Kan Starship ændre rumfarten?

Det må have været noget af en oplevelse at være til stede på den private rumhavn Starbase i Mexico 9. februar.

Den dag blev alle 33 raketmotorer i første trin i verdens største raket, Starship, nemlig tændt i 15 sekunder, som en sidste afprøvning inden den første flyvning, der måske kommer allerede i marts.

Efter starten fra Starbase skal første trin lande i den Mexicanske Golf, mens andet trin skal lande i Stillehavet nær Hawaii.

Efter planen skal begge trin kunne genbruges.

Afprøvningen gik rimeligt godt: En motor blev slukket lige før afprøvningen, og en motor slukkede selv under afprøvningen.

Men som Elon Musk sagde: »Nok motorer virkede til at raketten kunne gå i bane om Jorden.«

Der er skrevet og sagt meget om Starship, som ifølge Elon Musk har mulighed for fuldstændigt at ændre rumfarten.

Nu har Elon Musk imidlertid altid været optimistisk, men teoretisk kan han godt have ret.

Men selv hvis den første opsendelse bliver vellykket, så er der en meget lang vej forude, før vi kan se om Starship kan skabe den revolution af rumfarten, som Elon Musk og med ham SpaceX håber på.

I denne artikel vil vi først præsentere raketten og derefter se på hvilke opgaver, den allerede har, og hvilke mulige opgaver, der venter i fremtiden.

Men Starship er ikke den eneste store raket: NASA har selv en raket af næsten samme størrelse, nemlig den såkaldte SLS-raket, der i november sendte Artemis 1 en tur rundt om Månen.

I de kommende år skal det vise sig, om der er plads til både Starship og SLS, og det er hér, fremtiden for Starship bliver afgjort.

Verdens største raket

Starship er en enorm raket. Med en startvægt på 4.400 ton er den større end både den gamle Saturn 5-måneraket og NASAs nye SLS-raket, der blev anvendt til opsendelse af Artemis 1.

Men størrelsen er også et problem. Starship kan sende 150 ton i bane om Jorden, og så store satellitter findes der ikke mange af.

Én årsag til, at NASA for 50 år siden holdt op med at producere og bruge Saturn 5 var netop, at der efter Apollo og rumstationen Skylab ikke var et behov for en så stor raket.

En raket af den størrelse kræver enten et stort regeringsbetalt rumprogram eller en privat sektor, som har behov for raketter, der kan sende over 100 ton i bane. Begge dele manglede i 1970’erne.

Derfor er det helt centralt, at Starship er konstrueret, så begge trin kan genanvendes.

SpaceX har nu i flere år indøvet denne teknik med den mindre Falcon 9-raket. Uden genanvendelse vil raketten blive så dyr at anvende, at der også i dag kun vil være et meget lille marked.

Det er nemlig problemet for NASAs store SLS-raket, hvor hver opsendelse koster mellem en og to milliarder dollar, og det er lige ved at være fore dyrt selv for NASA.

SpaceX sigter på et større marked end NASA, men det vender vi tilbage til.

Starship har to trin. Det første trin er 70 meter langt og har en diameter på ni meter. Det hedder officielt ’Super Heavy’ og har ikke mindre end 33 raketmotorer af typen Raptor, der bruger flydende metan og ilt som brændstof.

Hver Raptor-motor har en løfteevne på 230 ton, så de 33 motorer giver en samlet løfteevne på 7.590 ton, hvilket er mere end nok til at få raketten af sted, også selvom et par motorer skulle svigte.

Andet trin hedder Starship, men det bruges ofte som betegnelse for hele raketten. Officielt hedder raketten ’Super Heavy Starship’, men det navn bruges ikke i praksis.

Men for at vende tilbage til andet trin, så er det 50 meter langt og har 6 Raptor-motorer. Det laster 1.200 ton flydende metan og flydende ilt, og det er beregnet til at blive optanket ude i rummet.

Når Starship skal landsætte astronauter på Månen i Artemis-projektet, så er det meningen, at raketten skal optankes af mindst fire store tankraketter i bane om Jorden, før det sætter kurs mod Månen, hvor det skal møde Orion-rumskibet, som er opsendt af SLS.

Til gengæld får man et 50 meter højt landingsfartøj, der fuldstændig minder om de måneraketter, man forestillede sig, før rumalderen begyndte.

