Juli vil helt klart blive husket for ikke mindre end tre opsendelser af rumsonder til Mars.
Der burde endda have været fire, men ESA og det russiske rumagentur, Roskosmos, har udsat deres fælles rumsonde, som skulle lede efter liv på Mars, til 2022.
Men tre rumsonder til Mars på bare en måned er nu også ganske imponerende. De tre rumsonder er:
14. juli: Hope: Hope er den første arabiske rumsonde, og projektet ledes af De Forenede Arabiske Emiraters eget rumcenter, Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC).
Hope er bygget i samarbejde mellem University of Colorado i USA og MBRSC. Opsendelsen sker med en japansk raket. Hope skal ikke lande, men sendes i bane om Mars.
*Tidligst 30. juli: Perseverance: Denne NASA rover minder meget om Curiosity, der har kørt rundt på Mars siden 2012 og stadig fungerer godt. Perseverance, der betyder vedholdenhed, er dog udstyret med nye og bedre måleinstrumenter, og den har også lidt andre opgaver end Curiosity.
*NASA har for nylig meldt ud, at opsendelsen sker tidligst 30. juli og senest 15. august.
24. juli: Tianwen-1: Det er Kinas første marssonde, og den omfatter både en orbiter i bane om Mars og en rover, som skal køre rundt på Mars.
Både Orbiter og rover går først i bane om Mars. Efter et par uger sendes den 240 kg tunge rover ned til overfladen. Den skal analysere overfladen og også med en særlig radar se ned i undergrunden.
Alle tre sonder ankommer til Mars omkring februar 2021, så det bliver en travl måned på den røde planet.
Det er værd at bemærke, at en af de tre rumsonder kommer fra et land, som nok de færreste forbinder med rumfart, nemlig De forenede Arabiske Emirater. Men som vi skal se nærmere på i næste afsnit, er der gode grunde til, at også araberne begynder at interessere sig for rummet.
Der er også en god grund til, at alle tre rumsonder opsendes med få dages mellemrum i juli og senest august, fordi man ellers må vente til efteråret 2022.
Rumsonderne følger nemlig en bane, som blev beskrevet allerede i 1925 af den tyske ingeniør Walter Hohmann – og hvis resultat er, at rejser ud i Solsystemet må følge en meget stram tidsplan. Mere om det senere i artiklen.
Endelig vil vi se på den kommende kinesiske rumstation, som skal bygges på bare 2 år, fra 2021-2023. Det vender vi også tilbage til lidt længere nede i artiklen.
\ Serien ‘Rumfarten’
‘Rumfarten’ giver dig hver måned en oversigt over de vigtigste aktuelle rumfartsnyheder.
Tidligere artikler i serien:
- Rumfarten i maj: Marshelikopter er coronaramt, og SpaceX sender astronauter til ISS
- Rumfarten i juni: Kineserne tester nyt rumskib, og amerikanerne sender mikrobølger mod Jorden
Følg også med i serien ‘Kig op’, der i starten af hver måned zoomer ind på de vigtigste astronomiske begivenheder på himlen og ude i rummet.
Den arabiske rumsonde
Det er naturligt at spørge, hvad et land som Emiraterne vil på Mars. Der er to simple svar, nemlig prestige og samtidig bruge rumfarten til at opbygge en højteknologisk industri.
På et eller andet tidspunkt vil den grønne omstilling skabe en mindre efterspørgsel på olie, og derfor er det ikke for tidligt at begynde at finde andre indtægtskilder.
Det kræver en vis omstilling, og især er det nødvendigt at øge antallet af unge, som vælger en naturvidenskabelig eller teknisk uddannelse.
Her kan rumfart være en god mulighed, fordi rumprojekter har en høj synlighed, og samtidig skabes der arbejde til landets egne borgere ved at deltage i projekterne.
Rumsondens navn Hope, på arabisk ‘Al-Amal’, er netop valgt for at vise, at rumsondens måske vigtigste opgave er at skabe håb og inspiration. Det samme var tilfældet, da emiraterne fik den første astronaut Hazzaa Ali Almansoori opsendt til ISS i september 2019.
Emiraterne har fået hjælp af USA og Japan
Emiraterne har et rumagentur, som blev grundlagt i 2014. Selv om det er lille, har det gang i flere projekter – det er helt klart noget, regeringen støtter.
