Der bygges mange raketter i disse år, og da det tager mange år at udvikle og bygge en ny, vil de raketter, som nu er på tegnebordet, komme til at dominere rumfarten helt frem til måske 2050.
I det følgende vil vi give en oversigt over de vigtigste nye raketter. De kommer til at konkurrere med hinanden, og det er langt fra sikkert, at alle de nye raketter vil klare sig.
Hertil kommer det helt store spørgsmål: Hvordan vil rumfarten udvikle sig? Det spørgsmål har vi analyseret i artiklen ‘Fire veje for rumfarten inspireret af vikinger‘.
Det afgørende valg
Når der skal bygges nye raketter, vil de fleste firmaer nok tage udgangspunkt i markedet, som det ser ud i dag. Den helt store undtagelse er SpaceX, hvor man ønsker at skabe et nyt marked. Som vi skal se, er det en meget risikabel vej at gå.
Med den nuværende rumfart – med omkring 100 opsendelser om året – er markedet for raketter begrænset. Det betyder, at raketter i dag bygges af nogle få store firmaer, der kæmper om et marked med tre typer kunder:
- Rumagenturer: Raketter til at opsende videnskabelige satellitter og til den bemandede rumfart.
- Militæret: Raketter til at opsende spionsatellitter, samt satellitter til militær kommunikation og varsling mod raketangreb.
- Private firmaer: Raketter til kommercielle satellitter især til kommunikation og overvågning af Jorden.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Langt de fleste opsendelser er af ubemandede satellitter, og her er det afgørende at kunne aflæse markedet, der ser ud til at kunne udvikle sig i to retninger. Den ene er at opbygge konstellationer af et stort antal mindre satellitter, og den anden er at opsende få, men store satellitter.
Hvis fremtiden tilhører de mange, men små satellitter, skal fremtidens raketter ikke være alt for store, og de skal i hvert fald bygges, så de kan opsende mange små satellitter på en gang. Hvis fremtiden tilhører de få, men store satellitter, skal der bygges en anden type raketter.
Det gælder om at vælge rigtigt, for i dag shopper kunderne rundt mellem de forskellige leverandører for at få det bedste tilbud.
Bemandet rumfart har sine helt egne problemer, da al bemandet rumfart er betalt af regeringer. Det betyder, at store programmer både kan oprettes og nedlægges ud fra rent politiske hensyn, og det gør markedet mere risikabelt.
Det er dog et marked, der er værd at komme ind på, fordi der her er brug for mange ret store raketter til rumskibe og forsyninger – især hvis der skal bygges baser på Månen eller Mars. Skal vi længere bort fra Jorden end rumstationen ISS, bliver det nødvendigt at bygge supertunge raketter med en startvægt på 3.000 ton og derover.
Denne type raketter er dyre at bygge og udvikle, og det er ganske svært at finde anvendelser for disse store raketter udenfor den bemandede rumflyvning. Det var en meget vigtig grund til, at NASA i 1970’erne måtte opgive den store Saturn 5 måneraket, at man ikke havde noget at bruge den til efter Apollo.
Den var simpelthen alt for stor og dyr.
\ Læs mere
Spillerne
Alt dette har naturligvis givet mange overvejelser i de firmaer, der skal bygge fremtidens store raketter. I sidste instans er ledelsen jo økonomisk ansvarlig, og med de enorme investeringer det kræver at bygge en ny raket, kan en forkert beslutning betyde firmaets undergang. Her adskiller rumfarten sig ikke fra al anden industrivirksomhed.
På nuværende tidspunkt er beslutningerne taget om fremtidens raketter, og vi har her ridset de vigtigste spillere på markedet op. Det er de fem-seks store virksomheder, der bygger verdens store raketter.
- Arianespace: Bygger den Europæiske Ariane-raket. Det er et samarbejde mellem 18 firmaer i Europa og stærkt domineret af Frankrig og Tyskland. Danmark er også med. Bud på fremtiden: Ariane 6.
- United Launch Alliance (ULA) i USA: Et samarbejde mellem de store flyfirmaer Lockheed og Boeing, og de har for tiden ansvaret for Delta- og Atlas-raketterne. Bud på fremtiden: Vulcan.
