Projekt EMPIRE: For 50 år siden drømte NASA om at rejse til Venus
I en alternativ historie kunne de første astronauter have været sendt mod Mars og Venus for snart 50 år siden.
Venus_Mars_Rumskib_Astronaut

Italieneren Gaeotano Grocco havde en drøm i 1965 om at sende astronauter forbi Venus og Mars. Her er en illustration, der viser, hvorledes et sådant Venus-rumskib kunne have set ud. (Illustration: Manned Venus Flyby, Imgur.com)

Italieneren Gaeotano Grocco havde en drøm i 1965 om at sende astronauter forbi Venus og Mars. Her er en illustration, der viser, hvorledes et sådant Venus-rumskib kunne have set ud. (Illustration: Manned Venus Flyby, Imgur.com)

EMPIRE står for Early Manned Planetary-Interplanetary Roundtrip Expeditions.

Det skal tages bogstaveligt, for rumskibene skulle ikke forsøge at lande på Venus eller Mars, men kun flyve forbi planeterne.

Tanken var, at EMPIRE skulle være den naturlige fortsættelse af Apollo. Ved ikke at forsøge landinger, kunne man på denne måde hurtigt komme i gang med den bemandede udforskning af Solsystemet.

Hvis EMPIRE var blevet en succes, kunne vi nok i dag have haft baser på Mars, og måske også være i gang med at planlægge rejser til Jupiter og dens måner.

Men der kunne også være sket det modsatte, at EMPIRE havde vist, hvor svært det er at gennemføre lange rumrejser – at vi havde fået astronauter hjem, som var så fysisk og psykisk påvirkede af rejsen, at man måske i lang tid havde opgivet bemandede rejser.

I dag ved vi, at man for 50 år siden hverken havde den nødvendige viden eller teknik til at gennemføre et sådant projekt.

Så måske er det godt, at vi har givet os god tid.

Det begyndte i Rom

Det hele begyndte med et foredrag ved en rumfartskongres i september 1956.

Det var året før opsendelsen af den første Sputnik, og det, man nok mest diskuterede, var de amerikanske planer om at opsende en lille, kun 10 kg tung Vanguard-satellit.

Kongressen blev holdt i Rom, og en af talerne var italieneren Gaeotano Grocco. Han vidste godt, hvor langt vi var fra at kunne sende mennesker til Mars eller Venus.

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 bøgerne 'Det levende Univers' samt 'Rejsen ud i rummet - de første 50 år' og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.

Derfor fortalte han om en mulighed, som kunne rykke de første flyvninger til vores naboplaneter mange år nærmere.

Den grundlæggende ide var at lade astronauterne flyve forbi Venus og Mars, og kun sende instrumenter ned til overfladen. Det gav en meget stor brændstofbesparelse, da der så ikke skulle bruges brændstof til at gå i bane eller lande.

Dengang havde man jo ikke robotter, og Grocco så en stor fordel i at lade astronauter helt direkte fjernstyre de sonder og instrumenter, som blev sendt ned under den korte forbiflyvning af en planet.

Faktisk skal vi et stykke ind i rumalderen før det blev klart, hvor mange opgaver robotter selv kan løse, også selv om de befinder sig mange millioner kilometer borte på en anden planet.

LÆS OGSÅ: Er der liv på Venus? 

Den optimale bane

Grocco havde haft regnemaskinen fremme, og han havde fundet en optimal bane, hvor et bemandet rumskib på bare et år kunne flyve forbi både Mars og Venus, og hvor man kunne udnytte tyngdekraften fra Venus til at afbøje banen, så kursen til sidst blev sat mod Jorden, uden at det kostede brændstof.

Det var en meget moderne tankegang, og Grocco havde også beregnet, at et godt tidspunkt at drage af sted på ville være juni 1971.

Ulempen ved Groccos rejseplan var, at man kun er tæt på planeten i højst et par dage, hvilket levnede meget lidt tid til udforskning. Fordelen var dog, at man på denne måde kunne samle erfaring om at flyve i solsystemet – rejsen i sig selv var derfor værdifuld.

