Dragon – rumskibet, der skal bringe Andreas Mogensen tilbage til ISS

Da Andreas Mogensen sidst var i rummet i 2015, foregik rejsen op til ISS med det russiske Soyuz-rumskib; et godt, gammeldags rumskib, der stammer helt tilbage fra 1967, og som i bedste russiske tradition blot er blevet produktudviklet de sidste 56 år.

Kabinen er meget lille, man sidder elendigt, og når rumskibet vender tilbage til Jorden, minder landingen mest af alt om et bilsammenstød.

Men nu skriver vi 2023, og det Dragon-rumskib, som skal opsende Andreas Mogensen, er ikke engang bygget af NASA. Det er et privat rumskib bygget af SpaceX, som NASA har lejet til at opsende Andreas Mogensen sammen med tre andre astronauter.

Rumskibet er ganske nyt – den version der bliver anvendt her, fløj første gang i 2019, men alligevel er der grundlæggende større ligheder end forskelle mellem Soyuz og Dragon.

Forklaringen fører os på en lille vandring gennem rumskibenes historie, hvor vi blandt andet skal se på, hvorfor man opgav rumfærgerne og er vendt tilbage de rumkapsler, vi har kendt til siden rumalderens begyndelse.

Rumfart med og uden vinger

Allerede et par år efter opsendelsen af Sputnik 1 i 1957 begyndte både USA og Sovjetunionen at tænke på de første bemandede rumskibe. Det var før computere blev almindelige, for slet ikke at tale om kunstig intelligens, så man kunne ikke forestille sig en rumfart uden astronauter.

Meget hurtigt fik man formuleret de problemer, der er forbundet med at bygge et bemandet rumskib. Det helt centrale problem er, at rumflyvning kræver meget høje hastigheder.

For at gå i bane om Jorden kræver det en fart på 28.000 km/time. Det kræver meget brændstof at komme op på den fart, og derfor var det nødvendigt at bygge rumskibet så lille og så let som muligt.

Vinger kunne der ikke være tale om, for ude i rummet er vinger bare dødvægt. Man valgte derfor at bygge kabinen til astronauterne som en kegleformet ’kapsel’ udstyret med et solidt varmeskjold, selvom det giver en dramatisk hjemrejse.

Varmeskjoldet er nødvendigt, fordi den eneste måde at komme hjem er ved at bruge atmosfæren til opbremsning. Det betyder, at kabinen kommer farende ind i atmosfæren på samme måde som et meteor, og under denne tur bliver kabinen varmet godt op.

Under nedturen kan astronauterne se, at deres rumskib er omgivet af røde flammer, og de mister en kort tid radioforbindelsen med Jorden.

Desuden får den voldsomme opbremsning astronauterne til at veje 3-5 gange mere end her på Jorden, så de bliver mast godt ned i sæderne.

Men endnu værre er mødet med Jorden, også selvom man bruger faldskærme. Man kan som Dragon lande i havet eller som Soyuz på landjorden.

Mindre end to meter over Jorden tænder Soyuz nogle meget kraftige bremseraketter, men bumpet, når man lander, får - efter mange astronauters mening - landingen til at minde om et bilsammenstød – og mindst én er kommet til skade.

Der var i virkeligheden kun en mulig konstruktion: Et todelt rumskib med en kegleformet kabine (eller ’kapsel’) til besætningen og et servicemodul til styreraketter og strømforsyning, samt al den elektronik, som det ikke var nødvendigt at bringe med tilbage.

Servicemodulet brænder op, efter at bremseraketterne er tændt, for på den måde bliver kapslen så lille og let som muligt, og det betyder også, at man kan klare sig med et mindre - og dermed lettere - varmeskjold.

Den logik har ikke ændret sig, og derfor består både Soyuz og Dragon trods aldersforskellen af en kapsel og et servicemodul.

Den model kommer vi nok til at holde fast ved nogle år endnu, selvom man kan forudse en ændring – men mere om det senere.

Da rumfærger var fremtiden

Da amerikanerne i 1970'erne besluttede sig for at bygge en rumfærge, startede en udvikling, som vi i dag kan se ikke har været god for rumfarten. Det er nemlig en god grund til, at den oprindelige rumfærge-idé nu er død, og at man nu over hele verden er vendt tilbage den oprindelige konstruktion med kapsel og servicemodul.

Efter månelandingerne skulle NASA finde nye mål. Der blev talt om en rejse til Mars eller en stor rumstation, men begge dele var alt for dyre. Det, man kunne blive enige om, var en rumfærge, som kunne genbruges og derved nedsætte omkostningerne.

Planen var dristig, og forudsatte en teknik, man dengang slet ikke rådede over.

Planen var nemlig at erstatte de almindelige raketter med nogle få rumfærger, som kunne løse alle opgaver, nemlig at opsende satellitter både for NASA, den private industri og luftvåbenet, som dengang havde ansvaret for den militære rumfart.

På den måde kunne der skabes et behov for 50 opsendelser om året, og det skulle så gøre projektet rentabelt. Den store risiko var, at man ’lagde alle æg i én kurv’, for hvis der skete noget med rumfærgerne, ville den amerikanske rumfart blive lammet.

Luftvåbenet var skeptisk, men endte med at gå med, hvis rumfærgen opfyldte to centrale militære behov - og de skabte problemer:

• Rumfærgen skulle bygges med et stort lastrum, så den kunne bruges til at opsende tunge satellitter, - noget, som det amerikanske militær var meget interesseret i. Man endte med et 18 meter langt lastrum med en diameter på fire meter, som kunne klare selv de største spionsatellitter.