Det er sikkert og vist, at emiraterne ikke på egen hånd kan bygge en rumsonde. De har fået hjælp både af USA og Japan, men under hele forløbet har emiraternes egne unge ingeniører og videnskabsmænd deltaget, og der er ingen tvivl om, at de har lært en hel del – og netop denne ‘oplæring’ er jo en meget vigtig del af missionen.
En anden faktor kan være, at araberne engang har været førende inden for astronomien. Det er ganske vist længe siden, men sporene har vi stadig i form af de mange stjernenavne, som er af arabisk oprindelse. Vi ved ikke, hvor meget denne del af historien har betydet, men historien er jo med til at forme et lands selvforståelse.
Hope skal undersøge Mars-atmosfæren
Hope er i virkeligheden en forholdsvis enkel rumsonde med en vægt på 1.350 kg, der skal ind i en bane mellem 20.000 og 40.000 km over Mars.
Sonden har et kamera, men banen er for højt oppe til en egentlig kortlægning af Mars – billederne fra Mars vil dog helt givet blive brugt til at synliggøre projektet for Emiraternes befolkning.
Mere vigtige er to instrumenter til at undersøge Mars-atmosfæren, et infrarødt og et ultraviolet spektrometer, som er bygget med hjælp fra amerikanerne. Med disse to instrumenter kan Hope bidrage til udforskningen af Mars. Planen er at opbygge en model af atmosfæren, der viser, hvor hurtigt og i hvilket omfang Mars taber sin i forvejen meget tynde atmosfære til rummet.
Coronaen har været lige ved at udsætte projektet. For at undgå, at rumsonden strandede i Dubai, fordi Japan var på vej til at lukke ned, blev Hope med ekspres sendt til Tanegashima-basen i det sydlige Japan, hvor raketten venter. Det gik så hurtigt, at man ikke var færdig med at teste alle instrumenter.
Derfor blev der sendt ingeniører og teknikere til Japan fra Emiraterne for at gennemføre de test, man manglede.
Og selv om de alle fik 14 dages karantæne, før de kunne gå i gang med arbejdet, så ser det nu ud til, at alt er blevet nået.
\ 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’.
Rumfartens stramme tidsplan
Når man skal sende en rumsonde til Mars, kan det i dag kun lade sig gøre, hvis Jorden og Mars står i en bestemt position i forhold til hinanden.
Årsagen er, at man er nødt til at vælge den bane, som kræver mindst brændstof, og det er netop Hohmann-banen, der blev beregnet i 1925.
Med ubegrænsede mængder af brændstof til rådighed kan man flyve til Mars på ethvert tidspunkt, men det er der vist ingen, der har råd til i rumfarten.
Hohmann-banen er en ellipsebane , der tangerer både Jordens bane og Marsbanen. En tur hele vejen rundt om Solen i denne bane varer godt 1,4 år, men heldigvis når man frem til Mars efter bare et halvt omløb i ellipsebanen.
Det giver en rejsetid på lidt under ni måneder, men i virkeligheden kan rejsetiden variere, fordi Marsbanen er en ellipse, og det betyder, at afstanden fra Jorden til Mars ikke er konstant.
I det følgende antager vi, at både Jorden og Mars bevæger sig i cirkelbaner rundt om Solen.
Man kan nu beregne, at hver gang vi sender en rumsonde til Mars ad en Hohmann-bane, så skal Mars stå 44 grader foran Jorden ved opsendelsen.
Som nedenstående lille udregning viser, er der 26 måneder mellem, at Jorden og Mars står i netop denne stilling.
At bevæge sig én gang rundt om Solen i en cirkel, betyder at planeten bevæger sig 360o. For Jorden tager denne tur rundt om Solen som bekendt et år eller 365 døgn. På et døgn bevæger Jorden sig derfor 0,986o.
Mars er 687 døgn om at komme én gang rundt om Solen, og det betyder, at Mars på et døgn bevæger 0,524o.
Lad os tænke os, at Mars står i netop den korrekte position, hvor Mars er 44o foran Jorden. Hver dag ændrer denne vinkel sig med 0,986o – 0,524o = 0,462o, eller lidt under en halv grad.
