Forstå de to faktorer, der er altafgørende for SpaceX-opsendelsen af bemandet rumraket

Verden over sad mennesker klistret til skærmen onsdag aften dansk tid og ventede på at se de to astronauter Robert Behnken og Douglas Hurley blive sendt op til rumstationen ISS

Men kort tid før det store øjeblik lød den skuffende besked, at NASA var tvunget til at udsætte den historiske opsendelse grundet dårligt vejr.

Næste forsøg bliver lørdag 30. maj klokken 21.22 dansk tid, hvor du igen kan følge med live, når Videnskab.dk viser TV-billeder fra begivenheden.

Som onsdagens aflysning viste, er det stadig ikke helt simpelt at sende en raket ud i rummet.

Det, der var afgørende, var, at raketten skulle opsendes på en bestemt tid, og at vejret skulle være stabilt.

Udsættelsen påpeger dermed de to faktorer, som er afgørende for en opsendelse til ISS:

• Banen for ISS
• Vejret

De to faktorer har tilsammen ansvaret for ganske mange udsættelser og aflysninger af rumflyvninger, og de viser, at vi er meget langt fra at kunne sende raketter af sted på samme måde, som vi afsender fly fra en lufthavn.

Lad os tage de to faktorer hver for sig.

Falcon-raketten skal ramme ISS' bane

Rumstationen ISS kredser i en næsten cirkulær bane 400 km over Jorden. Denne bane danner en vinkel på 51 grader med ækvator, og det betyder, at rumstationen overflyver alle områder på Jorden mellem 51 graders sydlig og 51 graders nordlig bredde.

Da Danmark ligger mere nordligt på omkring 56 graders nordlig bredde, så flyver ISS altså ikke hen over Danmark, og den kommer os aldrig nærmere end det sydlige Tyskland.

Grunden til, at vi alligevel kan se ISS på himlen, er naturligvis at den kredser 400 km over Jorden.

Hver gang ISS tager en tur rundt om Jorden på godt 93 minutter, så flytter baneplanet sig omkring 23 grader mod vest. Det skyldes Jordens rotation.

Men tilbage til Falcon-raketten med Dragon-rumfartøjet!

Opsendelsen er nødt til at vente, indtil ISS flyver lige hen over Cape Canaveral (se tegningen herunder).

Hvis man ikke opsender på det rigtige tidspunkt, kommer Dragon nemlig ind i en bane, der ikke ligger i samme plan som rumstationen.

Det nytter med andre ord ikke at opsende raketten, mens ISS flyver hen over det vestlige i USA eller passerer Cape Canaverals breddegrad et sted ude over Atlanterhavet. Man kan heller ikke bare opsende Dragon til en bane, der også hælder 51 grader mod ækvator.

Læs mere, og se en udvidet illustration af ISS' baner om Jorden i boksen under artiklen.

Ingen plads til forsinkelser

Man ville godt kunne få ISS og Dragon til at mødes ude i rummet, men ved mødet bevæger rumstation og Dragon sig i hver sin retning. Det villle derfor give noget af et sammenstød ude i rummet og bestemt ikke en blid sammenkobling.

Havde man ubegrænset brændstof ville det naturligvis være muligt at dreje banen for Dragon så meget, at den kom ind i samme baneplan som ISS. Men det er ikke en mulighed – heller ikke for Elon Musk.

Så der er ingen plads til forsinkelser. Raketten skal simpelthen afsted til tiden. Man kan måske klare et par minutters forsinkelse, men så heller ikke meget mere.

Heldigvis er overflyvninger af Cape Canaveral ganske almindelige - det er ikke som flyvninger til Mars, hvor man kan komme til vente i over to år, før der igen er en gunstig position.

Raketten er meget vejrfølsom

Man skulle tro, at raketter og vejr ikke havde så meget med hinanden at gøre, da en raket på få minutter jo er højt oppe over atmosfæren.

Men det er nogle afgørende få minutter, hvor raketten er meget følsom. Det er jo som at opsende en bombe ladet med mange hundrede ton højeksplosivt brændstof op gennem blæst, skyer og regn – for slet ikke at tale om lyn og torden.

De tre helt grundlæggende problemer, som vejret kan skabe, er:

• Vind
• Skyer og regn
• Lyn og torden

Vind kan bringe raketten ud af kurs

Når en raket starter, sker det jo langsomt, og raketten er derfor meget følsom over for vind.

