Rumfarten i april: Månelandingen nærmer sig

April tegner til at blive en meget begivenhedsrig måned.

Ser vi bort fra rutineopsendelser, er der to store begivenheder. Det er opsendelsen af rumsonden Juice til Jupiter 13. april, samt opsendelsen af den enorme Starship-raket.

Vi omtaler inden opsendelsen af Juice hele projektet i to artikler.

Her møder vi begrebet Jupiter-trioen, for Juice er kun en ud af tre opsendelser af store rumsonder til Jupiter. I de næste 10 år vil Jupiter blive udsat for en næsten lige så omfattende udforskning som Mars.

Starship-projektet har vi omtalt i en artikel på Videnskab.dk her.

At raketten skal op i april, har vi fra selveste Elon Musk, men belært af erfaringen er det nu ingen garanti.

Boeings rumskib Starliner er igen blevet forsinket, måske helt frem til sommeren. Efter den oprindelige plan skulle Starliner efter en forsinkelse på 2,5 år opsendes med to astronauter til ISS i april, men den forsinkelse bliver altså længere.

Ved den første opsendelse af en ubemandet Starliner i december 2019 blev der nemlig afsløret nogle ganske store softwareproblemer.

Ved en ny ubemandet opsendelse i maj 2022 var de fleste - men dog ikke alle - problemer løst. De tilbageværende problemer er forklaringen på, at der kommer til at gå måske mere end et år, før Boeing er parat til at opsende mennesker.

NASA har klaret sig, fordi de har haft Dragon-rumskibet siden 2020.

Den store forsinkelse af Starliner er en vigtig grund til, at NASA også i Artemis-projektet kræver at have to leverandører til det rumskib, der skal lande på Månen. De har SpaceX, men leder stadig efter den anden leverandør.

Flyvetur på Mars

Der er nu kommet en video, der fører os på en flyvetur hen over Jezero-krateret på Mars, hvor roveren Perseverance for tiden kører omkring.

Man får et imponerende overblik over hele landskabet, og videoen er baseret på billeder fra ESAs rumsonde Mars Express og NASA rumsonden Mars Reconaissance Orbiter.

Videoen kan ses herunder.

Jezero-krateret har en diameter på omkring 45 km, og der er tegn på, at krateret engang har været fyldt med vand. Således er kraterranden gennembrudt tre steder af tre dale, som, man mener, for milliarder af år siden kan være dannet af floder.

Hvis det er tilfældet, kan krateret måske rumme spor af liv.

Man skal dog også undersøge, om noget af den geologi, man finder i krateret, kan være dannet ved vulkanisme og ikke af vand.

Man kan også følge Perseverances køretur på NASA interaktive kort lige her.

Ude til venstre findes der forskellige muligheder til at arbejde med kortet. Således kan man få et screenshot ved at trykke på kameraet – men der er mange andre muligheder.

Månelandingen nærmer sig

Vi skal nok frem til 2026, før Artemis er så langt fremme, at man kan landsætte den første kvinde og den første farvede person på Månen med Artemis 3. Men man begynder så småt at kunne mærke, at begivenheden nærmer sig.

3. april vil NASA offentliggøre besætningen på Artemis 2, der skal en tur rundt om Månen til næste år.

Det bliver tre NASA-astronauter og en canadier, som er med, fordi Canada bidrager med en meget avanceret robotarm til den kommende rumstation Gateway i bane om Månen.

NASA har også præsenteret de rumdragter, astronauterne skal bære på Månen. For nu at være præcis, så er det ikke NASA-rumdragter, astronauterne skal iføre sig, men dragter bygget af firmaet Axiom Space. Det er også dem, som ejer dem.

Dragterne lejes altså ud til NASA – og hvem der ellers kunne tænke sig en gåtur på Månen. Nu skal man jo ikke bryde traditionen med akronymer, så dragten hedder nu officielt AxEMU, der står for Axiom Extravehicular Mobility Unit.

