Fremtidens rumkapsel er klar til liftoff

Astronaut Frank Borman går langsomt og med halvt bøjede ben ned ad dækket på hangarskibet USS Wasp. Året er 1965, og sammen med kollegaen Jim Lovell er han netop landet i Stillehavet efter en vellykket mission i rummet.

På trods af at de unge astronauter er i særdeles god form, har 14 dage i den blot 2,55 kubikmeter store Gemini-kapsel sat deres spor.

I dag – mere end 50 år efter Bormans og Lovells hårde landing i vandet – er rejser i rumkapsler stadig en radbrækkende affære. Astronauter fragtes i dag frem og tilbage til Den Internationale Rumstation (ISS) i den russiske kapsel Sojuz, hvor tre astronauter akkurat kan klemmes ind.

Men nu står to helt nye og langt rummeligere kapsler klar til at give astronauterne et mere komfortabelt lift ud i rummet. De nye fartøjer finder selv vej til rumstationen, hvor de kobler sig på ISS, helt uden at besætningen behøver at røre nogen instrumenter.

Med store vinduer, bekvemme dragter og wi-fi ombord skal de to kapsler ikke bare give astronauter tålelige arbejdsvilkår, men på længere sigt også fragte betalende rumturister i kredsløb om Jorden.

USA overhaler Sovjet

I 1961 bekendtgjorde præsident John F. Kennedy, at en amerikaner ville gå på Månen, inden årtiet var omme. I et hæsblæsende tempo gik NASA i gang med at udvikle de rumkapsler, der skulle få Kennedys løfte til at gå i opfyldelse.

Kapslerne skulle både foretage komplekse manøvrer i rummet, producere strøm i adskillige dage og modstå intens hede, når de hamrede ind i Jordens atmosfære med knap 40.000 km/t.

Allerede inden Kennedys berømte ord satte gang i månekapløbet, var NASA i fuld gang med at lære at bygge rumfartøjer. De første amerikanske rumkapsler blev udviklet under Mercury-projektet i slutningen af 1950’erne. Mercury-kapslen havde kun plads til én person og havde en diameter på bare 1,9 meter.

Målet med missionerne var helt enkelt at få en mand i rummet før Sovjet-unionen. Selvom alle Mercury-opsendelserne var en succes, varede turene i rummet kun 15 minutter, og amerikanerne syntes hele tiden at være et skridt efter russerne, der på samme tid sendte kosmonauter i kredsløb i flere timer.

Men magtbalancen begyndte at ændre sig, da NASA i 1961 tog hul på næste fase af kapseludviklingen, Gemini-programmet. De nye kapsler havde plads til to besætningsmedlemmer og skulle give NASA og astronauterne mere erfaring med at lave komplekse manøvrer i rummet.

Da Gemini både skulle indhente og sammenkobles med andre fartøjer i kredsløb om Jorden, var der behov for en kraftig forbedring af styretøjet. Ingeniørerne installerede otte raketdyser, der som den første rumkapsel gjorde Gemini i stand til at parallelforskyde – altså flytte sig rundt i kredsløbet – i stedet for kun at rotere om sin egen akse.

På Gemini-missionerne kunne astronauterne opholde sig i rummet i op til to uger ad gangen. Her trænede de rumvandringer og lærte teknikkerne bag det såkaldte rendezvous, hvor to kapsler mødes i samme kredsløb og matcher hinandens fart så præcist, at de står stille i forhold til hinanden.

Gemini-missionerne brugte det ubemandede fartøj Agena Target til at træne manøvrer, og til russernes forfærdelse gjorde amerikanerne store fremskridt.

I marts 1966 – under den sjette bemandede Gemini-mission, Gemini 8 – skrev amerikanerne sig endelig ind i rumalderens rekordbøger, da det lykkedes kommandør Neil Armstrong og pilot David Scott at foretage den første sammenkobling af to fartøjer i kredsløb nogensinde.

Apollokapslen afløses af rumfly

De indsamlede erfaringer fra Gemini blev taget i brug den 16. juli 1969, da Buzz Aldrin, Neil Armstrong og Michael Collins skød afsted mod Månen.

Månelandingen og Apollomissionerne blev en enorm succes og efterlod ingen tvivl om, at USA nu dominerede rumfarten. Efter seks vellykkede landinger indstillede NASA programmet og vendte blikket mod at skabe et rumfartøj, der kunne genbruges og gøre rumrejser billigere.

Se rumkapsel brage ned i jorden efter 3 kilometers fald:

Idéen om et rumfly med vinger havde eksisteret hos NASA næsten lige så længe som organisationen selv. En af de store udfordringer var, at et aerodynamisk fartøj ville opnå en alt for høj fart på vej ned gennem Jordens atmosfære.

Af samme årsag var alle NASA’s kapsler bevidst formet som en afskåren kegle. Denne form bremsede fartøjet tilstrækkeligt til, at et varmeskjold kunne modstå det glohede plasma af sammenpressede luftmolekyler, der skabes foran et fartøj, der kommer ned i høj fart.

