Når romsonden Interstellar Probe passerer solen og setter kursen ut av solsystemet, når hastigheten hele 300 000 km/t. Det er mye raskere enn noe annet menneskeskapt fartøy – faktisk så raskt at sonden kunne reise til Mars på bare åtte dager.
Men Interstellar Probe skal mye lenger av gårde. Sonden skal reise av gårde og sende data tilbake til jorden i et halvt århundre. Reisens mål er rommet mellom stjernene, der solen er redusert til en liten lysflekk blant mange andre i Melkeveien, og det ikke finnes noe annet enn små rester av gass og støv.
I løpet av den 50 år lange ferden vil romsonden nå 1000 ganger så langt fra solen som jorden er, og tilbakelegge 150 milliarder kilometer.
Den amerikanske astronomen Ralph McNutt har i mer enn 15 år argumentert for å sende en rask sonde ut av solsystemet. Nå er teknologien innen rekkevidde.
Fortsatt er Interstellar Probe bare på tegnebrettet. Det er den amerikanske romforskeren Ralph McNutt som står bak ideen. Han har arbeidet med flere romprosjekter siden 1992. I mer enn 15 år har han vært den ivrigste talsmannen for å sende en sonde ut av solsystemet.
I mange år var det regnet som et umulig prosjekt, men en kommende superrakett gjør det mulig gi en sonde nok fart, og nå blir ideen tatt på alvor av romfartsorganisasjonene i USA og Europa. I løpet av de kommende årene – sannsynligvis i 2023 – vil det bli avgjort om reisen ut av solsystemet blir til virkelighet.
Liten sonde får skjold og rakettmotor
Ingeniørene må konstruere en sonde som er lett nok til å oppnå høy hastighet og samtidig er godt beskyttet mot varmen fra solen. Den må også kunne samle inn store mengder data og sende dem til jorden.
Instrumenter samler inn støv
Sondens instrumenter skal fange inn og analysere støv og mikroskopiske partikler, måle magnetfelt og infrarød stråling.
Antenne sender data til jorden
Radioantennen har en diameter på over to meter for å kunne nå helt til jorden. I en avstand på 150 milliarder kilometer vil signalene bruke 139 timer på å nå fram.
Plutonium driver generator
En såkalt termoelektrisk radioisotopgenerator omdanner varmen fra henfall av radioaktivt plutonium til elektrisitet, som driver sondens utstyr.
Rakettmotor gir ekstra fart
For å få så høy fart som mulig bruker sonden en kraftig rakettmotor når den er tettest på solen. Det er da raketten har størst effekt.
Skjold beskytter mot solen
Skjoldet av karbonfiber og wolfram sørger for at romsonden og de følsomme instrumentene om bord overlever opptil 3000 °C ved manøveren rundt solen.
Jorden blir en liten flekk
Hovedformålet med en interstellar romsonde er å studere den ekstremt tynne tåken av materie og stråling som finnes i rommet mellom stjernene.
Materien i dette interstellare mediet stammer fra store stjerner som for lengst har brent ut og er eksplodert som supernovaer. Det er dette materialet solen og planetene i solsystemet ble skapt av, da en gigantisk sky av støv og gass falt sammen for 4,6 milliarder år siden.
8 dager ville sonden bruke på å nå Mars. Hastigheten er 300 000 km/t.
Kanskje finnes det også organiske molekyler i støvet – byggesteinene til mer komplekse molekyler som det livet oppsto fra. Kunnskap om denne tåken kan gi forskerne et enestående blikk tilbake til solsystemets fødsel.
I solid avstand fra solen og planetene kan romsonden også se tilbake og se hvordan solsystemet ser ut utenfra. Ligner solsystemet alle andre, eller er det noe spesielt med det? Hvordan ser planetene ut på lang avstand, og er det mulig å se at jorden er bebodd når planeten vår er redusert til en ganske liten blå piksel på et fotografi?
Svipptur til solen gir full fart
Sonden skal teste en manøver som aldri er forsøkt før. For å nå opp i størst mulig hastighet skal den helt tett på solen for å utnytte den voldsomme tyngdekraften der.
1. Sonden reiser en lang omvei
Den interstellare sonden sendes først opp i bane rundt jorden ved hjelp av raketten SLS. Fra denne banen sendes sonden videre mot Jupiter.
2. Jupiter bremser sonden
Sonden slynger seg rundt Jupiter i motsatt retning av det planeten har i sin bane rundt solen. Dermed bremses den og begynner fallet mot solen.
3. Rakettmotor gir et ekstra dytt
Fallet gir sonden fart. Tett på solen skrur den på en rakettmotor, og etter å ha passert, vil den koble av både motoren og solskjoldet. Så bærer det ut av solsystemet med over 300 000 km/t.
