Annonceinfo

Sådan kan man muligvis bygge et rumskib

ForskerZonenUdforskningen af det interstellare og meget fjerne rum vil øge vores langsigtede muligheder for at overleve som art. En stor udfordring er at skabe rumskibe med fremdrift nok til at nå derud hurtigt nok, men det kan blive muligt, skriver den britiske professor Ian Crawford.

Rumfarten vil give os mulighed for at sprede og mangfoldiggøre os hen over kosmos, hvilket øger Homo sapiens’ og vores evolutionære efterkommeres langsigtede overlevelsesmuligheder. (Illustration: AdamJCross/Deviant Art, CC BY-SA)

De senere år har vi opdaget et stigende antal Jordlignende exoplaneter langt ude i rummet, og det bliver mere og mere frustrerende, at vi ikke kan besøge dem.

Når alt kommer til alt, ville vores viden om planeterne i vores eget solsystem være temmelig begrænset, hvis det ikke var for de rumsonder, vi har sendt op for at udforske dem.

Problemet er, at selv de nærmeste stjerner er meget langt væk, og det vil kræve en enorm teknisk indsats for at nå dem på tidsskalaer, der er relevante for os.

Men med store fremskridt på forskningsområder som kernefusion og nanoteknologi er vi måske ikke så langt væk fra at kunne bygge små, hurtige interstellare rumsonder, som man skulle tro.

Rumskibe øger vores overlevelsesmuligheder

Meget står på spil. 

Hvis vi nogensinde finder beviser på, at der er liv på en planet, der er i kredsløb om en nærliggende stjerne, ville vi sandsynligvis være nødt til at rejse dertil for at få endeligt bevis og lære mere om den underliggende biokemi og evolutionære historie på dette sted.

Det vil kræve, at vi transporter avancerede videnskabelige instrumenter på tværs af det interstellare rum.

Men der er også andre grunde, som for eksempel det kulturelle udbytte, som vi vil kunne opnå af den hidtil usete udvidelse af den menneskelige erfaring.

Hastighederne, der skal til for at nå langt ud i rummet, er mulige. Så vi skal ikke til at opfinde ny fysik som 'warp drives' eller 'ormehuller' i rummet, som portrætteret i filmen 'Interstellar'. (Foto: Petcor80/Flickr creative commons)

Og skulle det vise sig, at livet er sjældent forekommende i vores galakse, giver det mulighed for, at mennesket kan kolonisere andre verdener.

Det vil give os mulighed for at sprede og mangfoldiggøre os hen over kosmos, hvilket øger Homo sapiens’ og vores evolutionære efterkommeres langsigtede muligheder for at overleve.

Hastighederne er i princippet mulige

Fem rumfartøjer - Pionerer 10 og 11, Voyagers 1 og 2 og New Horizons - er på vej ud af vores solsystem med kurs mod det interstellare rum. Men de holder op med at fungere mange tusinde år, før de kommer i nærheden en anden stjerne, hvis de endda nogensinde støder på én.

Vi er nødt til at basere fremtidens rumskibsteknologi på langt mere energiske fremdriftsteknologier end de kemiske raketter og gravitationelle 'slangebøsseskud' forbi gigantiske planeter, som vi bruger i øjeblikket, hvis det nogensinde skal blive en praktisk realitet at nå derud.

For at nå en nærliggende stjerne på en tidsskala på årtier snarere end årtusinder skal et rumfartøj rejse med en betydelig del af lysets hastighed. Ideelt set omkring 10 procent af lysets hastighed. Til sammenligning rejser Voyager-sonderne med omkring 0,005 procent.

Disse hastigheder er i princippet bestemt mulige. Det betyder, at vi ikke skal til at opfinde ny fysik som 'warp drives', en hypotetisk fremdriftsteknologi, der tillader et rumskib at rejse med hastigheder, der er større end lysets hastighed, eller 'ormehuller' i rummet, som portrætteret i filmen 'Interstellar'.

I årenes løb har forskerne udarbejdet en række fremdriftsdesigns, der potentielt vil være i stand til at accelerere rumfartøjer til disse hastigheder (jeg har gjort rede for flere i denne artikel).

Nanoteknologien og lasersejl kan hjælpe

Selvom mange af disse designs vil være vanskelige at konstruere i dag, så vil energimængden, der er brug for til at accelerere dem til de høje påkrævede hastigheder, faktisk falde, i takt med, at nanoteknologien skrider frem, og den videnskabelige nyttelast kan gøres stadig mindre og lettere.

