Starliner: Hvad betyder NASA’s nye rumskib for rumfarten?

Efter en vellykket prøveflyvning i maj har NASA fået et nyt rumskib.

Det hedder Starliner, og det skal anvendes til at sende astronauter op til rumstationen ISS. Som bekendt har NASA allerede rumskibet Dragon fra SpaceX, der allerede seks gange har sendt astronauter (og turister) til rumstationen – så hvorfor have to rumskibe til at løse den samme opgave?

Derfor er to rumskibe bedre end ét

Begrundelsen for at udvikle og bygge to rumskibe til at løse den samme opgave har lige fra begyndelsen været et ønske om at sikre en hurtig og pålidelig adgang til rummet.

For at forstå det, må vi gå lidt tilbage i tiden, til dengang rumfærgerne blev sendt på pension i 2011. Man var da færdig med at opbygge rumstationen ISS, men nu stod NASA uden mulighed for selv at sende astronauter op til ISS.

NASA kunne nu se tilbage på 30 år med rumfærgerne, som netop var et bevis på, hvor farligt det var at satse alt på én type rumskib.

To gange blev opsendelserne afbrudt i længere tid på grund af ulykkerne med Challenger og Columbia, som i alt kostede 14 astronauter livet. Hertil kom talrige forsinkelser på grund af tekniske problemer.

Idéen var at bygge to rumskibe, så adgangen til rummet var sikret, hvis det ene rumskib blev forsinket eller ramt af tekniske problemer.

For at gøre en lang historie kort, så endte det med, at NASA i 2014 skrev kontrakt med Boeing og SpaceX.

Meningen var, at det skulle gå hurtigt, så NASA senest i 2017-2018 kunne begynde selv at opsende astronauter, men så hurtigt kom det slet ikke til at gå.

NASA ville arbejde på en ny måde, hvor mere blev overladt til Boeing og SpaceX, og hvor de to firmaer også skulle betale nogle af omkostningerne. Men der kom tekniske problemer, og coronapandemien kom også til at spille en rolle.

Der kom derfor til at gå hele fem år, fra kontrakten blev underskrevet, til man var klar til de første prøveflyvninger.

I marts 2019 var SpaceX så klar med den bemandede udgave af Dragon-rumskibet, og man gennemførte en ubemandet sammenkobling med ISS.

Året efter kom den første bemandede flyvning i maj 2020, og siden da er det som allerede nævnt blevet til hele seks flyvninger med både astronauter og turister.

Her var det, at filosofien med to rumskibe viste sin styrke. Boeing var også klar med Starliner i 2019, men deres første ubemandede flyvning til ISS i december endte med en hurtig tilbagevenden til Jorden.

Den planlagte sammenkobling med ISS måtte opgives på grund af softwareproblemer, som det tog ganske lang tid at løse.

Et nyt forsøg måtte opgives i august 2021, da det viste sig, at ikke mindre end 13 ventiler til brændstof-forsyningen til styremotorerne ikke kunne åbnes. Igen en lang forsinkelse, og man har stadig kun en midlertidig løsning.

Problemet var, at fugtighed fra luften kunne sive ind i ventilerne, og her - sammen med brændstoffet - danne salpetersyre, der ætsede ventilerne, så de ikke kunne åbnes.

Opsendelsen i maj var trods mindre tekniske problemer vellykket, og rumskibet vendte tilbage efter en flyvning på næsten seks døgn. Nu håber man så på den første bemandede opsendelse senere i år, men det er så også mere end to år efter Dragon.

Især nu under krigen i Ukraine er NASA nok meget glade for ikke at skulle forhandle med lederen af det russiske rumagentur, Rogozin, om at være nødt til at købe opsendelser, og det kan man takke beslutningen om at bygge to typer rumskibe for.

De nye rumskibe er et farvel til rumfærgerne

Dragon og Starliner er moderne rumskibe, der viser, hvorledes man bygger rumskibe i dag.

Her sidder besætningen i en ’kapsel’, der er en kegleformet kabine af en type, som har været anvendt siden månekapløbet og Apollo-flyvningerne.

Man hverken bygger eller planlægger rumfærger, og det er der en god grund til.

Rumfærgerne var lige fra begyndelsen planlagt til at være et rumskib for alle, lige fra NASA til militæret, og rumfærgen skulle også kunne opsende almindelige satellitter, og på den måde erstatte det, man mente var ’de gammeldags raketter’. Man forestillede sig en opsendelse hver uge, hvor flyvningen så sluttede med en landing i en lufthavn.

For at løse både civile og militære opgaver blev rumfærgerne udstyret med et enormt, 18 meter langt og 4 meter bredt lastrum, som kunne rumme over 20 ton gods.

Denne blanding af persontransport og godstransport lød dengang som en god idé, men den førte også til, at rumfærgerne blev enormt store og meget dyre både at bygge og vedligeholde.