• Rumfærgerne skulle udstyres med så store vinger, at de kunne flyve ret langt efter en rejse i rummet. Militæret var interesseret i at sende rumfærger op fra den militære Vandenberg base i Californien til baner hen over Sovjetunionen. Men da Jorden drejer rundt, vil det være meget vanskeligt at vende tilbage til Vandenberg, med mindre vingerne var så store, at rumfærgen under nedturen kunne svæve et ganske langt stykke vej, mindst et par tusinde kilometer.

Drøm og virkelighed

I begyndelsen var man meget optimistisk og mente godt, at man kunne nå 50 opsendelser om året, selvom det betød en rumfærge-opsendelse hver uge.

Det højeste, man nåede, var 8 opsendelser på et år. Omkostningerne ved at gøre rumfærgen klar til en ny flyvning var så opfattende, at rumfærgerne endte med at koste mere end gammeldags raketter, der ikke kunne genbruges.

Da den militære anvendelse af rumfærgerne var nødvendig, valgte man efter megen diskussion at udstyre rumfærgerne med to små, trekantede vinger. Det løste opgaven, men noget stort svævefly blev den aldrig. Og ude i rummet var disse vinger ren dødvægt.

Det brændstof, som ellers kunne være brugt til at fylde mere last i det 18 meter lange lastrum, blev i stedet brugt til at sende disse to tunge vinger ud i rummet. Resultatet var, at trods en startvægt på 2.000 ton var det kun muligt at fylde 20-25 ton i lastrummet.

I det hele taget var der kun få lufthavne, der kunne indrettes til at modtage en 78 ton tung rumfærge, som ikke kunne vente på en landingstilladelse, og som også krævede en pænt lang landingsbane samt en masse specialudstyr.

Desuden var rumfærgen så stor, at der blev brug for tusinder og atter tusinder af varmebestandige kakler, der skulle forhindre rumfærgen i at brænde op, og det var også med til at forøge vægten.

Det er blevet fremhævet, at uden rumfærgens store lastrum havde det været meget vanskeligt at færge alle de moduler og dele op, som var nødvendige for at bygge rumstationen ISS. I alt krævede det 36 opsendelser af rumfærgen at opbygge rumstationen.

Men hvis man nu havde gemt nogle af de gamle Saturn 5-måneraketter, som kunne sende over 100 ton i bane, ja, så havde det kun krævet 4-5 flyvninger at sende alle delene til ISS op.

Da Challenger-ulykken i 1986 viste problemet med at satse for meget på rumfærgerne, måtte man med stort besvær og mange omkostninger genskabe den flåde af almindelige raketter, som man allerede var ved at udfase.

Challenger-ulykken, hvor syv astronauter omkom, blev dermed et meget vigtigt vendepunkt i det amerikanske rumprogram.

Nye tider efter rumfærgerne

I bagklogskabens klare lys er det let at se, at man lige fra starten skulle have gjort rumfærgerne mindre ved at adskille transport af astronauter og opsendelse af satellitter og fragt.

I dag er mottoet, at alle opgaver, der kan løses uden astronauter, skal løses uden astronauter. Det gør man i dag, og derfor er de moderne, bemandede rumskibe små kapsler uden vinger, mens lasten opsendes af store, ubemandede raketter.

Hele problemet omkring omkostninger har også ændret sig, efter SpaceX med stort held er begyndt at genbruge første trin af deres Falcon 9-raket.

Rekorden er et første trin, som har fløjet ikke mindre end 16 gange, og det har nedsat omkostningerne både for Dragon og alle de mange kunder, som bruger Falcon 9 til at opsende satellitter. Man kan kun undre sig over, at denne teknik er kommet så forholdsvis sent.

Man skal heller ikke satse på bare ét system. Da Challenger-ulykken i 1986 kostede syv astronauter livet, og for en tid udsatte alle flyvninger, var man allerede begyndt at blive lidt for afhængig af rumfærgerne.

Der skulle en stor indsats til for igen at få gang i bygningen af almindelige raketter, og i dag, hvor NASA køber eller lejer raketter og rumskibe, er det NASA's politik at have to leverandører.

Det har vist sig at være en meget god idé. Til alt held for Andreas Mogensen virker Dragon fint, mens Starliner, der bygges af flyfabikken Boeing, nu er flere år forsinket, og man opdager stadig tekniske problemer.

Men forude venter noget nyt. Vinger er stadig ’no go’, men der er en anden udvej. Det er nemlig muligt at bygge en rumfærge således, at selve skroget giver en vis, om end begrænset, opdrift.

Teknikken hedder ’lifting body’ og den har man eksperimenteret med en række år. Flyvegenskaberne for en ’lifting body’ minder mere om en mursten der falder, end om et svævefly, men den gør det muligt at lande i en lufthavn.

Det er vist en landingsmåde, der er bedre egnet for en automatpilot end for en astronaut, og i hvert fald vil oplevelsen af den meget stejle nedtur uden faldskærm nok ikke være egnet for folk med sarte nerver.

Firmaet Sierra Space anvender erfaringerne fra et gammelt NASA-projekt ved navn HL-20, og resultatet er blevet rumfærgen Dream Chaser, der skal opsendes med en almindelig raket og lande i en lufthavn.

Den skal måske opsendes senere i år. Først i en ubemandet udgave, og om alt går vel også senere i en bemandet udgave.

Hvis teknikken ellers virker, så er det måske fremtiden, fordi det er nu en gang både mere behageligt og lettere at lande i en lufthavn, og hvis det kan klares uden vinger, er det jo fint.