Robotter klargør vores nye koloni

Fra 2021 skal bore­maskiner, rovere og støvsugere sendes til Månen for at teste udstyr, lede efter vand og afsøge mulige bopladser. Målet er at bygge en koloni på Månen inden årtiet er omme.

Fra 2021 skal bore­maskiner, rovere og støvsugere sendes til Månen for at teste udstyr, lede efter vand og afsøge mulige bopladser. Målet er at bygge en koloni på Månen inden årtiet er omme.

Ball Aerospace/Carnegie Mellon University

Nu skal månen erobres

Støvet hvirvler op, da et landingsmodul sætter sine fødder på Månens overflade.

Ud træder et hold astronauter, der hoppende begiver sig i retning af en nærliggende månebase. Inde i basen er der stuetemperatur og normalt atmosfærisk tryk, og her møder de et hold fastboende astronauter.

De er i gang med forberedelserne til en mission til et uudforsket krater nær Månens sydpol. En selvkørende månerover har fortalt, at der gemmer sig store mængder is i krateret. Det skal udforskes, for ud over at være en kilde til drikkevand kan det frosne H2O også spaltes i dets grundbestanddele – hydrogen og oxygen – som skal bruges som livgivende ilt og som raketbrændstof til videre rejser ud i rummet.

Astronauterne trækker i deres rumdragter, der er designet til at modstå skadelig stråling fra Solen – og ikke mindst det sandpapiragtige månestøv, der trænger ind alle steder.

12 mennesker har indtil nu vandret på Månens overflade.

Sådan kan en almindelig mandag snart se ud på Månen. Sammen med en række private firmaer er den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, i fuld gang med at bygge de fartøjer, der skal bane vejen for en permanent koloni på Månen.

Projektet går under navnet Artemis, og allerede i 2021 sendes de første fartøjer, fyldt med udstyr fra 12 kommercielle projekter, afsted for at undersøge forholdene med dybdegående bor og selvstyrende støvsugere.

I atmosfæren

Strålinger fra rummet kan normalt få computere til at regne forkert. Men forskere fra Montana State University har udviklet en billig løsning, som kan forhindre regnefejlene ved at bruge mange mindre computere parallelt.

© Ken Ikeda Madsen

Månen bombarderes fra rummet

Månen rammes hvert sekund af enorme mængder elektrisk ladede partikler, der udsendes fra Solen og andre stjerner i rummet. Partiklerne kan fx være protoner og elektroner, som har høj nok energi til at være ioniserende, så strålingen eksempelvis kan vriste elektroner fri fra et atom.

© Ken Ikeda Madsen

Stråling skader computere og elektronik

Solens partikler kan ionisere atomerne i elektronikken ombord på en satellit eller et rumskib. De kan fx slå elektroner løs i et silicium-atom i en computerchip og få en utilsigtet elektrisk strøm til at løbe i en af chippens transistorer – hvilket kan give regnefejl.

© Ken Ikeda Madsen

Parallel computer modstår stråling – velfungerende computerchip

Den nye løsning, RadPC, kan indeholde flere ens computerchips, der regner parallelt ...

© Ken Ikeda Madsen

Parallel computer modstår stråling – skadet computerchip

... Det betyder, at hvis én chip får et andet resultat end de andre, kan forskere se, at den har regnet forkert. RadPC kan herefter konkludere, at det rigtige resultat er det, som de resterende computerchips er kommet frem til.

NASA vil generobre Månen

Apolloprogrammet fik på blot tre år, fra 1969 til 1972, i alt 12 astronauter til Månen, men siden dengang har intet menneske opholdt sig længere ude i rummet end i lavt jordkredsløb ca. 400-550 kilometer fra Jordens overflade. Det vil NASA nu lave om på.

I de senere år har rumfartsorganisationen af flere årsager igen fattet interesse for vores nærmeste nabo. I takt med at ambitionerne for fremtidige rummissioner vokser, bliver det eksempelvis mere og mere relevant at kunne bruge Månen som en slags mellemstation til videre rejser ud i rummet.

Tilsvarende satser forskerne på, at Månen rummer flere værdifulde ressourcer, som vi i fremtiden kan udnytte – og udvindingen skal bruges som et casestudie for, hvordan vi generelt kan komme til at drage fordel af rummets ressourcer.

I den forbindelse skal Månens overflade, kappe, atmosfære og magnetfelt undersøges – og med de undersøgelser kan astronomerne også blive klogere på, hvordan Månen har udviklet sig gennem tiden.

Den viden kan bruges til at undersøge skabelsen af andre kloder både i og uden for Solsystemet. Og vigtigst af alt skal en gammel drøm nu realiseres: Mennesket skal ikke bare gå, men bo på Månen.

