Nu kommer verdens første elevator til rummet

To små satellitter og 14 meter line har forladt Jorden for at afprøve japanske forskeres vision: en rumelevator. I 2050 skal udstyret efter planen ­afløses af 96.000 km kabel og en rumstation i kredsløb om Jorden.

EnduroSat/NASA

Med et højt brøl tænder motorerne på en H-IIB-raket i Japan den 22. september 2018, og raketten løfter sig fra jorden for at begynde sin fem dage lange rejse mod Den Internationale Rumstation, ISS. Ombord er en særlig last: minisatellitter på 10 x 10 x 27 centimeter, som er koblet sammen med 14 meter stålkabel.

To uger senere lukkes udstyret ud i rummet af astronauterne på ISS gennem rumstationens luftsluse, og det går i kredsløb om Jorden med samme hastighed som ISS, 27.724 km/t.

Satellitterne STARS-Me blev sluppet løs i rummet fra Den Internationale Rumstation den 6. oktober 2018.

© JAXA/NASA

Fri af rumstationen begynder de to satellitter langsomt at rulle stålkablet ud mellem sig, så de bliver skubbet væk fra hinanden. Nu er konstruktionen klar til at udføre sin banebrydende mission: at få et fartøj til at køre på kablet fra satellit til satellit i vægtløs tilstand.

Satellitforsøget er en miniatureudgave af et langt større projekt: en rumelevator i fuld skala, der inden 2050 skal strække sig fra Jorden og 96.000 kilometer ud i rummet. Herfra kan fremtidige rummissioner sendes videre ud i universet langt billigere og nemmere end i dag.

Minielevator baner vejen

Forsøget kaldes STARS-Me og er udtænkt af forskere på Shizuoka-universitetet sammen med entreprenørvirksomheden Obayashi i Japan.

Det lille elevatorfartøj, Miniature Space Elevator (MSE), bevæger sig mellem satellitterne ved hjælp af en roterende motor, som er spændt fast på kablet og bruger friktion til at skubbe sig fremad. Fartøjet sender løbende data om sin position, tilstand og eventuelle udsving i kablet via Bluetooth til en af satellitterne, som sender dem videre til forskere på Jorden. Samtidig filmer et kamera på hver satellit elevatorens kørsel.

Minielevatoren skal give forskerne vigtige informationer om belastningen på stålkablet, når det lille fartøj bevæger sig mellem de to satellitter.

I den store rumelevator skal kablet kunne modstå enorme belastninger, fordi tyngdekraften vil trække det nedad mod Jorden. Samtidig er kablet udsat for en modsatrettet kraft, der hiver den øverste del af kablet udad mod rummet: centrifugalkraften.

Hele rumelevatoren skal følge Jordens rotation om sin egen akse efter samme princip, som når en snor med en sten i enden svinges rundt, ved at man holder i den anden ende. Hvis snoren knækker, vil centrifugalkraften få stenen til at flyve væk i en lige linje. Det er samme kraft, som hiver rumelevatoren ud mod rummet.

En elevator mellem Jorden og en modvægt skal følge klodens rotation i et geostationært kredsløb, så den bliver samme sted.

Rumelevator skal stå stille over ækvator

Nederste etage for rumelevatoren bliver en flydende platform ved ækvator. I den anden ende sidder en modvægt, og mellem de to løber kablet med rumstation og elevatorkapsel på.

Hele elevatoren skal følge med Jordens rotation i et såkaldt geostationært kredsløb. Fra jordoverfladen vil det se ud, som om elevatoren står stille, men i virkeligheden bevæger den sig gennem rummet med samme hastighed, som Jorden drejer om sig selv, 1.674,4 km/t.

Placeringen udnytter centrifugalkraften fra Jordens rotation til at slynge elevatoren udad. Når elevatorens tyngdepunkt er min. 35.786 km oppe, udligner centrifugalkraften Jordens tyngdekraft, så kablet holdes udstrakt og stabilt, ellers ville hele elevatoren falde mod Jorden.

Forsøget vil også afsløre samspillet mellem fartøjet og stålkablet, så forskerne kan bygge de endelige elevatorkapsler til at køre bedst muligt.

Todelte kapsler, der hænger på hver sin side af kablet og udligner hinandens vægt, kan fx minimere risikoen for uønskede svingninger i kablet. En anden mulighed er at bygge kapsler, der slutter tæt hele vejen rundt om kablet. Det er en mere stabil løsning, men den fjerner muligheden for, at flere kapsler kan køre på kablet.

