Raket og maanen

Nu tager vi til Månen for at blive

NASA’s nye måneraket er nu klar til liftoff. Opgaven bliver at sende fartøjet Orion afsted som en sidste test før bemandede missioner. Efter 50 års fravær er USA fast besluttet på at vende tilbage til Månen – denne gang for at blive.

NASA’s nye måneraket er nu klar til liftoff. Opgaven bliver at sende fartøjet Orion afsted som en sidste test før bemandede missioner. Efter 50 års fravær er USA fast besluttet på at vende tilbage til Månen – denne gang for at blive.

NASA/Shutterstock

En infernalsk larm bryder stilheden ved den ellers fredelige Pearl River på grænsen mellem Mississippi og Louisiana. Fire store raketmotorer er blevet antændt, og 3300 grader varm udstødningsgas farer ud af raketdyserne med 13 gange lydens hastighed.

I løbet af otte minutter sluger motorerne mere end to millioner liter brændstof. Imens sprøjtes ti millioner liter vand ud i flammegraven under dem for at optage og uskadeliggøre den ekstreme varme og dæmpe larmen. Hvis motorerne ikke var boltet godt fast, ville hele det 65 meter høje rakettrin fare opad mod himlen.

Men raketten skal ingen steder i denne omgang, for det er kun en prøve – en sidste grundig test af det rakettrin, der skal udgøre størstedelen af NASA’s mægtige måneraket Space Launch System (SLS). Om få måneder opsendes SLS for første gang, og hvis alt går vel, kommer dens dyrebare last, rumfartøjet Orion, i kredsløb om Månen.

Missionen kaldes Artemis I, og den udgør startskuddet til NASA’s største satsning i 2020’erne: at tage det næste store spring for menneskeheden og vende tilbage til Månen – ikke bare for et kort besøg, men med henblik på at etablere en fast base og en rumstation.

Raketaffyring

Når det for alvor går løs, vil raketten SLS i løbet af otte minutter bringe månefartøjet Orion i kredsløb 157 km over Jordens overflade.

© NASA

Første opsendelse er ubemandet, men om et par år skal astronauter flyve en tur rundt om Månen på Artemis II-missionen, og med Artemis III skal mennesker bringes sikkert ned på overfladen for første gang siden 1972.

Dengang hed projektet Apollo, og i den græske mytologi er Artemis Apollos tvillingesøster – deraf navnet på det nye projekt.

Om få år vil det lyde: “One small step for a woman ...”.

Indtil videre har det været forbeholdt hvide mænd at gå rundt på Månen, men det vil ændre sig med Artemis III. Her vil den første kvinde og den første ikkehvide person sætte fod på Månen.

SLS er historiens stærkeste raket

Selv i en tid, hvor mennesker rutinemæssigt sendes op til Den Internationale Rumstation, er opgaven monumental. Rumstationen kredser rundt om Jorden i en beskeden højde af cirka 420 km, mens Månen er næsten tusind gange så langt væk.

Turen kan ikke foretages med eksisterende rumraketter eller rumfartøjer – der skal noget helt nyt og større udstyr til. Derfor er NASA i fuld gang med at bygge den kraftigste rumraket, der nogensinde har eksisteret. SLS kan overvinde tyngdekraften fra Jorden og sende fire astronauter afsted med så høj en hastighed, at de kan nå helt frem til Månen.

Den 98 meter høje måneraket letter fra affyringsrampe 39B på Kennedy Space Center i Florida, tæt på Atlanterhavskysten. Ved liftoff er den fyldt op med cirka 1000 tons flydende brændstof.

NASA-raket
© NASA

1. Boostere leverer to minutters turbo

Når nedtællingen rammer 0, antændes det første rakettrins fire motorer og de to motorer på boosterne. På kun to minutter når raketten op i en højde af 45 km, hvor de to boostere brænder ud og kobles fra.

NASA-raket
© NASA

2. Første trin får Orion ud i rummet

Efter otte minutter løber det første rakettrin også tør for brændstof. Nu er raketten kommet 157 km op. Første trin frakobles, og selve rumfartøjet Orion går sammen med det øverste rakettrin i kredsløb om Jorden.

Rumraket
© NASA

3. Andet trin giver et sidste skub

Efter en time og 25 minutter har det andet rakettrin sendt Orion ud i en aflang bane om Jorden og giver nu rumfartøjet det sidste skub mod Månen. Resten af turen må Orion klare sig med sin egen raketmotor og styreraketter.

Turen til Månen bliver rasende dyr. NASA forventer, at udgifterne til Artemis-programmet er nået op på 86 milliarder dollars – mere end en halv billion kroner – ved udgangen af 2025. Og Artemis-programmet stopper ikke med månelandingen, for langt flere missioner er i støbeskeen.