- SpaceX: Det private firma har på få år udviklet sig til en af verdens største raketproducenter med den meget anvendte Falcon 9-raket. De er kendt for at gå deres egne veje. Bud på fremtiden: Falcon Heavy og Big Falcon Rocket (BFR).
- Khrunichev: Stort russisk firma som bygger Proton-raketten og har ansvaret for de Angara-raketter, som skal erstatte ældre russiske rakettyper. Bud på fremtiden: Familien af Angara-raketter.
- China Academy of Launch Vehicle Technology (CALT). Dette statsejede firma har ansvaret for Long Mach-raketterne, som har været grundlaget for hele det kinesiske rumprogram. Bud på fremtiden: Familien af Long March-raketter, især Long March 5 og Long March 9.
- Blue Origin: Dette amerikanske firma burde egentlig ikke være med, da de endnu ikke har opsendt satellitter. Men Blue Origin arbejder på at udvikle helt nye raketter, som delvist kan genbruges ligesom Falcon-raketterne. Mange mener, at Blue Origin kan blive en lige så stor spiller på markedet som SpaceX. Det ejes af Jeff Bezos, som har grundlagt internetfirmaet Amazon. Bud på fremtiden: New Glenn.
- NASA: Verdens ældste rumagentur, der fylder 60 år 1. oktober, hører i virkeligheden heller ikke med. Bortset fra en raket, nemlig SLS, bygger de nemlig ikke længere selv raketter, men køber dem fra private firmaer. SLS skulle gerne ende med at blive en moderne udgave af Saturn 5, og de officielle planer om rejser med mennesker til Månen og Mars er baseret på SLS. Bud på fremtiden: SLS.
Hertil kommer, at både Japan og Indien også bygger raketter. Der er dog tale om mindre raketter og en begrænset produktion. Derfor er de ikke taget med i denne oversigt, selv om de naturligvis kommer til at betyde noget for fremtidens rumfart.
Raketterne
Nu skal vi ikke gå i detaljer med raketternes konstruktion, men der er nogle træk ved de nye raketter, som er værd at bemærke.
Normalt opdeler man raketterne efter størrelse baseret på, hvor tunge satellitter de kan opsende i en lav bane om Jorden. Det er baner mellem cirka 200 kilometer og 2.000 kilometer over Jorden, og i fagsproget går disse baner under navnet LEO for Low Earth Orbit.
Den ubemandede rumfart klarer sig fint med mindre og mellemstore raketter, og det er da også dem, de private firmaer (bortset fra SpaceX) satser på. Det betyder, at industrien mest tror på en fremtid for rumfarten, hvor det er den ubemandede rumfart, som dominerer. Måske fordi det har vist sig meget vanskeligt eller umuligt for mennesker at leve og bo i rummet i længere tid.
Mellemstore raketter
Her er en tabel over de kommende mellemstore raketter, der alle sammenlignes med Ariane 5-raketten i øverste linje. Ariane 5 er nemlig for tiden en af de mest anvendte mellemstore raketter, selv om den om få år vil blive udfaset til fordel for Ariane 6.
Når der angives flere talværdier for en raket, betyder det, at den bygges i flere udgaver. Mange raketter i dag bygges i flere forskellige udgaver, så en kunde kan købe netop den udgave, som passer bedst til opgaven.
Lasteevnen er den største vægt, raketten kan sende ind i en lav bane (LEO) om Jorden.
Et + efter antallet af trin betyder, at første trin i begyndelsen får hjælp af boostere, der afkastes, endnu mens første trin virker.
Supertunge raketter
Der er kun få, der er gået i gang eller vil gå i gang med supertunge raketter. De er alle sammenlignet med den første supertunge raket, nemlig måneraketten Saturn 5.
Vi bemærker, at to af de fire supertunge raketter, nemlig SLS og Long March 9, bygges af regeringer. SpaceX er det eneste firma, der tør gå i gang med så store raketter, som kun har en fremtid, hvis den bemandede rumfart får en renæssance.
Men for Elon Musk og Tesla er Falcon Heavy kun et skridt på vejen til verdens største raket med en startvægt på ikke mindre end 4.400 ton, hvilket er næsten 50 procent mere end startvægten for Saturn 5.