Således kom man aldrig over otte flyvninger på et år, og efter hver flyvning tog det mange måneder at klargøre rumfærgen til en ny opgave. Bestemt hverken billigt eller nemt. Sikre blev de heller ikke, hvad de to rumfærgeulykker jo viste.

Militæret anvendte det store lastrum til at opsende spionsatellitter, og lastrummet blev også flittigt anvendt, da rumstationen ISS blev bygget, hvilket krævede ikke mindre end 36 opsendelser af rumfærgerne.

Hver rumfærge medførte syv astronauter samt et lastrum fyldt med alt fra moduler til enorme solpaneler. Det fungerede, men det er ikke den eneste måde at opbygge en rumstation.

Russerne opsendte deres moduler til ISS med ubemandede raketter, og så fulgte kosmonauterne efter i de små Soyuz-rumskibe. Kina er ved at bygge deres rumstation Tiangong, og det sker også ved at adskille godstransport og persontransport.

Modulerne opsendes med ubemandede raketter, og taikonauterne sendes op med Shenzhou-rumskibet, der ligner en moderniseret udgave af Soyuz.

Rumfærgerne var jo planlagt til at kunne anvendes både af NASA og militæret, og det var ikke uden problemer.

Et af problemerne var militærets krav om, at rumfærgerne skulle have så store vinger, at de under nedturen kunne svæve så langt, at der ikke var nogen risiko for, at de ville komme til at lande i ’et ikke-venligtsindet land’.

Det kan man da godt forstå, men store vinger er tunge, og det betød mere brændstof og dermed en ekstra stor tank.

Man endte med en startvægt på 2.000 ton, og det skal sammenlignes med Saturn 5-månerakettens startvægt på 3.000 ton – ikke så mærkeligt, at rumfærgerne blev meget dyre. Til gengæld kunne rumfærgen svæve ret langt.

Set i bagklogskabens klare lys er det klart, hvad man skulle have gjort anderledes dengang helt tilbage i 1970erne, da man begyndte at bygge rumfærgerne.

For det første skulle man fra starten have adskilt person- og godstransport. Så kunne man have klaret sig med et lille bemandet rumskib med plads til 4-6 astronauter.

Et lille rumskib kræver kun små vinger, så det skulle ikke være umuligt at opfylde militærets krav til svæveegenskaber.

For det andet skulle man have bygget på den gennemprøvede teknik med Saturn-raketten og anbragt flyet på en mindre udgave af den store Saturn, og derpå skulle man have arbejdet på at gøre første trin af Saturn-raketten genanvendeligt for at nedbringe omkostningerne.

Denne teknik med genbrug af første trin er kommet utroligt sent og er først indført af SpaceX i 2017 – men den kunne være kommet tidligere.

De moderne rumskibe

Erfaringerne med de amerikanske rumfærger har på to måder helt klart påvirket konstruktionen af de nye rumskibe:

• Man er vendt tilbage til kapslerne
• Man adskiller nu person- og godstransport

Kapsler har ikke vinger, der jo ude i rummet bare er dødvægt.

Til gengæld kan man ikke svæve, og flyvningen ender med, at man daler ned under tre faldskærme. Det fungerer, men er ikke særlig elegant.

Da militæret har udviklet sig bort fra at anvende bemandede rumskibe, er kravet om at kunne svæve langt under nedturen jo også bortfaldet.

På sigt er det dog stadig et ønske at kunne lande i en lufthavn i stedet for i havet, som Dragon gør, eller i en ørken i New Mexico, som Starliner gør.

Som vi senere vil fortælle arbejdes der også på en slags vingeløst fly, som med tiden kan føre til, at man efter endt rejse i rummet kan lande i en lufthavn.

Når rumskibe kun skal medføre astronauter og højst en ganske ringe mængde gods, kan de bygges ret små, hvilket giver billigere opsendelser. Desuden er rumskibene kun beregnet til korte ture op til en rumstation. Astronauterne kommer derfor ikke til at opholde sig ret længe i rumskibet – normalt fra nogle timer og op til et døgn.

Det har ført til en slags ’standard-konstruktion’, hvor et rumskib grundlæggende består af to dele:

• En kegleformet kabine til astronauter – ofte kaldet en kapsel
• Et servicemodul med styremotorer, strømforsyning, de bremseraketter, der bruges til landing, og meget andet - servicemodulet afkastes på hjemturen og brænder op i atmosfæren

De for tiden mest anvendte rumskibe er netop konstrueret på denne måde; det gælder for både Soyuz fra Rusland, Shenzhou fra Kina samt Starliner og Dragon.

Dragon og Starliner er beregnet til at kunne genanvendes helt op til 10 gange, mens Soyuz og Shenzhou er ’engangs'-rumskibe. Med kun få bemandede opsendelser er manglende genbrug dog ikke noget stort problem, men hvis vi får en omfattende rumturisme, bliver det nødvendigt at genbruge rumskibe.