Foredraget blev hørt af næsten alle rumfartseksperter, som fandtes i 1956, selv om det var ikke ret mange. De tog ideerne med hjem, hvor de blev gemt, men ikke glemt.

Video, der viser en simuleret forbiflyvning af Venus. Orbiter Space Flight Simulator 2010. (Video: Rseferino Orbiter Filmmaker)

EMPIRE fødes

For at forstå tankegangen bag EMPIRE skal vi se på, hvordan selv rumforskerne så på rumfarten dengang for mere end 50 år siden.

Man vidste meget lidt om forholdene på Mars og Venus, og især Venus blev anset for et meget lovende mål.

Venus er på størrelse med Jorden, har en tæt atmosfære, og desuden er overfladen dækket af et tæt skylag. Ved rumalderens start kunne man virkelig drømme om, at der under de tætte skyer gemte sig en verden med have og kontinenter, ikke helt ulig Jorden.

Måske ville Venus vise sig at være et meget bedre mål end den kolde ørkenplanet Mars.

Man var vokset op med den helt grundlæggende tanke, at udforskningen af solsystemet var en opgave for astronauter, der drog ud på ekspeditioner, nogenlunde som i de klassiske opdagelsesrejser til Jordens poler og de tropiske regnskove.

Ingen forestillede sig dengang, at det blev rumsonder og ikke astronauter, der blev de første opdagelsesrejsende i Solsystemet.

Rumfartens popularitet i USA

De dristige rumrejseplaner fortsætter i 1962, året efter at Kennedy havde givet NASA opgaven om at sende mennesker til Månen inden årtiets udgang.

I Huntsville i Alabama havde NASA opbygget et stort center kaldet Marshall Space Flight Center. Lederen var den karismatiske tysker Wernher von Braun.

Han var taget til nåde, trods en noget tvivlsom fortid med at bygge den tyske V-2 raket for Hitler, især fordi han var en af verdens absolut førende raketeksperter.

Von Braun havde om nogen gjort rumfart populær i USA, blandt andet ved at medvirke i TV-udsendelser, som Walt Disney havde produceret. Nu havde han fået sit største ønske opfyldt, nemlig at bygge Saturn 5-måneraketten, men han var også klar over, at der ville komme en tid efter Apollo.

Han ønskede derfor at skabe et behov for en fortsat anvendelse af Saturn 5 raketten, og måske også skabe en mulighed for at bygge en endnu større raket kaldet Nova.

Derfor var det vigtigt hurtigt at se frem mod de næste mål, Mars og Venus.

Der blev skrevet kontrakter med en række firmaer om at se på muligheden for hurtigt at sende astronauter til Mars og Venus. Disse studier blev starten på EMPIRE.

LÆS OGSÅ: Er Indien på vej til at blive den fjerde rummagt?

Wernher_von_Braun

Billede af Wernher von Braun som var leder af Marshall Space Flight Center. Han var meget interesseret i projekter som EMPIRE for at få lejlighed til at bygge flere store raketter. (Foto: Smithsonian Institution)

Nova-raketten blev aldrig bygget, men det betød nu mindre for EMPIRE. Dels var Saturn 5 en meget stor raket, og dels havde NASA og den amerikanske atomenergikommission i flere år arbejdet på at udvikle en atomdrevet motor, der kunne anvendes i 3. trin på Saturn 5 i stedet for den kemiske raketmotor.

Projektet hed NERVA, og det står for Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application. Projektet havde base et øde sted i Nevada.

Princippet i NERVA var simpelt:

Flydende brint fra en stor tank blev ledet gennem en atomreaktor. Her bliver brinten varmet så meget op, at den forlader raketdysen med en fart på over 9 km i sekundet, eller dobbelt så hurtigt som selv den bedste kemiske raket.

Det betød, at NERVA var en meget effektiv raketmotor, som var langt mere brændstoføkonomisk end nogen kemisk raket. Hvis nu det tredje trin på Saturn 5 blev udstyret med en NERVA-motor, så kunne Saturn-raketten sende ret store rumskibe ud i solsystemet.