SpaceX har gjort meget for at gøre raketten så billig, at den kan bruges i praksis.

Således er Starship konstrueret af rustfrit stål – et metal, man hidtil har anset for at være alt for tungt til raketter, der normalt bygges af et letmetal som aluminium.

Der er imidlertid tre gode grunde til dette valg:

• Prisen: Stål er meget billigere end aluminium
• Styrke: Stål er meget stærkere end aluminium, så man kan gøre delene på raketten meget tyndere end med aluminium. I sidste ende bliver delene lettere
• Korrosion: Fordi Starship er beregnet til at kunne genanvendes, skal materialerne kunne tåle gentagne gange at stå på en rampe i et fugtigt klima uden at korrodere, og det kan den rette stål-legering godt klare

Det er sådanne innovative løsninger, der har vist sig at være grunden til, at SpaceX klarer sig så godt.

En anden innovativ løsning er valget af metan som brændstof i stedet for den mere effektive brint. Her er fire gode grunde:

• Massefylde: Flydende metan har en højere massefylde end flydende brint, og det betyder, at man kan bruge mindre – og derfor lettere – brændstoftanke
• Temperatur: Metan bliver flydende allerede ved en temperatur på -162 grader og skal ikke som brint køles ned til -253 grader for at blive flydende – altså er det meget lettere at varmeisolere en tank med flydende metan end en tank med flydende brint
• Sod: Metanmolekylet CH₄ indeholder kun ét kulstofatom i modsætning til et flybrændstof som kerosin, hvor molekylerne indeholder 10-16 kulstofatomer, og derfor soder det ikke meget at forbrænde metan, så motorerne bliver lettere at rense efter brug
• Kan produceres på Mars: Det er forholdsvis let at producere metan på Mars, da atmosfæren består af CO₂, og der desuden findes is i undergrunden, hvilket giver en mulighed for at tanke op på Mars – når den tid kommer

Starship, SLS og Månen

Den indtil nu mest omtalte opgave for Starship er kontrakten med NASA om at landsætte astronauter på Månen som en del af Artemis-projektet.

Idéen er, at NASA selv sørger for at sende astronauterne til en bane om Månen om bord på deres Orion-rumskib, der skal opsendes med NASAs egen SLS-raket.

Her skal Orion så møde en specialbygget udgave af Starship kaldet Starship HLS, hvor bogstaverne står for Human Landing System. Og for at undgå misforståelser: Starship HLS er en specialbygget udgave af det 50 meter lange andet trin.

Starship HLS er først sendt i bane om Jorden, hvor det bliver optanket af mindst fire ’tankrumskibe’. Efter optankningen sendes Starship HLS så til en bane om Månen, hvor det møder Orion med astronauterne.

De skal nu lande den 50 meter høje raket på Månen, hvorpå de må tage en elevator ned for at kunne komme ud på måneoverfladen.

Derefter flyver Starship HLS tibage til Orion i bane om Månen, og astronauterne flyver så med Orion tilbage til Jorden.

Det vil bringe SLS i direkte konkurrence med Starship, fordi hele planen viser, at man kan klare sig uden SLS, da Starship jo selv kunne opsende Orion. Da markedet ikke er stort nok til to så store raketter, bliver det derfor afgørende, hvordan Starship klarer denne opgave.

Lige nu ser Starship ud til at have de bedste odds. Mange mener, at SLS ender med at forsvinde helt ud af Artemis-projektet, og at raketten derfor bliver opgivet.

Her er de vigtigste grunde til denne vurdering:

• Genanvendelse: SLS kan ikke genanvendes, hvilket bringer prisen for en opsendelse op på mellem en og to milliarder dollar.
  SpaceX er meget vage på, hvad en opsendelse med Starship kommer til at koste, men det bliver meget mindre, da begge trin i raketten kan genanvendes.
  
• Brændstof: SLS har nok det mest effektive brændstof, nemlig flydende brint, men, som vi har nævnt, har flydende metan, som Starship anvender, andre store fordele, der gør fordelen ved flydende brint mindre.
  