Svarene på disse spørsmålene kan hjelpe astronomene i jakten på liv andre steder i universet. De har allerede identifisert et halvt hundre planeter som går i bane rundt andre stjerner enn solen, og som har riktig størrelse og temperatur til at det kan være liv der.
På jorden har levende organismer endret sammensetningen av atmosfæren, og med en romsonde utenfor solsystemet kan forskerne finne ut hvordan denne endringen kan observeres på lang avstand. Dermed vet de også hva de skal se etter i lyset fra andre planeter når de prøver å finne ut om vi er alene i universet.
To sonder har nådd grensen
For å se solsystemet utenfra må sonden ut av heliosfæren, som er navnet på den gigantiske boblen solen blåser i verdensrommet. Boblen dannes av partikler som uopphørlig strømmer ut fra solen. Denne solvinden skyver den interstellare gassen vekk fra solen helt ut til en avstand på 18 milliarder kilometer.
Heliosfæren er så stor at bare to romfartøy har forlatt den: Nasas Voyager-sonder, som ble sendt opp i 1977. I 2012, etter 35 års reise, brøt Voyager 1 gjennom heliopausen, som markerer grensen mellom heliosfæren og det interstellare rommet, og i 2018 ble det tvillingen Voyager 2s tur.
Voyager-sondene sender fortsatt data tilbake til jorden, men det er begrenset hvor mye de kan fortelle oss om det interstellare rommet. Dels er ikke de gamle sondene designet for den oppgaven – målet med Voyager-prosjektet var å studere de store gassplanetene – og dels går sondenes radioaktive batterier tom for energi om noen få år.
Men målingene fra de Voyager-instrumentene som fortsatt fungerer, har tross alt fortalt forskerne en del om hvordan heliosfæren skiller seg fra det interstellare rommet.
Da de nådde heliopausen, målte Voyager-sensorene plutselig mange flere partikler – tettheten av elektroner steg fra 2000 per kubikkmeter til det 20-doble. Derimot falt temperaturen i den tynne gassen av partikler som fysikerne kaller plasma.
Dessuten kan forskerne se at Voyager-sondene nå rammes av mer kosmisk stråling i form av partikler med veldig høy energi. Det ser ut til at heliosfæren skjermer solsystemet mot 70 prosent av denne strålingen, som kan være helseskadelig hvis den treffer levende vesener.
Voyager 2 møtte det interstellare rommet i en avstand av 17,8 milliarder kilometer fra solen, mens Voyager 1 måtte 18,2 milliarder kilometer ut. Heliosfæren er altså ikke helt kuleformet, og det er mulig at solen etterlater en lang hale av partikler på sin vei rundt Melkeveiens sentrum.
Passerer ukjente kloder
Hvilken form heliosfæren har, og hvordan det interstellare rommet er sammensatt, vil bare kunne avsløres av en interstellar sonde med instrumenter utviklet spesielt til det formålet.
Men sonden vil også bli utstyrt med andre instrumenter, som skal aktiveres lenge før den når sitt endelige mål. Det vil nemlig være opplagt å velge en rute som lar sonden passere ett eller flere himmellegemer som astrofysikerne gjerne vil vite mer om.
Sonden skal forlate solsystemet
Når turen går helt ut av solsystemet, måles avstandene i milliarder av kilometer. Interstellar Probe skal reise like langt på 50 år som Voyager-sondene ville bruke 300 år på. På vei ut av solsystemet møter sonden ukjente kloder.
1 AU/0,15 mrd. km: Jorden er solsystemets måleenhet
Astronomene bruker gjerne avstanden mellom jorden og solen som måleenhet i solsystemet. Avstanden som er 150 millioner kilometer, kalles en astronomisk enhet og forkortes AU.
Solsystemet er klemt sammen
Avstandene i solsystemet er enorme. For å klemme dem sammen er solsystemet her tegnet på en logaritmisk skala, der avstanden blir tidoblet for hver markering på avstandslinjalen.
43 AU/6,5 mrd. km: Ny isklode er halvparten så stor som Pluto
Blant de fjerne himmellegemene som sonden kan passere og finstudere, er den lille iskloden Quaoar. Det gåtefulle himmellegemet ble oppdaget så sent som i 2002 og er kanskje en dvergplanet. Med en diameter på om lag 1121 kilometer er Quaoar omtrent halvparten så stor som Pluto.
120 AU/18 mrd. km: Solens rike stopper ved heliopausen
En kraftig vind av partikler blåser ut fra solen, men det er grenser for hvor langt den såkalte solvinden når ut. Solens innflytelse stopper ved heliopausen. På den andre siden av grensen ligger det interstellare rommet, som er dominert av partikler fra andre stjerner.