De nye tider har vist sig ved, at da dragterne blev præsenteret, så viste de ikke dragtens yderste lag, vistnok af konkurrencehensyn.

På Månen skal dragterne være hvide for bedre at kunne klare det stærke solskin og også den stærke kulde, hvor Solen ikke skinner, men de dragter, der blev vist, havde yderst et mørkt lag, men skulle ellers se korrekte ud.

Dragten blev vist af en ingeniør fra Axiom Space, og han demonstrerede, hvordan han kunne vride sig, bøje sig og sidde på hug, mens han havde den på.

Det nye design har flere led, især i den nederste halvdel, hvilket muliggør bevægelser, der ville være umulige i det ældre design. Dette vil gøre det lettere for astronauter at udføre opgaver, såsom at gå og samle ting op, mens de går rundt på Månen – uden at falde, som mange Apollo-astronauter gjorde.

Der er monteret et videokamera på dragten, så man direkte kan livestreame månevandringen.

Støvlerne var en anden udfordring, fordi astronauterne skal lande nær Månens sydpol, hvor Solen står meget lavt på himlen, så skyggerne er lange og der er mange steder, som henligger i mørke – og der er ikke bare koldt, men meget koldt.

Støvlerne skal derfor være særligt godt isoleret for at gøre det muligt for astronauter at arbejde under de kolde forhold i områder med permanent skygge på Månen.

En anden stor forskel fra det tidligere dragtdesign er, at astronauten kommer ind fra bagsiden af rumdragten i stedet for at tage den nederste del af dragten på først.

Målet er Månens sydpol

Artemis 3 skal lande nær Månens sydpol, og det er der en god grund til. Området er valgt, fordi der her findes is.

Isen er en værdifuld ressource for fremtidige måneforskere: den kan omdannes til raketbrændstof ved at spalte vandet i ilt og brint eller som helt almindeligt vand til at drikke.

Endelig er det helt nødvendigt også at kunne producere ilt, da Månen jo ikke har nogen atmosfære, og alt ilt derfor enten skal medbringes fra Jorden eller produceres lokalt.

Nær sydpolen står Solen lavt på himlen, så skyggerne er lange. Der er mange kratere, hvor sollyset aldrig når ned til bunden.

I det hele taget er det meget let og hurtigt at bevæge sig fra en solbelyst slette ind til skyggefuldt område, hvor der er så koldt - omkring -180 grader - at vi skal helt ud til Saturns ismåner for at finde tilsvarende lave temperaturer.

Det stiller meget store krav til både rumdragt og udstyr at kunne klare både høje og meget lave temperaturer.

Der er også en anden udfordring, nemlig at terrænet ikke er særlig jævnt, og det stiller store krav til at kunne lande meget præcist. Et af de mulige landingssteder er Malapert Massivet, et fem kilometer højt bjerg med en nogenlunde flad top. Her er sikkert en meget fin udsigt – hvis man ellers lander på den flade top og ikke på en bjergside.

Allerede i august offentliggjorde NASA et kort og en video over 13 landingssteder, og efterhånden som Artemis programmet skrider frem, håber man at besøge flere af disse områder. Hvis ikke med astronauter, så med ubemandede sonder, som der skal opsendes en del af. For det gælder jo om at finde det helt rigtige sted at bygge en permanent base.

Derudover er der kommet nogle helt nye målinger om mængden af vand i området. Målingerne er foretaget af et infrarødt teleskop monteret på et højtgående fly.

Teleskopet er nu sat på pension, men det nåede lige præcist at foretage nogle målinger ved en bølgelængde på 6 mikrometer, et område hvor det er let at finde vandmolekyler. Langt de fleste andre målinger er foretaget ved 3 mikrometer, hvor det er svært at skelne mellem vand (H₂O) og hydroxyl (OH).

De nye målinger ved 6 mikrometer viste helt entydigt, at der er vand, op til 340 gram pr. kubikmeter klippe.