• Kapacitet: SLS har stadig ikke fået det store øvre trin, som for alvor kan øge den vægt, som raketten kan sende ud i rummet. Det nuværende andet trin er simpelthen så lille, at SLS slet ikke er i nærheden af at vise, hvad raketten i virkeligheden kan.
  Der er et stort nyt øvre trin undervejs, men det er lidt uklart, hvornår det er parat til brug.
  
• Motor: Hovedmotorerne i første trin er stadig de gamle rumfærgemotorer, som har ligget på lager i mange år.
  Dem er der 16 af – nok til de første fire flyvninger. Fra den femte flyvning skal der anvendes en ny udgave af den gamle motor, der både skulle være billigere og kraftigere.

Det må dog nævnes, at NASA er ved at finde et andet firma, som også kan løse opgaven med at landsætte mennesker på Månen, da man meget nødig vil være afhængig af et enkelt firma.

SLS er blevet kaldt ’Yesterday’s rocket for yesterday’s world’ – altså gårsdagens raket for gårsdagens verden.

Om det er en for hård dom, vil blive afklaret i løbet af de næste 10 år.

Planerne

Elon Musk har for tiden tre planer for Starship ud over at deltage i Artemis-projektet:

• Opsendelse af et stort antal nye Starlink satellitter, som er større end de over 3.400, der allerede er opsendt – men målet er jo også at komme op på noget i retning af 10.000 satellitter.
  Da SpaceX jo også ejer Starlink, er det en sikker kontrakt, hvor indtjeningen så skabes ved salg af de tjenester, Starlink kan tilbyde.
  
• DearMoon projektet, en turistflyvning rundt om Månen. Projektet er skabt og betalt af den Japanske milliardær Yusaku Maezawa, som har inviteret otte kunstnere med på turen. Lidt uklart hvornår det skal ske, men det bliver nok først om et par år.
  
• Sende kolonister til Mars. Dette er faktisk den oprindelige begrundelse for at bygge en raket som Starship, men de fleste vil nok anse dette marked som spekulativt og i hvert fald noget, der ligger et godt stykke ude i fremtiden. Vi vender tilbage til Mars i et senere afsnit.

Endnu er der ingen konkrete planer, men man ved, at Space Force, altså militæret, også er ved at overveje, hvad Starship kan bruges til, og her er et nyt udtryk dukket op:

Nemlig at kunne manøvrere satellitter ’uden at fortryde’ eller på engelsk ’maneuver satellites without regret’.

Udtrykket dækker over, at det er blevet stadig vigtigere både hurtigt og hyppigt at kunne ændre baner for militære satellitter.

Dels gør det en satellit mindre sårbar ikke bare at følge en bane, som man kan beregne mange dage ud i fremtiden, og dels vil det også gøre det muligt at komme tæt på andre landes satellitter.

​Det har hidtil været umuligt, fordi det er meget begrænset, hvor meget brændstof en satellit kan medføre, men hvis man kan tanke op ude i rummet på et brændstofdepot, så åbner det enorme muligheder.

Det er hér, Starship kommer ind med sin meget store lasteevne og en ikke alt for høj pris per opsendelse.

På den anden side kan brændstofdepoter også opbygges af mindre raketter end Starship.

Er Starship nødvendig?

Endnu ved vi ikke, om der overhovedet er brug for en så stor raket som Starship. Ved at optanke ude i rummet kan mindre raketter nemlig udføre opgaver, der kan gøre dem konkurrencedygtige med Starship.

Den allerede eksisterende Falcon Heavy kan sende lidt over 60 ton i bane om Jorden, og den kommende New Glenn 45 ton.

De kan sende rumskibe i bane om Jorden med tomme brændstoftanke, og hvis de bliver tanket op ude i rummet, så kan de udføre mange af de opgaver, som ellers skulle klares af Starship.

Den Internationale Rumstation ISS, med en vægt på 420 ton, blev samlet af raketter og rumfærger som bare kunne sende 20 ton i bane om Jorden, og i princippet er der intet i vejen for, at kommende Måne- og Mars-rumskibe kan opbygges ude i rummet på samme måde.

Markedet for raketter på størrelse med Falcon Heavy og New Glenn er desuden betydeligt større end markedet for de helt store raketter, og det er en ganske afgørende faktor.

Starship er beregnet til et rumprogram meget større og meget mere visionært end noget, vi har i dag, og det er baseret på en omfattende industriel udnyttelse af Månen, baser og måske også kolonier på Månen og Mars, en omfattende turistindustri og meget mere.

