Månen fik sidst besøg i 1972, men den kommercielle rumfarts tilkomst har fyret op under drømmen om en tur til Månen samt skabt et nyt rumkapløb.
NASA har valgt Elon Musks rumfartsvirksomhed, SpaceX, til at være en del af dets kommercielle rummissioner, men den privatejede virksomhed har dog også sin egen dagsorden for udforskningen af rummet.
For at kunne rejse til Månen og andre steder i universet er NASA og SpaceX i fuld gang med at udvikle nye heavy lift-raketter: SpaceX's Starship og NASA's Space Launch System.
Hvordan adskiller raketterne sig fra hinanden, og hvilken en af dem er mest kraftfuld?
SpaceX's Starship
Raketterne skal gennemgå adskillige faser, før de kan gå i kredsløb. Ved at skaffe sig af med opbrugte brændstoftanke i løbet af rejsen reduceres vægten, så raketten får lettere ved at accelerere.
Når SpaceX-raketten er færdigbygget, vil dens affyringssystem bestå af to trin:
- Første trin er en meget stor raket kaldet Super Heavy
- Andet trin er selve rumskibet Starship
Super Heavy-rakettens motorer hedder Raptor, og de drives af en blanding af flydende metan og flydende ilt.
Det grundlæggende princip for en raketmotor med flydende brændstof er, at to drivmidler – et brændstof som petroleum og et oxidationsmiddel som flydende ilt – bliver bragt sammen i et forbrændingskammer og så antændt.
Flammen producerer varm gas under højt tryk, som bliver udstødt ved høj hastighed gennem motorens dyse for at generere fremdrift.
Plads til 100 besætningsmedlemmer
Når Super Heavy-raketten løfter sig fra rampen under affyringen, vil raketten udløse 15 millioner pund trykkraft (cirka 66720 kN), hvilket er cirka dobbelt så meget som Apollo-æraens raketter.
Oven på raketten sidder Starship, som er drevet frem af yderligere 6 Raptor-motorer og udstyret med et stort lastrum med plads til satellitter, op til 100 besætningsmedlemmer samt ekstra tanke med brændstof til påfyldning i rummet, hvilket er afgørende i forbindelse med længerevarende interplanetariske bemandede rummissioner.
Starship, som er designet til at kunne fungere både i rummets vakuum og i Jordens og Mars' atmosfærer, kan ved hjælp af små bevægelige vinger glide hen til en ønsket landingszone.
Når Starship befinder sig over landingsområdet, vender rumfartøjet, så det er lodret. Rumfartøjet bruger de indbyggede Raptor-motorer til at lave en motoriseret nedstigning og landing.
Fuldt genanvendelige
Rumfartøjet har tilstrækkelig kraft til at løfte sig op fra Mars' eller Månens overflade, overvinde disse planeters svagere tyngdekraft og vende tilbage til Jorden – igen med en blød landing.
Starship og Super Heavy er begge fuldt genanvendelige, og hele systemet er designet til at fragte mere end 100 tons nyttelast til Månens eller Mars' overflade.
Rumfartøjet bliver hurtigt færdigudviklet. En nylig testflyvning af Starship-prototypen, SN8, demonstrerede med succes en række af de manøvrer, der skal til for at missionen lykkes.
Desværre var der en fejl i en af Raptor-motorerne, og SN8 forulykkede ved landingen.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
NASA's nye kæmperaket
NASA's nye kæmperaket hedder Space Launch System (SLS). SLS tager over fra Saturn V som den største raket, NASA nogensinde har brugt.
SLS er på nuværende tidspunkt næsten 100 meter høj.
SLS' kernetrin indeholder mere end 3,3 millioner liter flydende brint og flydende ilt (det svarer til 1,5 svømmebassin af olympisk størrelse), er drevet af 4 RS-25-motorer, hvoraf 3 tidligere blev brugt i den tidligere rumfærge.
Den største forskel mellem SLS og Raptor-motorerne er, at de forbrænder flydende brint i stedet for metan.
Rakettens kernetrin forstærkes af to faste raket-boosters, der er fastgjort til siderne, hvilket giver en samlet fremdrift på 8,2 millioner pund (36475 kN) ved opsendelsens start – cirka 5 procent mere end Saturn V.
Det løfter rumfartøjet til et lavt kredsløb om Jorden.
Mindre og lettere end RS-25
Det øverste trin, som skal løfte den tilknyttede nyttelast – astronautkapslen – ud af Jordens kredsløb, er et mindre trin med flydende brændstof drevet af en enkelt RL-10-motor (allerede i brug af ATLAS- og DELTA-raketterne), som er mindre og lettere end RS-25.
Space Launch System sender Orion-astronautkapslen, som kan understøtte op til 6 besætningsmedlemmer i 21 dage, til Månen som en del af Artemis-1-missionen – en opgave, som de nuværende NASA-raketter i øjeblikket ikke er i stand til at udføre.
\ Læs mere
Orion-kapslen skal have store akrylvinduer, så astronauter kan se rejsen.
Den vil også have sin egen motor og brændstofforsyning samt sekundære fremdriftssystemer, så den kan vende tilbage til Jorden. Fremtidige rumstationer, som Lunar Gateway, vil fungere som logistisk hub med blandt andet mulighed for brændstofpåfyldning.
Kan transportere 120 tons
Det er usandsynligt, at kernetrinnet og booster-raketterne kan genbruges (i stedet for at lande vil de falde i havet), så der er højere omkostninger forbundet med SLS-systemet, både miljømæssigt og i forhold til materialer.
Det er designet til at kunne videreudvikles til større rakettrin, der er i stand til at transportere besætning eller gods, der vejer helt op til 120 tons, hvilket potentielt er mere end Starship.
En stor del af den teknologi, der bliver anvendt i SLS, er såkaldt 'legacy equipment' (nedarvet udstyr, red.), som er tilpasset fra tidligere missioner, hvilket reducerer forsknings- og udviklingstiden.
For nylig blev en test-affyring i SLS-kernetrinnet stoppet efter et minut i løbet af testen på otte minutter som følge af mistanke om komponentfejl.
Der skete ikke væsentlig skade, og SLS-programlederen, John Honeycutt, sagde:
»Jeg tror ikke, vi vil se en betydelig ændring af designet.«
Og vinderen er….
Så hvilket rumfartøj vil først fragte et mandskab til Månen?
Artemis 2, som efter planerne vil være den første bemandede mission, vil ved hjælp af SLS flyve tæt på Månen med planlagt start i august 2023.
Selvom SpaceX ikke har en specifik dato planlagt for bemandet opsendelse, er der sat gang i #dearMoon – et Måne-turist-projekt planlagt til 2023.
Ifølge Elon Musk vil en bemandet Mars-mission muligvis allerede finde sted i 2024, også ved hjælp af Starship.
I sidste ende er det en konkurrence mellem et agentur, der har mange års test og erfaring, men som er begrænset af et svingende skattebetalt budget samt forskellige regeringers politik, og en relativt ny virksomhed, som allerede har lanceret 109 Falcon 9-raketter med en succesrate på 98 procent samt en dedikeret langsigtet pengestrøm.
Uanset hvem, der når først frem til Månen, er det starten på en ny æra; en tid med udforskning af en verden, der stadig har stor videnskabelig værdi.
Gareth Dorrian og Ian Whittaker hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