Flere nye rumskibe er under udvikling. Vi nævner her to, som alene er beregnet til at gå i bane om Jorden, nemlig Gaganyaan fra Indien og Dream Chaser fra USA.

Gaganyaan (hvilket groft kan oversættes til Himmelskib) er et tre-personers rumskib. Da Indien endnu ikke har en rumstation, vil de første flyvninger kun vare op til en uge. På længere sigt er det dog planen, at Gaganyaan skal bruges som transport til en kommende rumstation.

Første flyvning er planlagt til 2024. Konstruktionen er den klassiske med kapsel og servicemodul.

Dream Chaser er speciel ved ikke at følge den klassiske konstruktion, men være en slags vingeløst fly. Man kalder princippet for ’lifting body’, hvor selve skroget er udformet, så det giver Dream Chaser en begrænset evne til at svævelande i en lufthavn uden at være tynget af vinger.

Dream Chaser udvikles af firmaet Sierra Nevada Corporation og fremstilles i to udgaver: En ubemandet fragtversion og en bemandet version med plads til op mod syv astronauter.

Man regner med den første flyvning i 2023, hvor Dream Chaser skal opsendes med en Vulcan-raket. En senere flyvning skal ske med en europæisk raket, sandsynligvis Ariane 6.

Hvis det går godt, kan Dream Chaser måske vise vejen frem, hvor kapslerne erstattes af vingeløse fly. Men da svæveevnen er ret begrænset, bliver det en stejl nedtur til landingsbanen – nok ikke noget for folk med sarte nerver.

Månen

Den særlige udfordring for et rumskib, som skal sende astronauter til Månen, er, at det skal vende tilbage til Jordens atmosfære med en fart på 40.000 kilometer i timen.

Det er en hel del mere end de 28.000 kilometer i timen, rumskibe i bane om Jorden bevæger sig med, og det stiller derfor særlige krav til varmeskjoldet.

Men man er i gang:

• Orion fra NASA
• Kinesisk rumskib (intet navn)
• Orel fra Rusland

Orion er NASA's helt eget månerumskib, og nu en del af Artemis-måneprojektet.

Det er grundlæggende den klassiske kapsel- og servicemodul-konstruktion, men det er beregnet til, at besætningen kan opholde sig op til tre uger i Orion. Det er beregnet til at sende astronauter til Månen med NASA's store måneraket, SLS.

Det kan ikke lande på Månen – den opgave overlades til særlige landingsfartøjer. Planen er, at Orion skal til en endnu ikke bygget rumstation i bane om Månen, kaldet Lunar Gateway, hvor astronauterne så kan skifte til landingsfartøjet.

Orion har en enkelt gang været på en ubemandet prøveflyvning. Det var i 2014, hvor det med en Delta-raket blev sendt 5.800 kilometer ud i rummet og 4½ time senere landede i Stillehavet. Her blev varmeskjoldet testet, da Orion mødte atmosfæren med en fart på 32.000 kilometer i timen – ganske vist noget mindre end de 40.000 kilometer i timen, som Orion vil vende tilbage med fra en tur til Månen.

Så er der det nye kinesiske rumskib uden navn; et rumskib, der ser ud til på mange måder at ligne Orion.

Det kan medføre op til seks taikonauter og klare en tur til Månen. Rumskibet har været afprøvet på en flyvning i 2020, hvor det nåede en højde på 8.000 kilometer og vendte tilbage til atmosfæren med en fart på over 32.000 kilometer i timen.

Kina vil tage rumskibet i brug omkring 2025, i første omgang dog til at sende taikonauter op til deres rumstation.

Orel (Ørnen) er det russiske bud på at bygge et rumskib, der ligner Orion. Vi ved næsten intet om dette fartøj, som endnu ikke har været ude i rummet. Det menes, at første ubemandede opsendelse vil ske i 2024 efterfulgt af bemandede flyvninger i 2025.

Problemet er, hvad det skal bruges til. Rygterne går om både russiske rumstationer og flyvninger til Månen, men når man ser på det russiske rumprograms nuværende tilstand, ligger disse planer (især efter krigen i Ukraine) nok et godt stykke ude i fremtiden.

Hinsides Månen

Som vi kan se, kan de nuværende rumskibe samt dem, som er under konstruktion, klare rejser så langt borte som til Månen.

Lange rejser som til Mars vil kræve nogle helt andre og meget større rumskibe, og her har vi ikke andre bud end Starship fra SpaceX. Starship bliver verdens største raket, hvor andet trin også er et rumskib med plads til mange (op til 100?) personer.

Det vil vi vente med at se nærmere på, indtil den første prøveflyvning er gennemført, måske i løbet af sommeren.

Starship lyder næsten for godt – og alt for billigt -til at være sandt, men indtil nu har Elon Musk og SpaceX jo leveret varen og frem for alt indført genbrug af raketter. Hvis Starship lever op til forhåndsomtalen, så vil det helt ændre rumfartens fremtidsmuligheder.

Vi venter og ser.