Elon Musk tror på, at Starship kan skabe et sådant program – andre er mere skeptiske.

Der er da muligt, at private firmaer ud fra ny viden om Månen, kombineret med ny teknik, pludselig finder ud af, at det godt kan betale sig at investere i minedrift på Månen, og måske også på udvalgte asteroider.

Det kan dog ligge mange år ude i fremtiden, og det samme vil gælde for de andre visionære planer.

Det vil kræve både en pæn kapital for SpaceX og en stor portion optimisme at holde Starship-projektet i gang så længe.

Der er tre grundlæggende muligheder for Starships fremtid:

• Starship vil vise sig at være så god og billig, at den direkte kan skabe en helt ny fremtid i rummet – det er, hvad Elon Musk mener, nemlig at Starship simpelthen kan skabe helt nye markeder for rumfarten
• Starship kommer i en stadig stærkere konkurrence med mindre raketter som Falcon Heavy og New Glenn, da optankning i rummet viser sig at fungere så godt, at behovet for Starship bliver så beskedent, at projektet må opgives
• Starship kan nok ikke undgå undervejs at få nogle meget kostbare uheld, der fjerner tilliden til projektet, som derfor ophører – især hvis en mislykket opsendelse kommer til at koste både astronauter og passagerer livet

Starship og Mars

Kolonisering af Mars bliver gang på gang fremhævet af Elon Musk som hele formålet med Starship.

Det er en klassisk drøm inden for rumfarten, og den går helt tilbage til tiden før den første Sputnik.

Der er skrevet så mange romaner om vores fremtid på den røde planet, at hele idéen efterhånden er taget som noget givet – noget, som bare venter på at ske.

Men så simpelt bliver det ikke.

Mars er ikke egnet til at kolonisere, fordi atmosfæren er giftig (næsten ren CO₂) og desuden så tynd, at man skal have rumdragt på for bare at gå uden for basen, som endda også skal graves ned for at beskytte mod stråling fra rummet.

Støv og støvstorme bliver et konstant problem, temperaturer over frysepunktet selv midt på dagen er sjældne, ligesom nattemperaturen ofte sniger sig ned nær -100 grader.

Det forudsættes også, at et stort antal velhavende og veluddannede mennesker virkelig ønsker at bo permanent på Mars, og ikke bare vil nøjes med en videnskabelig base af den slags, vi kender fra Antarktis.

Koloniseringen har også det etiske problem, at det bliver næsten umuligt for kolonisternes børn at besøge Jorden, fordi knogler og muskler bliver svækket, når man vokser op i en tyngdekraft på kun 1/3 af Jordens tyngdekraft.

Sidst men ikke mindst vil kolonisering af Mars sandsynligvis kræve en infrastruktur større end den, et privat firma som SpaceX kan levere.

Det er nok tvivlsomt, for man er blevet klar over, at problemerne med vægtløshed og især strålingen under en mange måneder lang rejse til Mars er ganske store.

Der bliver nok brug for en hurtig atomdrevet raket, der kan klare rejsen på få uger og ikke de mange måneder, de nuværende raketter bruger.

Atomdrevne raketter vil tage lang tid og koste mange penge at udvikle, så det kun er regeringer, der har midlerne.

Kort sagt, så minder Mars på mange måder om Antarktis: Et godt sted at anbringe videnskabelige baser, men bestemt ikke et sted, hvor det bliver let at bo permanent – i hvert fald ikke uden at anvende urimeligt store ressourcer.

Spørgsmålet er, om vi vil ofre, hvad det kræver, for at kolonisere Mars.

Samfundets prioriteter om 20 eller 30 år er bestemt ikke de samme, som vi havde dengang i 1950’erne, hvor man virkelig drømte store drømme om den fantastiske fremtid ude i rummet – i lykkelig uvidenhed om forholdene på solsystemets planeter.

Takket være projekter som Starship er vi nu tættere på at kunne gøre drømmen om en fremtid i rummet til virkelighed.

Spørgsmålet er nu, hvordan de skal blive til virkelighed, for i dag er der en tæt forbindelse mellem, hvad vi foretager os ude i rummet og samfundet her på Jorden.