Hvis vindhastigheden ved startrampen overstiger omkring 13-14 sekundmeter nær rampen, så aflyser man.

Efter starten styrer man rakettens kurs ved at dreje dyserne en smule, men der er grænser for, hvor kraftige vinde raketten kan klare, mens den endnu ikke har ret meget fart på, hvis ikke den i bedste fald skal komme ud af kurs eller i værste tilfælde blive ødelagt.

Højere oppe har raketten mere fart på, men her er vindhastighederne ofte større, end de er tættere på Jorden.

Kraftige vinde højt oppe i atmosfæren er en hyppig årsag til udsættelser af opsendelser. Et af de virkeligt farlige fænomener er det, som på engelsk hedder 'wind shear', hvor vindhastigheden ændrer sig hurtigt med højden.

Som Elon Musk har beskrevet det på Twitter, vil et kraftigt 'wind shear' ramme raketten som en forhammer, når den passerer lydens hastighed.

Skyer og regn kan ødelægge raketten

I princippet er der ikke noget vejen for at opsende gennem et skylag, og nogle gange gør man det også, hvis alle andre forhold er i orden.

Ved flyvning gennem tykke og kolde skyer kan der dog blive problemer med hagl eller store regndråber, som kan ramme rakettens i virkeligheden tynde skrog med stor fart – især, hvis raketten er nået op på en hastighed større end lydens. Det kan gå godt, men det er ikke en risiko, man normalt ønsker at løbe.

Et andet og potentielt mere farligt problem er elektriske udladninger mellem skyer og raket. En raket kan medføre en elektrisk ladning, som kan tiltrække et lyn, når den flyver gennem skyen. Lynet behøver ikke engang at ramme raketten for at forstyrre elektronikken.

Og ved mange opsendelser kan man se store flager af is falde af raketten, når den starter. Isen har sat sig på raketten, mens den står på rampen.

Årsagen er, at raketter er fyldt med flydende brændstoffer, som har en meget lav temperatur, og det gør ydersiderne af de store brændstoftanke meget kolde. Således kan nævnes, at den flydende ilt, som Falcon medfører, har en temperatur på -183 grader.

Normalt falder denne is dog meget hurtigt af, så den ikke kommer til at tynge raketten under selve flyvningen.

Lyn og Torden

Er der noget, man er bange for, så er det at opsende i nærheden af et tordenvejr.

NASA glemmer aldrig opsendelsen af Apollo 12 i november 1969. Det regnede, og vejret var dårligt, men præsident Nixon var taget til Cape Canaveral for at se opsendelsen, så man havde ikke lyst til at udsætte.

Af sted kom man, men på opturen blev Apollo ramt af hele to lyn, der satte alle alarmer i gang – der var røde lys overalt i kabinen.

Ved et rent mirakel – intet mindre – eksploderede Saturn-raketten ikke, og astronauterne kom i bane om Jorden og fik efterhånden gang i instrumenterne igen. Og da der var tale om mænd af den rette støbning, så fortsatte de naturligvis til Månen…

Men lyn og torden er noget, man siden da har holdt sig på meget stor afstand af.

Reglen er, at der i den sidste halve time før en opsendelse ikke må have været lynnedslag indenfor en afstand af omkring 20 km fra rampen. Man må heller ikke opsende nærmere end 20 km fra en stor tordensky.

I dag er der ofte store lynafleder-tårne, som omgiver raketten, og det har mange gange vist sig at være en god ide.

Så man skal nok ikke undre sig over, at der er så mange aflysninger og udsættelser af rum-opsendelser. Her skal man huske, at raketter dybest set er nogle enorme og ganske tynde brændstoftanke fyldt med meget højeksplosive brændstoffer.

Vi kan ikke lade være med at citere John Glenn, en af de tidlige astronauter, for, hvad han tænkte om risikoen.

Svaret var kort og godt, at han tænkte på, at raket og rumskib var bygget af dem, der var kommet med det billigste tilbud (’the lowest bidder’).

Følg næste forsøg på opsendelse lørdag 30. maj klokken 21.22 dansk tid - Videnskab.dk bringer livestream af begivenheden: Se med LIVE: USA forsøger igen historisk opsendelse lørdag aften

\ Læs mere

John Glenn var rumfartens grand old man

\ Læs mere

SpaceX vil sende turister længere ud i rummet end nogensinde før