Efterhånden fandt NASA’s ingeniører dog løsninger på de aerodynamiske problemer, og 12. april 1981 lettede verdens første genbrugelige rumfartøj – den ikoniske rumfærge.

Ved indtræden i atmosfæren hævede rumfærgen næsen 40 grader, så den brede underside ramte luften først og tog imod varmen. Bunden var beklædt med 35.000 kakler af et isolerende materiale, der bestod af 90 procent luft.

De forhindrede varmen fra plasmaet i at nå ind til rumfærgens skrøbelige aluminiumskrop. Desværre var kaklerne også årsag til, at rumfærgen aldrig blev et billigt fartøj. Mellem opsendelserne skulle hver plade efterses manuelt, og de gik i stykker eller faldt af langt oftere, end NASA oprindeligt havde troet.

En beskadiget plade kostede også syv astronauter livet, da Columbia-rumfærgen blev splittet ad på vej ned gennem atmosfæren i 2003.

Rumfirmaer tager føringen

Siden rumfærgerne gik på pension i 2011, har NASA ikke rådet over et fartøj, der kan fragte astronauter til og fra ISS. Derfor har de i mere end ni år sendt astronauter til Kasakhstan for at blive opsendt til ISS ombord på Sojuz-fartøjet – en kapsel, hvis grunddesign blev tegnet i 1960’erne.

I over ti år har NASA derfor givet rumfirmaerne Boeing og SpaceX penge til at bygge og teste den næste generation af rumkapsler. Det er blevet til fartøjerne CST-100 Starliner og Crew Dragon, som nu endelig er klar til at lette med passagerer ombord.

Ligesom rumfærgen er de to nye kapsler udviklet med genbrug for øje, men i modsætning til det vingede rumfly er de nye fartøjer gået tilbage til den mere kendte form som en afskåren kegle, hvilket gør det langt sikrere for astronauterne at tage plads i kabinerne.

SpaceX’ Crew Dragons varmeskjold er fremstillet i ét stykke af materialet PICA-X. Materialet er designet til at smelte bort under nedstigningen i atmosfæren og dermed tage meget af varmen med sig. Men når det yderste lag af skjoldet forkulles, ændres materialets egenskaber, og på samme måde som rumfærgens kakler bliver det ekstremt isolerende og beskytter dermed kapslen mod varmen.

Skjoldet kan bruges adskillige gange og er hurtigere og billigere at udskifte end rumfærgens tusindvis af individuelle kakler.

Desuden kan Crew Dragon-kapslen – i modsætning til rumfærgen – også bringes i sikkerhed, hvis løfteraketten under den pludselig skulle eksplodere. Indlejret i kapslens ydervægge sidder 18 raketmotorer, som kan tænde med et splitsekunds varsel og skyde kapslen væk fra raketten med 160 km/t i løbet af 1,2 sekunder.

Motorerne bruger såkaldte hypergolske kemikalier, der antænder spontant, når de kommer i kontakt med hinanden, så astronauterne kan stole på, at de altid tænder.

CrewDragon bestod en vigtig prøve, da den uden mennesker ombord blev opsendt den 2. marts 2019 og knap et døgn senere koblede sig automatisk til ISS. En af astronauterne ombord på rumstationen, Anne McClain, kaldte begivenheden for begyndelsen af en ny æra i rumfarten. Knap en uge senere landede kapslen i Atlanterhavet efter at have klaret turen ned gennem Jordens atmosfære uden problemer.

NASA's andet nye fartøj, Boeings CST-100 Starliner har ligeledes bestået en lang række af tests, og den rummelige kapsel byder også på en lang række af forbedringer, som både gør den nemmere at genanvende og sikrere at flyve i.

Som noget nyt er kapslen samlet udelukkende med bolte og har ikke én svejsning noget sted i konstruktionen, da den slags sammenføjninger skaber svage punkter i enhver konstruktion.

Rumkapsler oplever voldsom belastning både under rejsen ned gennem atmosfæren og i rummets vakuum, så selv en mikroskopisk revne kan blive dødelig. Dermed har Boeings ingeniører gjort fartøjet sikrere og nemmere at bruge igen – kapslen klarer ti ture til ISS og tilbage igen, uden større vedligholdelse.

Kapsel bliver rumtaxa for turister

Driftssikkerheden af de nye fartøjer vil være med til at presse prisen for en billet til rummet nedad. Faktisk forventer begge firmaer, at prisen for et sæde ombord på et af de to nye fartøjer vil komme så langt ned, at selv privatpersoner kan få råd til en plads. I første omgang har de to kapsler barberet 28 procent af prisen NASA betaler pr. billet.

Af denne årsag er begge kapsler udviklet med komfort og underholdning for øje. I Crew Dragon-kapslen er der hele fire store vinduer, så passagerer kan følge himlen, mens den går fra blå til sort, og iagttage planetens krumning under dem.

I Starliner-kapslen er kabinen udstyret med trådløst internet, så kommende rumturister kan underholde sig selv på rejsen op til ISS, der kan vare adskillige dage. Uanset om det er for arbejdets eller fornøjelsens skyld, bliver turen til rummet nu langt behageligere.