Det kræver en vis tro på fremtiden at gå i gang med at bygge en raket som Big Falcon Rocket, normalt kaldet BFR. Vi har her givet den ‘pæne’ fortolkning af navnet – da Elon Musk første gang præsenterede ideen stod BFR for ‘Big Fucking Rocket’, og det betød at den i begyndelsen på tryk blev omtalt som Big F**** Rocket. Man kan roligt sige, at SpaceX går egne veje …
En overraskende beslutning
Elon Musk har truffet en overraskende beslutning – nemlig ikke at anvende Falcon Heavy til bemandede opsendelser, men satse alt på BFR. Det er overraskende, fordi Falcon Heavy med en løfteevne på op til 63 ton i lav bane næsten er for stor til den ubemandede rumfart. For tiden har han da også kun to ordrer: En stor Arabisk kommunikationssatellit og en opsendelse for det amerikanske luftvåben.
Rumindustrien venter derfor med interesse på, hvordan Falcon Heavy vil klare sig kommercielt.
Med tiden vil Musk gå helt over til BFR og udfase de mindre raketter. Det bliver interessant at se, om det er en klog beslutning. BFR er en meget stor raket, og hvis det ikke lykkes at genbruge den 100 procent, har den vist ikke en lang levetid.
Visionen bag Big Falcon
Visionen bag BFR er, at rumfarten vil gå den vej, vi i en tidligere artikel kaldte ‘den gyldne fremtid’, hvor mennesket kan leve og bo i rummet, og hvor det er muligt at etablere en rumbaseret industri, der kan give overskud. Det er langt fra en given ting.
BFR-raketten er enorm med en startvægt på ikke mindre end 4.400 ton, hvor første trin har 31 såkaldte Raptor-motorer, der er drevet af flydende ilt og metan. Det er beregnet til totalt genbrug.
Andet trin har syv Raptor-motorer, og det er så stort, at man i spidsen af raketten kan anbringe et rumskib med plads til ikke mindre end 100 passagerer. Den vision, Elon Musk har, er at opbygge et transportsystem både for Jorden og solsystemet – han går bestemt ikke i små sko.
Det første skridt, Musk har i tankerne, er at bruge BFR som passagerraket her på Jorden. Ingen rejse vil vare over en time, også selv om man skal over på den anden side af Jorden. En del af rejsen vil foregå ude i rummet, så passagererne kommer til at opleve både udsigten til den blå Jord og vægtløshed. Det bliver den første afprøvning af det såkaldte BFR-rumskib.
Håbet er, at passagerflyvningen kan skabe en så god indtægt, at der er penge til det næste skridt, som er et tankrumskib. Her skal BFR simpelthen bruges til at fragte en stor ladning brændstof op i bane om Jorden, hvor det så kan bruges til at optanke BFR-rumskibet ude i rummet, hvorefter rejsen kan fortsætte videre ud i solsystemet, til de kolonier på Månen eller Mars, som Elon Musk drømmer om at oprette.
\ Læs mere
Drøm og virkelighed
Hvis enhver anden end Elon Musk var kommet med en sådan vision, var den nok lige så stille blevet ignoreret som værende alt for urealistisk. Erfaringen har vist, at han skal tages alvorligt, men alligevel er der grund til nogen skepsis, for sporene skræmmer:
- NASA har arbejdet i mange år på SLS, som er noget mindre end BFR. Den bliver hele tiden forsinket, og prisen bare stiger. NASA har endda erfaring med meget store raketter, hvad Elon Musk ikke har.I 2004 nåede det første privatbyggede rumskib op i en højde på 100 kilometer og kom dermed ud i rummet. Alle ventede, at nu kom der hurtigt turistflyvninger, men der er nu gået 14 år, og vi venter stadig. Et hop 100 kilometer ud i rummet er en uendelig meget simplere opgave end den, Elon Musk har sat for sig selv og BFR-raketten.De medicinske erfaringer fra ISS om langtidsophold i rummet viser, at vi står over for nogle problemer. Således har astronauten Scott Kelly efter et års ophold på ISS fået ændret den måde, generne i hans DNA udtrykker sig på (generne er ikke ændret, som pressen oprindeligt skrev). Det drejer sig især om de gener, der styrer immunforsvaret, knoglevækst og reparation af DNA. Dette er kun et af mange medicinske problemer, som vægtløsheden medfører.