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

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

© Joel Kowsky/NASA

Skal undersøge is og stråling

Med Artemis vil NASA bygge en permanent base fra 2028, og allerede i 2024 skal de første astronauter igen sendes til Månen. Her er planen også, at en kvindelig astronaut for første gang skal plante sine støvler i månestøvet.

Før amerikanerne kan nå så langt, skal forholdene dog undersøges til bunds, for på trods af de tidligere missioner nåede Apollo-astronauterne faktisk ikke at opholde sig mere end sammenlagt 80 timer på Månen, og astronomernes viden om Jordens nærmeste nabo er stadig mangelfuld.

Fra 2021 lægger NASA derfor ud med at sende missioner til Månen alene med måleinstrumenter og robotter ombord. Sammen skal de mange apparater svare på en vifte af vigtige spørgsmål, der danner grundlag for de næste faser af Artemis.

Eksempelvis skal det undersøges, hvordan Solens stråling påvirker elektronik og mennesker på Månens ubeskyttede overflade, for hvordan kan det undgås, at livsvigtige computere regner forkert, når først de bliver ramt af strålingen? Og hvad med baserne – hvilket materiale skal de fremstilles i for at holde astronauterne sikre?

Hvor meget forurener et landingsmoduls raketmotorer Månens overflade og ultratynde atmosfære? Hvor gemmer isen sig præcis på Månen, og vil den, som forskerne tror, kunne bruges til at fremstille raketbrændstof?

Desuden vil NASA gerne blive klogere på, hvordan man kan gøre landinger på måneoverfladens kratere og klipper sikrere.

12 kommercielle projekter har NASA i alt udpeget til at levere udstyr til Månen.

Private virksomheder hjælper til

Denne første del af Artemis-programmet har NASA døbt CLPS (Commercial Lunar Payload Services), og i juli 2019 udpegede NASA i alt 12 projekter, som private virksomheder skal levere teknologien til. Projekterne omfatter bl.a. MoonRanger, en ny, selv­kørende månebil, der skal kortlægge Månens overflade i en afstand på en km fra et landingsmodul. Kortlægningen skal hjælpe forskerne med at finde is, ligesom den skal vise, hvor det er sikrest for rum­fartøjer at lande.

Imens skal “månestøv­sugeren” PlanetVac arbejde inde i landerens fødder, hvorfra den med et kraftigt gaspust kan hvirvle støvprøver op i en beholder til senere videnskabelige undersøgelser.

Resultaterne skal fortælle ingeniørerne, hvilke materialer der kan klare de barske omgivelser på Jordens satellit.

For at få det videnskabelige udstyr ned på Månens overflade har NASA også brug for nye landingsmoduler, og her har rumfartsagenturet udpeget de to leverandører Astrobotic og Intuitive Machines. Eksempelvis skal landingsmodulet Peregrine fra Astrobotic lande på Månen i juli 2021.

Den 1,9 meter høje og 2,5 meter brede lander er udstyret med fem raketmotorer, landingskameraer og en såkaldt doppler-lidar, som med reflekteret laserlys guider landeren sikkert ned på overfladen.

Peregrine kan medbringe op til 90 kg last og skal i første omgang fragte NASA’s eget måleudstyr ned til måneoverfladen, som dermed ankommer før de 12 kommercielle projekter.

På overfladen

Støvsuger opsamler månestøvsprøver

/ 3

PlanetVac støvsuger overfladen for prøver

Med et kraftigt pust fra trykluft skal “månestøvsugeren” PlanetVac samle prøver fra måneoverfladens øverste jordlag. Det ophvirvlede støv samles i en beholder og kan analyseres på stedet eller tages med hjem til Jorden. PlanetVac kan erstatte én eller flere af de fødder, der normalt sidder på et landingsmodul.

1

Test af coatinger forhindrer fremtidige skader

Med instrumentet RAC (Regolith Adherence Characterization) skal forskerne finde ud af, hvordan støvet klæber til forskellige typer coatinger. Under Apollo-missionerne opdagede astronauterne, at støvet kan virke lidt som sandpapir. Med RAC kan forskerne designe fartøjer, der kan modstå støvets påvirkning.

2

Robotarm skovler månestøv op

Fra undersiden af et landingsmodul skal robotarmen SAMPLR (Sample Acquisition, Morphology Filtering, and Probing of Lunar Regolith) opsamle regolit fra Månens overflade til brug i videnskabelige analyser. Robotarmen bliver baseret på teknologi, der tidligere er blevet brugt på marsroverne Spirit og Opportunity.

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

Computer beskytter mod Solen

Allerede inden CLPS-udstyret lander på Månen, vil det blive ramt af den første udfordring, som et af projekterne kaldet RadPC skal løse: solvinden.

Ladede partikler udsendt fra Solen, solvinden, er et praktisk problem på mere ubeskyttede kloder som Månen og Mars, der ikke ligesom Jorden har et kraftigt magnetfelt og en tyk atmosfære til at beskytte sig.