Der blev gennemført mange forsøg med NERVA spændt fast til Jorden, og de viste, at teknikken fungerede.  I en af afprøvningerne kørte NERVA i ikke mindre end 115 minutter med 28 genstarter.

Ud at se med EMPIRE

EMPIRE nåede aldrig så langt som til at bygge et rumskib, men der blev udført mange beregninger, og, på papiret, konstrueret flere rumskibe, som kunne opsendes, både med en klassisk Saturn 5 og med en Saturn 5, hvor det tredje trin var udstyret med en NERVA-atommotor.

Der blev også udført nye baneberegninger, og man endte med en bane, der på omkring 600 dage kunne føre et rumskib forbi både Mars og Venus og tilbage til Jorden.

Den lange flyvetid tog man dengang ikke så tungt, fordi man vidste meget lidt om problemerne ved lange rumflyvninger. Der var lidt af en ’lad os nu bare se at komme af sted’-holdning i EMPIRE.

Video, der forklarer virkemåden af en atommotor. A Primer on Nuclear Rocket and Why They're Awesome in Space. (Video: Vintage Space)

Her er et eksempel på en rejseplan:

  • Forbiflyvning af Venus i en afstand på 8.000 km bare 100 dage efter starten fra Jorden
  • Forbiflyvning af Mars i en afstand på kun 4.400 km 195 dage senere
  • 312-340 dage senere tilbagevenden til Jorden. Samlet rejsetid: 607-635 dage

Til sammenligning kan nævnes, at rekorden for ophold i rummet er sat af den russiske kosmonaut Polyakov. Den er på 437 dage, altså 6-7 måneder mindre end EMPIRE.

Som vi skal se, ville både de tekniske, medicinske og ikke mindst de psykologiske problemer ved en sådan rejse være betydelige.

Selv om det ikke lykkedes i første omgang at sælge EMPIRE til politikerne, så blev der gjort endnu et forsøg i 1965. Denne gang var argumentet, at det ville være en god ide at bruge Apollo-rumskibet og den teknik, der var udviklet til månerejserne, til at forsøge et hurtigt fremstød ud i Solsystemet.

På det tidspunkt havde de første rumsonder besøgt Venus, og man vidste derfor, at tanken om at sende mennesker til en næsten 500 grader varm planet var umulig. Venus blev dog ikke helt droppet, fordi det var afgørende at kunne bruge tyngdekraften fra Venus til at afbøje banen til den videre rejse.

Der blev skrevet nye kontrakter, foretaget nye beregninger, og nye rumskibe baseret på Apollo blev tegnet. I 1967 var man så klar med en plan om en 2 år lang rejse, som kunne begynde allerede i 1977.

LÆS OGSÅ: Et vildt døgn i rumfarten: Rekorder, rum-begravelser og dyrkning af kosmiske tomater

Nødvendigheden af atomenergi

På denne rejse skulle et rumskib flyve forbi først Venus, så Mars og på hjemrejsen igen flyve forbi Venus. Ved flyvningerne forbi Venus skulle der sendes balloner ned i atmosfæren og sonder ned gennem den varme og tætte atmosfære – nogle af dem skulle endda forsøge at lande på overfladen.

Ved flyvningen forbi Mars skulle der landsættes tre mindre sonder, der skulle indsamle prøver. Det skulle ske hurtigt, for prøverne skulle sendes tilbage til rumskibet, inden det var kommet alt for langt bort igen. Der var planer om, at de indsamlede prøver skulle analyseres på rumskibet under hjemrejsen – så gik tiden da med noget.

Men det blev heller ikke til noget. Efter Apollo blev alle de store planer gemt bort, herunder NERVA, da det var blevet politisk umuligt bare at tænke på at sende en atomreaktor ud i rummet.

Uden atomenergi afskærer vi os på langt sigt fra muligheden om at udforske hele det ydre solsystem fra Jupiter til Pluto og endnu længere væk. Herude er sollyset nemlig alt for svagt, til at man kan anvende solceller.

NERVA_rumfart_motor_atomkraft

Billede af måden hvorpå NERVA-motoren virker. (Illustration: William R. Corliss, Francis C. Schwenk - Nuclear Propulsion for Space)

Kunne det være sket?

