-tallet. Med CLPS tar Nasa de første avgjørende skrittene mot at den drømmen kan bli til virkelighet, for hvis robotene klarer sine oppgaver, går det nå ikke lenge før vi har oppnådd den kunnskapen som skal til for å kolonisere både månen og Mars.