På lidt længere sigt skal der bygges en international rumstation, der kredser rundt om Månen og fungerer som mellemstation for månerejsende. Lunar Gateway, der kan oversættes til “Porten til Månen”, konstrueres i et samarbejde mellem USA, Europa, Japan og Canada.

Målet er en base på Månen

Når Gateway er på plads, skal der etableres en månebase tæt på Månens sydpol. Her skal astronauterne kunne opholde sig i uger eller måneder, mens de indsamler månesten, foretager videnskabelige eksperimenter og tager på opdagelse i månebiler. Til den tid vil den første europæer også sætte fod på Månen.

Astronauter på maanen

Artemis-programmet er første skridt mod en månebase, hvor astronauter kan opholde sig i månedsvis, så den konstant er bemandet.

© NASA

Tidsplanen ligger ikke helt fast, men nu er alle delene til den ubemandede Artemis I-mission konstrueret og fragtet til Kennedy Space Center i Florida, hvor de er ved at blive samlet til en færdig rumraket, der bliver 98 meter høj.

Det er også fra NASA’s rumcenter ved Floridas Atlanterhavskyst, raketten skal opsendes, og det bliver enten i slutningen af 2021 eller starten af 2022.

Missionen kan betragtes som den sidste afgørende test af raketsystemet, og den skal gå fuldstændig efter planen, hvis ikke hele Artemis-projektet skal møde forsinkelser. Derfor har NASA travlt med at teste alle rumrakettens mange dele en sidste gang før opsendelsen, så drømmen om bemandede månerejser med Artemis II og III kan blive virkelighed.

På Stennis Space Center i Mississippi testes motorerne til rumraketten – det samme sted, som motorerne til måneraketten Saturn V blev testet i slutningen af 1960’erne.

Denne gang har ingeniørerne dog fået raketmotorer i hænderne, som sammenlagt er 15 procent kraftigere end dem, Saturn V var forsynet med.

Raketmotorer er genbrug

De selvsamme motorer har i øvrigt siddet på nogle af de rumfærger, der blev sendt på pension i 2011, for NASA forsøger at holde prisen på SLS nede ved at genbruge hardware og teknologier fra tidligere missioner.

Nyrenoverede og lettere opgraderede versioner af 16 af de raketmotorer, der sad på forskellige rumfærger, skal benyttes på de første fire Artemis-missioner.

Artemis

I New Orleans blev rakettens 64,6 meter lange hovedtrin udstyret med fire genbrugsmotorer fra rumfærgerne, før det blev sejlet 65 km nordpå til NASA’s testcenter i Mississippi.

© NASA

Ved opsendelserne af SLS ender hele det store første rakettrin som skrot på havets bund, og så kommer motorerne ikke til at se dagens lys igen.

Efter de første fire missioner er der således brug for helt nye motorer, som firmaet Aerojet Rocketdyne vil bygge for NASA – bl.a. ved brug af 3D-print, der kan forenkle produktionen.

Rumfartøjet Orion er også designet til at blive genbrugt, i hvert fald den del af fartøjet, der bringer astronauterne det sidste stykke tilbage til Jorden og lander i havet.

Ud over mandskabsmodulet består rumfartøjet af et servicemodul, som bl.a. sørger for, at astronauterne kan navigere i rummet. Lige før mødet med atmosfæren vil servicemodulet, der bygges af Den Europæiske Rumorganisation, ESA, blive frakoblet og brænde op i atmosfæren.

Men før Artemis I-missionen når så vidt, skal den enorme SLS-rumraket sørge for, at Orion opnår den hastighed på næsten 40.000 km/t, som kræves for at nå Månen.

Når SLS har udspillet sin rolle, og rumfartøjet er sendt på rette vej mod Månen, vil tyngdekraften fra Jorden forsøge at bremse det, og derfor er det nødvendigt med den meget høje fart fra starten – ellers ville Orion bare falde ned igen.

Testdukke går forrest

Den første mission skal både vise, at SLS kan klare sin del af opgaven, og at alle Orions systemer fungerer upåklageligt. Rumfartøjet skal kunne navigere korrekt i det ydre rum og holde til at være derude i flere uger.

Desuden skal rumkapslen klare den krævende hjemtur ned gennem atmosfæren, hvor temperaturen kommer op i omegnen af 2500 °C. Et stort varmeskjold er designet til at optage varmen undervejs, og når Orion-rumkapslen er bremset af atmosfæren, skal tre faldskærme folde sig ud og sørge for en blød landing i havet.

For at tjekke, hvilke rystelser og accelerationer fremtidige astronauter bliver udsat for, bliver en menneskelignende testdukke kaldet “Commander Moonikin Campos” forsynet med forskellige sensorer og anbragt i et af Orions astronautsæder under Artemis I-missionen.