I en verden med andre politiske prioriteter kunne EMPIRE godt været blevet til virkelighed, og vi kunne meget hurtigt have fået en rumfart med lange rejser til Venus og Mars.

Håbet var, at EMPIRE kunne have ført rumfarten langt frem på kort tid. Ser vi på projektet i dag, var det vist godt, at NASA ikke i øjeblikkets begejstring over månelandingerne var begyndt at sende rumskibe til Venus og Mars allerede i 1970'erne.

Man kunne godt have bygget rumskibene og sendt dem af sted på toppen af Saturn/NERVA, og i de første dage og uger ville alt forhåbentlig gå godt.

På de billeder, astronauterne kunne sende hjem, ville man se, hvordan Jorden og Månen hurtigt forvandledes til to klare stjerner, som astronauterne i virkeligheden skulle lede lidt efter blandt de tusinder af stjerner på rummets sorte himmel.

Måske ville det fortsat gå godt, men langt mere sandsynligt ville det være, at der opstod mange slags problemer på den lange rejse.

Vi vil her se på de tekniske, de medicinske og de psykologiske problemer.

Erfaringerne fra ISS – som man jo ikke kunne bygge på dengang – viser, hvor vigtigt det er hele tiden at kunne få sendt reservedele op. Det er ikke noget problem for ISS, der jo blot er 400 km hjemmefra. Men det lader sig jo slet ikke gøre at forsyne et rumskib med kurs mod Venus og Mars med reservedele.

Dengang ville den eneste løsning være at have et meget stort lager af reservedele med, og alligevel kan man jo ikke forudse alle situationer. Desuden ville et stort lager gøre rumskibet urimeligt tungt.

I dag forestiller man sig, at et rumskib på vej mod Mars skal forsynes med en 3-D printer, så man kan producere netop de reservedele, der er brug for.

NASA_Venus_skyer

Illustration af NASAs nyeste projekt ved Venus' skyer. Projektet kan du læse mere om længere nede i denne artikel. (Illustration: NASA)

Mange problemer ved lange rumrejser

En anden erfaring fra ISS er, at bakterier trives alt for godt på en rumstation. Noget tyder endda på, at bakterierne i vægtløs tilstand kan udvikle en resistens over for antibiotika, og at de holder denne resistens, længere end de gør her på Jorden.

I dag ved vi også, at vægtløshed kan påvirke synet, og at astronauters immunforsvar kan svækkes under lange ophold i rummet.

Derfor er det meget vigtigt for astronauterne at have adgang til medicin. Nu er der jo grænser for, hvor meget og hvor mange slags medicin man kan tage med.

I dag eksperimenteres der med muligheden for at lade astronauterne selv fremstille den medicin, de kan få brug for – noget, der slet ikke kunne lade sig gøre i 1970'erne.

Renlighed i rummet

Erfaringerne fra ISS viser også, hvor vigtigt det er at holde en rumstation eller et rumskib rent. Det er nødvendigt, for at undgå at bakterier spreder sig så meget, at de kan smitte astronauterne med sygdomme. Her er toiletterne det helt store problem.

Det kræver både megen træning og disciplin at gå på toilettet i rummet, hvis det skal efterlades, lige så rent som da man kom.

Desværre viser erfaringen, at toiletterne skal repareres med mellemrum, så hvis man ikke kan fremstille et nyt med en 3-D printer, så er den eneste udvej jo at medbringe et par reservetoiletter.

Vi ved nu også meget mere om den træning, der er helt nødvendig for at modvirke virkningerne af vægtløsheden, og hvilken mad det er klogt at spise. For 50 år siden havde vi heller ikke den nødvendige viden om, hvordan man kan dyrke planter i et rumskib for at kunne supplere den medbragte mad.

Selv med daglig træning på flere timer mister astronauter muskelmasse, og man er nu begyndt at eksperimentere med nogle nye dragter, der belaster kroppen, på en måde der delvis simulerer tyngdekraften her på Jorden.