Den ioniserende stråling fra partiklerne kan blandt andet få computere og anden elektronik ombord på landerne til at regne forkert eller endda gå helt i stykker. Derfor skal RadPC demonstrere, at computere kan bygges til at klare den barske stråling i rummet uden brug af kostbar beskyttelse, men i stedet ved at bruge mange ens computere i parallel.

Når først landeren er sikkert ankommet, kan andre dele af CLPS begynde at gøre deres del af arbejdet. Eksempelvis skal MoonRanger som tidligere nævnt køre på jagt efter is – en vigtig opgave, hvis mennesker skal længere ud i verdensrummet.

Under støvet

Meterlange termometernåle og harpunelektroder skal måle statisk- elektrisk månestøv og temperaturer i Månens indre. Målingerne skal blandt andet fortælle os, hvordan Månen i sin tid opstod.

© Honeybee Robotics/NASA

1. Magnetometer undersøger Månens indre opbygning

Med fjedre skyder instrumentet Lunar Magnetotelluric Sounder tre elektroder 14 meter væk, så de ligger vinkelret på hinanden på Månens overflade. Her skal elektroderne måle forholdet mellem Månens elektriske og magnetiske felt, hvilket fortæller forskerne nye detaljer om, hvordan Månens indre er opbygget i en dybde fra 200 til 1000 meter.

© Honeybee Robotics/NASA

2. Elektromagnetisk apparat afdækker månestøvets klæbrige opførsel

Månestøv er elektrisk ladet, fordi partikler fra Solen slår elektroner løs fra støvpartiklerne. Den statiske elektricitet får støvet til at klæbe sig til alting, hvilket kan påvirke maskiner og udstyr. Forskere vil med eksperimentet LuSEE måle variationer i Månens magnetfelt og solvinden for at få en ny forståelse af, hvordan månestøvet opfører sig.

3. Robotnål borer i hed hemmelighed

/ 4

Sollys

1

Lander

2

Varme fra sollys

3

Nål

4
© Honeybee Robotics/NASA

Månen skal være tankstation

I 2009 opdagede NASA ud af, at Månen gemmer flere hundrede millioner tons is langs kratere ved nord- og syd­po­ler­ne. Håbet er, at isen vil kunne smelte og spaltes i dets grundbestanddele, hydrogen og oxygen, så det kan udnyttes som raketbrændstof.

Netop den teknik kan vise sig at blive en afgørende del af fremtidens rumudforskning, da det kræver store mængder raketbrændstof at løfte gods fri af Jordens tyngdekraft. Hvis forskere kan fremstille brændstof på Månen, som kan bruges til at tanke rumskibe op til missioner længere ud i Solsystemet, ville fordelene derfor være betragtelige.

Forskere har foreslået en metode til at udvinde isen baseret på sublimation – omdannelse fra fast form til dampform uden den mellemliggende væskefase.

Ved at placere spejle langs kraterets kant kan sollyset reflekteres ned mod en linse, der spreder sollyset ud mod måneoverfladen og varmer isen op. Linsen placeres i toppen af et telt fremstillet af et reflekterende og uigennemtrængeligt materiale, og inde i teltet bliver isen omdannet til damp, der kondenseres og dernæst kan opsamles.

Vandet kan herfra transporteres videre til et elektrolyseanlæg, hvor det spaltes til ilt og brint med elektroder og dermed kan bruges som raketbrændstof.

Brian Walsh fra Boston University studerer en linse, som bliver en del af LEXI – et instrument, der skal give forskerne et billede af, hvordan solvinden møder Jordens magnetfelt.

© Cydney Scott/Boston University Photography

Første stop på vejen til Mars

Jagten på is illustrerer, at CLPS og Artemis også er en del af en større vision: Al den videnskab, ingeniørkunst og innovation, der skal til for at gøre Månen beboelig, skal også være et trinbræt til missioner længere ude i rummet. Efter Månen er Mars den næste afgørende destination.

NASA knokler i øjeblikket for at færdig­udvikle sin næste generation af måne- og marsraketter kaldet SLS (Space Launch System).

Ifølge NASA bliver SLS deres kraftigste løfteraket nogensinde, med en trykkraft 15-20 pct. kraftigere end Saturn V­-raketterne fra Apolloprogrammet – eller op til 34 gange kraftigere end en jumbojet. Og når først SLS har fået sendt det næste hold astronauter til Månen, kan NASA for alvor begynde at rette opmærksomheden mod Mars.

Ambitionen er, at den første astronaut skal lande på den røde planet i løbet af 2030’erne. Med CLPS tager NASA de første afgørende skridt mod, at den drøm kan blive til virkelighed, for hvis robotterne gør deres arbejde ordentligt, går der nu ikke længe, før vi har opnået den kundskab, der skal til for at kolonisere både Månen og Mars.