For at komme tilbage til den oprindelige stilling skal vinklen ændres med 360o. Det tager sin tid, nemlig 779 døgn eller godt 26 måneder.
Afhænger af ‘opsendelsesvinduet’
Heldigvis er man ikke totalt bundet af de 44 grader. Hvis man har noget ekstra brændstof, er det muligt at afvige en smule fra den ideelle position.
Det fører til begrebet ‘Opsendelsesvindue’, som er den periode, hvor raketten godt kan nå Mars, selv om planeternes stilling ikke er helt optimal.
Opsendelsesvinduet afhænger både af raketten og rumsondens størrelse. Jo længere vi er fra den ideelle dato, jo mere brændstof skal der bruges.
Da der altid er en risiko for forsinkelser, vælger man ikke at udnytte rakettens kapacitet fuldt ud for at få et passende langt vindue. Det gøres normalt ved ikke at opsende den størst mulige rumsonde, som raketten kan sende til Mars, men i stedet en lidt mindre og lettere rumsonde.
Opsendelsesvinduerne kan være fra få dage til et par uger. Denne gang har Perceverance et opsendelsesvindue fra 17. juli til 11. august, og de forskellige problemer har betydet, at man allerede nu er et stykke inde i vinduet.
Nu får rumstationen, ISS, kinesisk selskab
Efter et par års forsinkelse på grund af problemer med den store Long March 5-raket, er Kina nu klar til at begynde bygningen af deres store rumstation i 2021.
Det har været helt afgørende at få Long March 5 klar, efter et uheld i 2017 afslørede nogle tekniske problemer med raketmotorerne. Det er nemlig Kinas største raket, og den eneste, der kan opsende rumstationens mere end 20 ton tunge moduler.
Men efter to vellykkede opsendelser af Long March 5 i 2019 og 2020 er man nu klar til at bygge rumstationen – og det skal ske på kun to år. Det kan lade sig gøre, fordi man begrænser rumstationens samlede vægt.
Den kinesiske rumstation får 3 store moduler og en samlet vægt på 66 ton.
Det centrale modul hedder Tianhe og skal opsendes i foråret 2021. I efteråret følger så det første af de to videnskabsmoduler Wentian og Mengtian, mens det andet bliver opsendt i 2022.
Kineserne regner med fast besætning på tre mand
Udover de 3 moduler kræver opbygningen af rumstationen yderligere 8 opsendelser, alle i perioden i perioden 2021-2023.
Der skal opsendes fire bemandede Shenzhou-rumskibe, med hver tre taikonauter (kinesiske astronauter).
Det er naturligvis meningen, at de fire besætninger skal afløse hinanden. Desuden skal der opsendes fire ubemandede forsyningsrumskibe, der skal bringe mad, vand, reservedele og nye instrumenter op. Det giver i alt 11 opsendelser på 2 år.
Indtil videre regner Kina med en fast besætning på tre mand, men det kan ændre sig. Det er nemlig muligt at udvide rumstationen med yderligere tre moduler.
Det er også sandsynligt, at det gamle Shenzhou-rumskib, der meget ligner det russiske Soyuz-rumskib, vil blive udfaset til fordel for et helt nye rumskib, som blev afprøvet med held i maj.
Ikke muligt at flyve fra den ene rumstation til den anden
Så i 2022 vil vi altså have to rumstationer i bane om Jorden, men det bliver nu ikke muligt at flyve fra den ene rumstation til den anden, selv om de begge er omkring 400 km over Jorden.
Det skyldes, at ISS har en bane, der hælder 51 grader mod ækvator, mens den kinesiske rumstations bane kun hælder 43 grader mod ækvator.
Det betyder i praksis, at ingen af de rumskibe, vi har i dag, kan medføre brændstof nok til at skifte fra den ene bane til den anden. Det kræver nemlig store mængder brændstof at ændre baneplanet, endda med hele otte grader fra 43 til 51 grader (eller omvendt).
Kineserne vil muligvis åbne rumstationen for andre lande
Senere, måske i 2024, vil der blive opsendt et ubemandet rumteleskop på størrelse med Hubble.
Det skal flyve i formation med rumstationen, og det har den store fordel, at man altid har taikonauter til rådighed, som kan reparere og vedligeholde rumteleskopet.