Det tomme rum kan give problemer

Hvis vi nu var taget af sted dengang for snart 50 år siden, ville astronauterne måske ankomme til den første forbiflyvning af en planet med et dårligt helbred og med et rumskib, der ikke havde levet op til forventningerne.

Der var ingen mulighed for at vende om, så uanset astronauternes og rumskibets tilstand var den eneste mulighed simpelthen at fortsætte den lange rejse.

Og hvad ville de så ankomme til? I måneder har den eneste udsigt været til en sort himmel, hvor man skulle lede efter Jorden blandt de klare stjerner. Når rumskibet nærmer sig Venus, så vil den gradvist forvandles fra en klar stjerne til en skydækket planet, der fylder mere og mere på himlen.

Så følger en to-tre dage lang hektisk aktivitet med at få landsat de medbragte sonder. Derefter svinder Venus igen ind fra planetskive til stjerne, og forude venter måneders rejse, før det hele gentager sig, når rumskibet nærmer sig Mars og flyver forbi den røde planet.

Og under hele turen har der været meget langt til Jorden. I dag ved vi, hvor meget det betyder for astronauterne på ISS hele tiden at kunne se ned på de afvekslende landskaber på vores blå planet.

Forbindelse til Jorden

Nok har astronauter ry for at være seje, men det kunne godt tænkes, at denne manglende forbindelse til Jorden, som så mange ISS-astronauter har omtalt, kunne gå hen og give psykiske problemer.

Her skal man også huske, at det vil være næsten umuligt at føre en samtale med Jorden. Tiden mellem spørgsmål og svar vil være mange minutter på en Venus -Mars rundrejse.

To års meget ensformig rejse, hvor man det meste af tiden ikke kan føre en normal samtale med Jorden, og hvor rejsen kun afbrydes af et par dages hektisk aktivitet under de alt for korte forbiflyvninger, vil blot minde astronauterne om, hvor stort og tomt rummet i virkeligheden er.

Så måske havde EMPIRE i stedet for at sende os hurtigt ud i Solsystemet, kommet til at bremse den bemandede rumfart, fordi man havde oplevet, at astronauterne var vendt hjem i en meget medtaget tilstand – eller i værste fald ikke var vendt hjem.

Video, som viser udforskningen af Venus skyer med  ’HAVOC’. A way to explore Venus. (Video: NASA Langley Research Center)

Måske får vi alligevel en bemandet rejse til Venus

Hvor mærkeligt det end kan lyde, så er ideen om en bemandet flyvning til Venus ikke helt død. Denne gang ikke som en hurtig forbiflyvning, men med et rumskib, der kan gå i bane om Venus og herfra sende balloner ned i atmosfæren.

Der er nemlig dukket et nyt projekt op, beskrevet ved akronymet HAVOC, der betyder kaos. Men bogstaverne står nu for High Altitude Venus Operational Concept. Det med akronymer er vist blevet til en hel kunstart hos NASA…

Det er endda tanken, at astronauterne selv skal flyve ned med ballon, og i flere uger udforske skydækket og lede efter liv fra en højde på 50 km over overfladen. Her skulle der være et håb om for at finde liv, som for milliarder af år siden er flygtet fra den næsten 500 grader varme overflade og op til de mere kølige skyer.

En sådan rundtur til Venus med et ophold på 30 dage vil kunne gennemføres på 440 dage med NASAs store SLS raket. Til sammenligning ville en tilsvarende flyvning til en bane om Mars tage 700 dage. Den meget kortere Venusflyvning kunne derfor tjene som en træning til en Marsrejse.

Flyvningen kan i princippet gennemføres allerede i 2023. Det kommer nok ikke til at ske, men det kan da være, at vi på et senere tidspunkt kommer til at opleve dette ekko af EMPIRE-projektet.

Hvis vi nogensinde gennemfører denne Venusrejse, burde rumskibet få navnet Grocco, til minde om rumforskeren der satte det hele i gang.

LÆS OGSÅ: Videnskab.dk's læsere: Rumfarten skal redde Jorden

LÆS OGSÅ: Kan Rusland nogensinde blive den førende rummagt igen?

LÆS OGSÅ: Er vi alene i rummet, fordi alle andre civilisationer er uddøde?

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.