Illustration af det foreslåede Project Orion rumfartøj med nuklear fremskridt. (illustration: NASA)

Det mest gennemtænkte interstellare fremdriftskoncept er den nukleare raket, der bruger den energi, som kan udløses, når atomkernerne sammensmelter eller deler sig, til fremdrift.

Rumfartøjer stationeret i solsystemet, der bruger 'lys-sejl', hvor lasere giver fremdrift, er også en mulighed. Men for en videnskabelig brugbar nyttelast vil det sandsynligvis kræve lasere, der koncentrerer mere strøm end hele verdens elektriske produktionskapacitet kan levere i dag.

Vi vil muligvis være nødt til at konstruere store solpaneler i rummet for at samle den nødvendige energi fra solen, så vi kan forsyne laserne med drivkraft ad den vej.

Raketter kan drives af antistof

Endnu et foreslået design er en antistof raket. Alle subatomare partikler har et næsten identisk antistof, som har den modsatte ladning.

Når en partikel og dens antipartikel mødes, tilintetgør de hinanden. Samtidigt frigiver de en enorm mængde energi, der kan anvendes til fremdrift. Men i øjeblikket kan vi ikke producere og lagre nok antistof til, at det vil fungere.

En anden mulighed er interstellare ramjets - fusionsraketter - hvori kompressionen af luften foregår i luftindtaget alene uden en mekanisk kompressor, og som bruger enorme elektromagnetiske felter for at indsamle og komprimere interstellar brint til et fusionsdrive. Men de vil sandsynligvis være endnu sværere at konstruere. 

Bedste bud er fusionsraket fra 1970'erne i ny udgave

Det bedst udviklede interstellare trafikforslag er et nuklear-fusionraket koncept, som beskrives i Project Daedalus-undersøgelsen, foretaget af British Interplanetary Society i slutningen af 1970'erne.

Denne raket ville være i stand til at accelerere en 450 ton nyttelast til cirka 12 procent af lysets hastighed, og som så teoretisk set vil nå frem til den nærmeste stjerne på cirka 36 år.

Ramjet - det enorme elektromagnetiske felt er synligt. (Illustration: NASA)

Konceptet er ved at blive revideret og opdateret af den igangværende Project Icarus-undersøgelse.

I modsætning til Daedalus, vil Icarus være designet til at sætte farten ned ved destinationen, så de videnskabelige instrumenter kan foretage detaljerede målinger af den udvalgte stjerne og planeter.

Rumskibene skal bygges ude i rummet

På nuværende tidspunkt bliver alle rumskibkoncepter af denne art designet, så de kan bygges i rummet. De er alt for store og potentielt for farlige til, at vi kan sende dem op fra Jorden. Det er en udfordring.

Desuden er vi nødt til at lære, hvordan vi indsamler og håndterer store mængder sollys eller udvinder sjældne nukleare isotoper til kernefusion fra andre planeter for overhovedet at få nok energi til at fremdrive dem.

Det betyder, at de interstellare rumrejser kun bliver praktisk mulige, når menneskeheden er blevet en rum-farende art.

Vejen til stjernerne begynder derfor her; ved gradvist at opbygge vores evner. Vi er nødt til at bevæge os væk fra International Space Station og bygge forposter og kolonier på Månen og Mars, sådan som det i øvrigt allerede er forudset i Global Exploration-køreplanen. Derefter skal vi påbegynde minedrift på asteroider efter råvarer.

Så måske er vi parate til det store spring på tværs af det interstellare rum engang i midten af det 22. århundrede, og parate til at høste det videnskabelige og kulturelle udbytte, det vil resultere i.

Ian Crawford er videnskabelig konsulent for Project Icarus. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.

Oversat af Stephanie Lammers-Clark

Partnerartikel

Artiklen bringes i samarbejde med: The Conversation

The Conversation er en uafhængig kilde til nyheder og holdinger, hentet fra den australske og engelske akademiske forskerverden og leveret direkte til folket.

Et team af professionelle redaktører arbejder sammen med eksperter fra universiteter og forskningsinstitutioner på at bringe deres viden ud til et bredere publikum.

Adgang til uafhængig, pålidelig, forklarende journalistik af høj kvalitet understøtter et fungerende demokrati. Vores mål er at skabe en bedre forståelse for aktuelle begivenheder og komplekse problemstillinger. Og forhåbentlig højne kvaliteten af den offentlige debat og samtaler.

Seneste fra Teknologi

Grønlandske stemmer

Bo Albrechtsen, museumsinspektør ved Grønlands Nationalmuseum, drømmer om at få et naturhistorisk museum i Grønland.

Tema om fremtiden for grønlandsk forskning

Det læser andre lige nu

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Seneste blogindlæg