Artemis testdukke

På Artemis I-missionen vil en testdukke med sensorer bl.a. afsløre, hvad astronauterne kan forvente af varme og rystelser, når rumkapslen suser ned gennem Jordens atmosfære.

© NASA

Navnet Campos er valgt for at hædre elektronikingeniøren Arturo Campos, som havde en stor del af æren for at bringe astronauterne på den uheldsramte Apollo 13-mission sikkert hjem.

Dukkens sensorer og andre målinger vil bl.a. fortælle forskerne, om astronauterne bliver udsat for sundhedsskadelig stråling på turen.

Privat firma står for landingen

Mens Artemis I er lige om hjørnet, er det straks mere usikkert, hvornår de første astronauter kravler ind i Orion i toppen af måneraketten og bliver sendt på den første månerejse, siden Apollomissionerne sluttede i 1972. Hvis alt går glat, kan det ske så tidligt som sidst i 2023. Artemis III-missionen inklusive en månelanding kan blive virkelighed året efter. Det er i hvert fald den officielle udmelding fra NASA.

Om de ambitiøse planer holder, er dog usikkert. De færreste med forstand på rumfart tror for alvor på, at en ny generation af astronauter går rundt på Månen inden udgangen af 2024. Teknologien når næppe at blive klar på tre år – specielt kniber det med det helt nye og uafprøvede månelandingsfartøj, der skal bringe astronauterne det sidste stykke ned på Månen.

SpaceX

Månelandingsfartøjet Starship findes i dag kun som prototype. Firmaet bag den, SpaceX, skal have fart på, hvis Starship skal være klar til at sætte astronauter på Månen i 2024.

© SpaceX

NASA har hyret det private rumfartsfirma SpaceX til at designe og bygge månelandingsfartøjet mod en betaling på 2,9 milliarder dollars, svarende til 18 milliarder kroner. Fartøjet bliver baseret på SpaceX’ kommende rumskib, Starship, som indtil videre kun er nået til prototypestadiet og er ved at blive testet i Texas.

Månelandingsversionen af Starship bliver langt større og meget mere kompliceret end Apollo Lunar Module, der bragte mennesker til Månen i slutningen af 1960’erne og begyndelsen af 1970’erne.

Ved hjælp af løfteraketten Super Heavy, som SpaceX også er ved at udvikle, skal Starship sendes i forvejen og være i kredsløb om Månen, før Orion når frem. Derefter skal de to rumfartøjer koble sig sammen, så to af Orion-astronauterne kan svæve over i Starship, som så lander på Månen.

NASA har hyret det private firma SpaceX til at bygge månelandingsfartøjet Starship, der skal bringe astronauterne sikkert ned på Månen og tilbage igen – som en taxa mellem Orion og Månens overflade.

Rumtaxa
© SpaceX/NASA

1. Astronauter skifter fartøj i rummet

Når Orion er kommet i kredsløb om Månen på Artemis III-missionen, kobler fartøjet sig til Starship, som er sendt i forvejen. To af de fire astronauter svæver over i Starship, hvorefter landingsfartøjet frakobles igen.

Rumraket
© SpaceX

2. Starship lander blødt langt sydpå

Mens to astronauter bliver tilbage i Orion, daler de to andre langsomt ned til måneoverfladen. Starships raketmotorer sørger for en blød landing i nærheden af Månens sydpol, hvor astronauterne har mulighed for at finde is.

Foedder på maanen
© NASA

3. “One small step for a woman ...”

Astronauterne – den ene en kvinde – må hele vejen ned fra toppen af det 50 meter høje fartøj, før de kan sætte fod på Månen. I løbet af den næste uge skal de på fire vandringer og indsamle 35 kg sten, som skal med hjem.

Starship bliver cirka 50 meter høj, og astronauterne vil være i den øverste halvdel, når fartøjet lander på Månen. De skal formentlig bruge en elevator, når de skal ned at gå rundt på Månens overflade.

Men først skal rumskibet bygges færdigt og testes i ubemandede og derefter bemandede kredsløb om Jorden, og så skal en ubemandet månelanding forsøges, før det endelig bliver alvor.

NASA kunne nok have valgt et månelandingsfartøj, der var mindre kompliceret og havde større chance for at blive klar inden for få år, men det amerikanske rumfartsagentur gik i stedet efter det store potentiale, som Starship har.

I kraft af sin imposante størrelse kan Starship bruges til fragt af anseelige mængder gods, og det bliver der brug for, når en egentlig månebase skal etableres.

Liv paa maanen

Starship kan på længere sigt få en central rolle i transport af gods og astronauter mellem en fast månebase og rumstationen Lunar Gateway.