\ Læs mere
- Vi ved ikke, hvilken betydning det har at leve i længere tid under den lave tyngdekraft på Månen og Mars. Det kan især blive et problem på Månen, hvor tyngdekraften kun er 1/6 af Jordens tyngdekraft, hvilket kan svække både muskler og knogler.Nye opdagelser tyder på, at støvet på Mars er giftigt og bestemt ikke egner sig til at dyrke hverken kartofler i (som i filmen The Martian) eller for den sags skyld noget som helst andet. Det vil gøre en kolonisering meget vanskelig.
Den vanskelige vej
Det er som bekendt svært at spå – især om fremtiden. Det er klart, at de store raketfirmaer, som står til ansvar over for aktionærerne, er forsigtige og tager små skridt fremad. Man satser på de traditionelle kunder og indfører tekniske fremskridt gradvist.
De nye mellemstore raketter er netop resultatet af en sådan gradvis udvikling. Man er blevet mere miljøvenlig ved at udfase det uhyre giftige hydrazin som raketbrændstof og erstatte det med metan. Det er miljøvenligt, fordi det forbrænder til CO2 og vanddamp.
Metan er et godt raketbrændstof, men ikke helt så effektivt som flydende brint og ilt. Til gengæld er det langt lettere at arbejde med, hvilket nedsætter prisen på raketten. Metan er også meget velegnet til raketmotorer, som skal anvendes mere end en gang.
Metan skal kun nedkøles til -161 grader for at blive flydende, hvilket er en langt simplere opgave end at fylde en tank med flydende brint ved -253 grader. Desuden har brint en så lav massefylde, at tankene skal være meget store, og det gør selve raketten både stor og tung.
Genbrug bliver også indført. Alle har vist været overrasket over, hvor hurtigt SpaceX har fået indført denne helt revolutionerende teknik, som har mulighed for helt at ændre den måde, vi driver rumfart på.
Men nu vil ULA svare igen med deres nye Vulcan-raket. Den skal bygges, så raketmotorerne fra første trin kan frigøres efter brug og så svæve tilbage til Jorden. SpaceX genbruger hele første trin, men det nedsætter den last, raketten kan sende i bane. Det er langt bedre, siger ULA, bare at genbruge motorerne som repræsenterer 2/3 af værdien af det første trin. Tabet i lasteevne bliver også langt mindre.
Falcon har også det problem, at tabet i løfteevne ved genbrug af første trin er så stort, at man ved opsendelse af tunge satellitter, især til den geostationære bane 36.000 kilometer over ækvator, må opgive en generhverve første trin. Tabet i løfteevne for Vulcan bliver så lille, at ULA regner med at kunne generhverve motorerne ved alle opsendelser.
Så det er ikke helt klart, hvilken metode der i det lange løb er den billigste.
Den europæiske Ariane 6 vil gøre noget lignende engang i fremtiden. Lidt overraskende har man ikke særlig travlt med at indføre genbrug – der er i Ariane-programmet en vis skepsis over for ideen. Men der arbejdes på en raketmotor til Ariane, som kan genbruges, og der er et projekt ved navn Callisto, der skal udvikle teknikken til at bygge raketter, der kan genbruges.
De mellemstore raketters fremtid ser derfor lys ud. Der er et solidt marked, og den tekniske udvikling vil i de kommende år gøre det både billigere og lettere at få opsendt satellitter.
De superstore raketters fremtid er mere uafklaret. Som fremtiden tegner sig lige nu, vil både SLS og Long March 9 nok kun blive bygget i få eksemplarer. De skal bruges til et bemandet program, som måske og måske ikke vil føre mennesket tilbage til Månen og ud til Mars.
Hvad, mange rumforskere håber, er, at Elon Musk har ret i sine drømme om, at der med den rigtige raket kan skabes en ny fremtid i rummet, og at han vil give de etablerede rumagenturer baghjul. Tiden vil vise det.