Men sammenlignet med Jorden er måneklipperne mere tørre end sandet i Sahara. Og der er dybe kratere, hvor man håber at finde meget mere. Der bliver travlt ved sydpolen de kommende år – og måske kigger Kina også mod dette område.

Nyt fra Kina

I disse år sker der en masse i kinesisk rumforskning, og det er ingen overdrivelse at sige, at Kina i dag er en større og meget mere betydningsfuld rummagt end Rusland, der lige nu er ved at gå næsten helt i stå. Om få år vil Kina have et rumprogram, der på de fleste områder kan måle sig med det amerikanske.

En af de vigtige nyheder fra Kina er, at man nu har valgt, hvordan man vil bygge raketten Long March 9, som engang efter 2030 skal sende de første kinesere til Månen.

Og her er det ganske interessant at se, at Kina i sidste ende har valgt en konstruktion, der minder meget mere om Starship fra SpaceX end om NASAs SLS-raket, der opsendte Artemis 1.

Long March 9 er beregnet til at sende 150 ton i bane om Jorden og 54 ton til Månen. Raketten får en startvægt på 4.122 ton og en længde diameter på 108 meter, hvilket bringer den i samme klasse som Starship.

Diameteren af raketten bliver omkring 10 meter eller en meter mere end Starship, så der bliver god plads i lastrummet.

Konstruktionen udvikles stadig, og 2023 udgaven får tre trin. Første trin skal drives af 30 motorer som anvender metan ligesom Starship, mens andet trin får to af disse motorer. Der kan monteres et 3. trin drevet af flydende ilt og flydende brint.

Men det allervigtigste er, at man nu vil sigte mod, at både første og andet trin kan genanvendes – og man må da også indrømme, at det er meget, meget dyrt at kassere en raket af denne størrelse efter bare en flyvning. NASAs SLS raket kommer til at virke mere og mere gammeldags.

Men der er også andre sider af den kinesiske rumfart. Nu vil Kina til at skabe en megakonstellation af 13.000 satellitter kaldet ’Guowang’. Det er lidt uklart, præcist, hvad formålet er.

Der tales om kommunikation, men mon ikke også satellitterne skal kunne bruges til en kinesisk udgave af Internettet. Men hvis projektet bliver til virkelighed, så er det endnu et stort skridt i retningen af at overfylde de lave baner om Jorden med satellitter, noget som SpaceX jo allerede er godt i gang med.

Det eneste vi ved er, at der i 2022 blev startet et firma ved navn Kongtian Dongli, der specialiserer sig i bygningen af ionmotorer, som kan justere banerne for satellitter.

Bliver Guowang-systemet til virkelighed, så bliver der et stort behov for den slags motorer til at holde styr på de mange satellitter, så de ikke kolliderer, og også til at sende dem tilbage for at brænde op i atmosfæren, når de ikke længere kan bruges.

Endelig skal nævnes, at Kina nu også ser ud til at være ved at udvikle deres egne såkaldte inspektionssatellitter. De har til opgave at flyve tæt på andre landes satellitter for på den måde at se, hvordan de er konstrueret, og hvilke instrumenter, antenner og andet satellitten medfører.

Den satellit, som vestlige iagttagere har haft øje på, hedder TSJ-3 og den blev opsendt 2018 til den geostationære bane 36.000 kilometer oppe, hvor det vrimler med satellitter, både civile og militære. Man følger naturligvis alle satellitter, og der blev derfor lagt mærke til, at TSJ-3 har fløjet tæt forbi to amerikanske militære satellitter kaldet USA 233 og USA 298.

Men det kan vi nu ikke bebrejde kineserne. Amerikanerne gør nøjagtigt det samme, og så længe de nøjes med bare at kigge på hinandens satellitter, sker der ikke noget.