Materiale genopliver elevator

Idéen om en elevator fra Jorden til rummet har floreret siden slutningen af 1800-tallet, men i næsten 100 år virkede det urealistisk, fordi der ikke findes materialer, som er stærke nok til at bygge elevatorkablet af.

I begyndelsen af 1990’erne skabte forskere nanokulstofrør, som består af flade ark af ubrudte kæder af særlig stærkt forbundne kulstofatomer. Strukturen gør nanokulstofrør til det stærkeste kendte materiale, og opfindelsen pustede nyt liv i forskningen i rumelevatorer.

Selvom nanomaterialet er en lovende kandidat til at bygge elevatorkablet af, har forskerne dog endnu ikke kunnet fremstille det i tilstrækkelige mængder – ifølge Obayashi kræver rumelevatoren et kabel, der vejer 7000 tons.

Forskere på Shizuoka-universitetet og firmaet Obayashi har bygget satellitterne STARS-Me, der skal teste idéen om en rumelevator. Det er satellitterne, der ses på bordet forrest.

© JAXA

Forskerne er heller ikke sikre på, hvilken metode der er bedst til at bygge elevatoren. Obayashi har fremlagt en plan, hvor første fase frem mod 2032 er konstruktionen af en flydende station på havet ved ækvator og 20 tons kabel, der rejses som et meget tyndt tårn.

I de følgende 18 år skal klatrekapsler køre mere end 500 gange op til toppen af tårnet og tilføje nye segmenter af kabel, indtil det når 96.000 km ud i rummet.

12.500 kg. modvægt skal rumelevatoren bruge for at holde konstruktionen stabil.

Det Internationale Rumelevatorkonsortium (ISEC), der er en sammenslutning af forskere og ingeniører støttet af bl.a. Microsoft, mener i stedet, at en rumelevator skal bygges fra rummet.

Først etableres en station i geostationært kredsløb ved hjælp af rumraketter. Herfra bygges kablet nedad og opad samtidig, så elevatorens tyngdepunkt ikke tipper. Når kablet er fæstnet på Jorden, kan flere kabler tilføjes, så elevatoren kan fragte endnu mere gods.

Elevator presser prisen ned

Hvis rumelevatoren bliver en realitet, vil den være en langt billigere transportform til rummet end rumraketter.

Raketter består typisk af 90 procent brændstof, 5 procent skrog og bare 5 procent nyttelast i form af fx astronauter og satellitter. Elevatoren skal i stedet køre på solenergi, og den vil have mere plads til meget mere gods.

Obayashi mener, at en elevatorkapsel kan transportere 30 passagerer til en rumstation cirka 35.000 kilometer over Jorden på 7,5 dage med en fart på 200 km/t.

International Academy of Astronautics udgav i 2014 en rapport med en udregning af, at en rumelevator kan få prisen pr. kg fragt fra Jorden til en rumstation i kredsløb ned fra omkring 130.000 kroner til cirka 3500 kroner.

Elevator er springbræt for rummissioner

1 / 3

undefined

123

Satellitforsøget skal føre til en rumelevator i fuld skala, der kan fragte gods til en rumstation mindst 35.000 kilometer over Jorden. Herfra kan missioner sendes videre ud i rummet til en brøkdel af omkostningerne ved en opsendelse fra Jorden.

© Adrian Mann

Langs kablet kan der også være adskillige andre stop end hovedstationen. Der kan fx være en etage før, hvorfra satellitter kan sendes i et lavere kredsløb om Jorden. Det kan imødekomme den stærkt stigende efterspørgsel på satellitopsendelser.

En fremskrivning fra november 2018 viser, at der skal sendes omkring 330 satellitter op om året frem til 2027 – en tredobling i forhold til de seneste ti år.

En etage over hovedstationen kan udnytte, at transportkapslerne accelererer, når de kører op ad kablet, på grund af Jordens rotation. Farten kan slynge fartøjer længere ud i rummet, så en rumelevator bliver Jordens forpost i rummet, som kan sende missioner afsted for at udforske Solsystemet.

Læs også:

Space Suit
Rumfart

Rumdragt: Hvordan har rumdragter udviklet sig?

2 minutter
Komet

22. april: Komet bader Jorden i stjerneskud

1 minut
Stjerner

KIG OP: Supernovarest gløder i natten

2 minutter

Log ind

Fejl: Ugyldig e-mailadresse
Adgangskode er påkrævet
VisSkjul

Allerede abonnement? Har du allerede et abonnement på magasinet? Klik hér

Ny bruger? Få adgang nu!