© SpaceX

Til den tid bliver rumstationen Gateway en fast mellemstation på rejsen til Månen, og SLS vil være opgraderet til endnu kraftigere versioner, der kan sende op til 46 tons gods i kredsløb om Månen. Herfra får Starship en vigtig rolle med at fragte godset videre ned til Månens overflade. På endnu længere sigt kan en variant af Starship også komme i spil, når mennesker engang skal til Mars.

Kratere kan rumme vand

Netop NASA’s erklærede mål om at sende astronauter hele vejen til Mars er en af bevæggrundene bag Artemis-projektet. Månen kan ses som et skridt på vejen mod Mars, hvor astronauterne vil være på egen hånd i op imod to år.

På Månen kan NASA teste det rumfartøj, som skal fragte mennesker videre til den røde planet, ved at koble det til Gateway og lade astronauterne bo der i mange måneder. Og hvis vi kan etablere os og overleve i månedsvis på Månen på en måde, hvor vi udnytter de naturlige ressourcer, kommer drømmen om Mars lidt tættere på.

VIDEO: Se, hvordan Orion skal bygge Månens rumstation

NASA-forskerne håber især, at astronauterne kan finde vand i form af is på bunden af kratere ved Månens sydpol. Vandet kan både fungere som drikkevand og til vanding af afgrøder, så en månebase bliver mindre afhængig af forsyninger fra Jorden.

Desuden kan vand spaltes til ilt og brint, hvor ilten er livsnødvendig, når astronauterne skal trække vejret, og i afkølet, flydende form kan ilt og brint bruges som raketbrændstof.

Månesten viser fortiden

Selvfølgelig er Månen også interessant i sig selv, for der er stadig meget, vi ikke ved om vores nærmeste nabo i rummet. Månens geologiske fortid er ikke helt kortlagt, men de fleste planetforskere mener, at den blev dannet, da den tidlige jordklode stødte sammen med en anden klode i Solsystemets barndom for cirka 4,5 milliarder år siden.

I det gigantiske sammenstød blev materiale fra de to kloder blandet godt og grundigt sammen, før det samlede sig til Jorden og Månen, som vi kender dem i dag. Nye undersøgelser af månesten, som Artemis-astronauter tager med hjem, kan måske afgøre, om teorien er rigtig.

Turister vil følge i astronauternes fodspor.

For private firmaer som SpaceX er Månen også interessant som eksotisk rejsemål for uhyre velhavende turister.

SpaceX har allerede annonceret en mission kaldet dearMoon, hvor den japanske milliardær Yusaku Maezawa har bebudet, at han vil invitere otte mennesker med på en seks dage lang tur rundt om Månen i Starship. Optimistisk set vil det kunne ske med afgang allerede i 2023, og senere kommer månelandinger i spil.

Kina er med i kapløbet

USA er ikke den eneste stormagt, der har planer om at etablere sig på Månen. Særligt Kina har store ambitioner, når det gælder bemandet rumfart, og kineserne har da også for længst sendt astronauter i kredsløb og på besøg på deres helt egen rumstation, som bliver udbygget i de kommende år.

Kina og Rusland vil arbejde sammen om at bygge en international forskningsstation på Månen, og kineserne er i fuld gang med at udvikle den enorme rumraket Chang Zheng 9, der er i samme størrelsesklasse som SLS, og som skal være klar til opsendelse i 2030.

Kinesisk raket

Kina udvikler i øjeblikket superraketten Chang Zheng 9, som skal kunne fragte 53 tons gods til Månen. Det er mere, end de planlagte versioner af SLS kan klare.

© Stocktrek/Alamy/Imageselect/Shutterstock

Engang i midten af 2030’erne vil den første kineser sætte fod på Månen, men til den tid vil der formentlig have gået en del flere amerikanere rundt deroppe end de 12, der allerede har været der.

Og forhåbentlig er de alle kommet sikkert hjem igen. Mens afgangen til Månen med SLS endnu ikke er prøvet af nogen astronauter, er hjemkomsten med Orion-rumkapslen testet flere gange, hvor udfoldningen af dens faldskærme og landingen i havet har fungeret som forventet.

Landing paa havet

NASA har testet astronauternes hjemkomst ved at lade Orion-rumkapslen dale ned i sine faldskærme og ramme havoverfladen i forskellige vinkler og med forskellige hastigheder.

© NASA

Det er heller ikke usandsynligt, at en europæer sætter sin fod på Månen inden for det næste årti efter at have fået et lift med SLS og Starship. Men det kræver i første omgang, at Artemis I bliver en succes, så tidsplanen ikke skrider for de efterfølgende Artemis-missioner.

Den afgørende generalprøve, som venter lige om hjørnet, vil vise, hvornår vi kan forvente at blive vidner til det næste store spring for menneskeheden.