Første opsendelse af 3D-printet raket

23. marts blev den lille raket Terran 1 opsendt fra Cape Canaveral. Det er en lille raket bygget af firmaet Relativity Space og er beregnet til at kunne sende satellitter med en vægt på op til 1.200 kilo ud i rummet. Der skal senere bygges større udgaver af raketten.

Forsøget mislykkedes til dels, forstået på den måde, at raketten ikke nåede ud i bane, men opsendelsen er alligevel vigtig. Det er nemlig verdens første 3D-printede raket og også den første amerikanske raket, der har anvendt ’fremtidens brændstof’ nemlig metan.

Man var på forhånd spændt på, om en 3D-printet raket kunne være solid nok til at klare de voldsomme belastninger under opsendelsen, men det gik fint. Første trin førte uden problemer raketten gennem den fase af flyvningen som kaldes for ’Maximum Q’, hvor den aerodynamiske påvirkning på raketten er størst.

Problemet var, at andet trin ikke tændte, som det skulle.

Men perspektiverne er store, for kan man virkelig bygge raketter ved 3D-printning, så kan de produceres meget hurtigere og lettere end i dag. Firmaet Relativity siger, at når teknikken er helt udviklet, kan en raket bygges på bare to måneder ud fra råmaterialerne. På Terran 1 bestod 85 procent af rakettens masse af 3D-printet materiale, en brøkdel, der skal hæves til 95 procent på kommende raketter.

Teknikken betyder, at man kan man bygge raketten af 100 gange færre enkeltdele, end man normalt regner med, og at den derved også bliver meget billig. Denne revolution kan blive lige så stor, som at man nu genanvender første trin af Falcon 9.

Vi kan kun ønske Realivity Space held og lykke med den næste opsendelse. Man arbejder allerede på en ny model, der er helt genanvendelig.

Her falder man ikke ned - men op

Den lille asteroide Didymos blev sidste år berømt, da NASA lod rumsonden DART støde ind i asteroidens lille måne Dimorphos, for at se om man kunne ændre dens bane.

Det forsøg lykkedes som bekendt over al forventning, og nu er der kommet en analyse af det støv, som blev hvirvlet op fra Dimorphos som følge af nedslaget.

Støvet blev blandt andet observeret af ESOs Very Large Telescope (VLT) i Chile, der består af fire teleskoper, hver med et spejl på 8,2 meter. Nu er resultaterne kommet, og det har vist sig, at støvet fra Dimorphos hverken indeholder tegn på vand eller det brændstof, som DART bragte med sig.

Manglen på vand var forventet, da man ikke regner med at så små asteroider indeholder vand – og man havde heller ikke forventet at kunne spore brændstoffet.

Der er også kommet nye opdagelser om Didymos.

Den roterer og har et døgn på 2 timer 16 minutter, og det betyder at Didymos har svært ved at holde på de sten, som ligger på overfladen. Men med en diameter på kun lidt over 800 meter, er Didymos så lille, at den i forvejen næsten ikke har nogen tyngdekraft.

Rotationen betyder jo, at alle sten har en tendens til at blive slynget væk, og det var også, hvad DART kunne nå at måle, lige før den ramte Dimorphos.

Nede ved ækvator på den lille måne, hvor rotationshastigheden er størst, svæver sten næsten – det mindste puf, og de går i bane om Didymos. Nogle sten falder ned igen, og hvis de ender langt fra ækvator, skal de nok blive liggende.

Andre sten ender med at drive helt bort fra Didymos og blive til meget små asteroider, som nu bare kredser om Solen, indtil de støder sammen med en anden asteroide.

Så man kan ikke bare gå en tur på Didymos. Bare et uforsigtigt skridt, og man ender som en ny lille måne til Didymos. Vi ville i øvrigt opleve det samme her på Jorden – forudsat at døgnet var på kun 84 minutter.

Men netop rotationstiden er forklaringen på, at det er lettest at opsende satellitter fra baser nær ækvator, hvor Jorden roterer hurtigt og dermed giver raketten et ganske gratis skub som sparer brændstof.