122,7 & 147,9 AU/18 & 22 mrd. km: Voyagersondene er lengst unna i dag
Ingen menneskeskapte objekter har nådd så langt ut i verdensrommet som de to Voyager-sondene som i 1977 ble sendt opp for å studere solsystemets ytterste planeter. De vil fortsette reisen ut blant stjernene, men går snart tom for strøm, så radiosignalene vil stoppe.
400 AU/60 mrd. km: En niende planet kan gjemme seg i mørket
Flere små iskloder beveger seg i baner som tyder på at en ukjent niende planet holder dem i sjakk. Den hypotetiske planeten går i bane rundt solen utenfor heliopausen og er ifølge beregninger fem ganger så tung som jorden. Hvis det lykkes å få øye på den, skal sonden sendes i den retningen.
1000 AU/150 mrd. km: Sonden ser solsystemet utenfra
Når den interstellare sonden kommer 1000 ganger så langt fra solen som jorden er, er den for alvor ute i det interstellare rommet. Herfra kan den betrakte solsystemet utenfra, observere materie og stråling fra andre stjerner og kanskje finne organiske molekyler – de byggesteinene livet på jorden oppsto av.
2000-100.000 AU: Sky av is kretser om solsystemet
Oortskyen er en sverm av små islegemer som omslutter solsystemet. Den hypotetiske skyen strekker seg ifølge teorien fra omkring 2000 til 100 000 AU og består trolig av en indre skive og et ytre kuleskall.
2000-100.000 AU: 5000 års reise gjennom skyen
Interstellar Probe vil bruke 5000 år på å reise gjennom Oortskyen. Astronomene mener at den fjerne svermen av islegemer er det stedet der kometer med omløpstider på over 200 år stammer fra.
100 000 AU: Solens tyngdekraft fader ut
Oortskyens kule av islegemer avsluttes omkring 100 000 AU, eller 15 milliarder kilometer, unna. Her er tyngdekraften fra solen så svak at himmellegemene ikke lenger går i bane rundt den.
268.000 AU/4,2 lysår: Den første stjernen dukker opp
Solens nærmeste nabostjerne er Proxima Centauri, en rød dverg med en masse på bare 14 prosent av solen. Stjernen har minst én planet – kanskje en steinplanet som kretser i den beboelige sonen. Proxima Centauri inngår i stjernesystemet Alfa Centauri, der det også er to andre stjerner.
Vi vet etter hvert veldig mye om de åtte planetene, men i de ytre områdene av solsystemet gjemmer det seg kloder som fortsatt ikke er utforsket.
Aller øverst på astronomenes ønskeliste står en forbiflyvning av en fjern planet som ikke er oppdaget enda. Den såkalte Planet 9 er inntil videre bare en hypotese, men den er velbegrunnet.
Siden 2016 har astronomene Michael Brown og Konstantin Batygin argumentert for at det må finnes en ganske stor planet som går i bane veldig langt fra solen.
De baserer ideen på at mange mindre iskloder lenger ute enn Neptun har baner som minner om hverandre, og det krever et større objekt som så å si holder dem i sjakk – en planet om lag fem ganger så tung som jorden, enda lenger ute enn heliopausen.
«For virkelig å utforske det som er der ute, må vi ut av solsystemet så fort som mulig.» Astronom Ralph McNutt
Fordi den hypotetiske niende planeten er så langt unna, er den uhyre vanskelig å få øye på i teleskoper, men astronomene forsøker likevel. Hvis de klarer å finne Planet 9 før den interstellare romsonden blir sendt av gårde, vil det være svært nærliggende å sette kursen mot den.
Solen skal brukes som katapult
Interstellar Probe blir tidligst sendt opp i 2030, og da vil Ralph McNutt ha rundet 75 år. En ny generasjon vil for lengst ha tatt over når sonden begynner å sende data fra det interstellare rommet. Men det bekymrer ikke den amerikanske forskeren, som er mer opptatt av hvordan prosjektet kan bli til virkelighet.
NASAs kommende rakett SLS kan gi den interstellare sonden nok fart. Den 100 m høye raketten skal også sende astronauter til månen og Mars.
Den store utfordringen er å få nok fart. Det krever en gigantisk romrakett, men Nasas 100 meter høye Space Launch System, som er under konstruksjon, vil kunne løse oppgaven. Dessuten kan en dristig manøver rundt solen gi sonden en ekstra spark bak.
En interstellar sonde som sender hjem data om verdensrommet 150 milliarder kilometer fra solen, kan man se som en generalprøve på en enda lengre tur til en stjerne med tilhørende planeter.
En slik romreise kan ikke foretas med den dagens teknologi, for solens nærmeste nabostjerne er hele 40 000 milliarder kilometer unna. Men alle reiser begynner med det første skrittet, og med Interstellar Probe kan menneskets reise ut av solsystemet begynne for alvor.