Rumfarten i oktober: Voyager er på vej mod stjernerne, og mobilsatellitter provokerer
Desuden eksperimenteres der med centrifugalkraft i forsøget på at gøre raket-opsendelser billigere, og så spekulerer artiklens forfattere på, hvad der vil opstå af paradokser, når vi en dag tager på interstellare rejser.
rumfarten i oktober stubberne voyager 1 pale blue dot rumsonde NASA ESA

'A Pale Blue Dot': Det ikoniske billede fra 1990, taget af Voyager-rumsonden, der viser Jorden set fra en afstand på seks milliarder kilometer - det fjerneste nogensinde. Langt væk hjemmefra ses Henrik og Helle Stub, Videnskab.dk's faste rumskribenter. (Foto: NASA / JPL-Caltech)

'A Pale Blue Dot': Det ikoniske billede fra 1990, taget af Voyager-rumsonden, der viser Jorden set fra en afstand på seks milliarder kilometer - det fjerneste nogensinde. Langt væk hjemmefra ses Henrik og Helle Stub, Videnskab.dk's faste rumskribenter. (Foto: NASA / JPL-Caltech)

Rumfarten i oktober byder på en bemandet opsendelse med Dragon-rumskibet til ISS med en besætning på fire astronauter.

Om artiklens forfattere

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.

To af astronauterne er fra NASA, en fra Japan og endelig den russiske kosmonaut Anna Kikina, der for tiden er den eneste kvinde i kosmonautkorpset.

Der bliver også opsendt forsyninger til ISS både med et amerikansk Cygnus-rumskib og en russisk Progress.

Kina vil opsende deres sidste store modul, Mengtian, til deres Tiangong-rumstation. Hvis det sker som sidst, vil opsendelsen efterlade en meget stor raket i lav bane om Jorden, som man ikke ved, hvor vil falde ned.

Der er flere rutineopsendelser, ikke mindst af Starlink-satellitter til brug for internettet. Der er allerede flere end 3.000 af disse satellitter i rummet, og tallet stiger hurtigt.

Der skal også opsendes andre satellitter til kommunikation, og den store Falcon 9 Heavy skal opsende to militære satellitter til den geostationære bane 36.000 kilometer over ækvator.

Rumturisme kan være farligt

Et uheld 12. september med en raket af typen New Shepard fra firmaet Blue Origin viser, at det stadig ikke er helt ufarligt at være rumturist.

Det er en raket af denne type, som Blue Origin indtil nu har anvendt til opsendelse af turister. Til dato har raketten fløjet seks gange med i alt 31 turister op til en højde på 100 kilometer.

Uheldet skete ikke med ’turistraketten’, men en anden New Shepard-raket, som kun anvendes til ubemandede flyvninger.

Planen var at udnytte den kortvarige vægtløse tilstand til at udføre forsøg. 18 af de 36 forsøg var betalt af NASA, mens resten kom fra skoler, universiteter og forskellige organisationer.

Rakettens motor svigtede i en højde på godt otte kilometer, og det medførte, at den godt fire ton tunge kabine med instrumenterne blev frigjort, hvorpå den landede med faldskærm. Raketten blev derimod helt ødelagt.

Havde der været turister om bord, ville de være overlevet, selv om nedturen med en belastning på op til 11 G havde været ganske ubehagelig.

Så læren er, at selv i dag kan også korte rumrejser være ganske farlige. Om uheldet får nogen betydning for de næste planlagte turistrejser er endnu for tidligt at sige.

Mobiltelefonerne er på vej ud i rummet

Det lyder helt utroligt, at små mobiltelefoner med en meget begrænset sendeeffekt kan anvende satellitter ude i rummet. Men denne udvikling er nu på vej på flere fronter.

Det første store skridt blev taget 11. september med opsendelsen af den 1.500 kilo tunge BlueWalker 3-satellit til en bane godt 500 kilometer over Jorden.

Men 500 kilometer er meget langt for en mobiltelefon, så satellitten er udstyret med en godt otte meter lang antenne med et areal på ikke mindre end 64 kvadratmeter. Antennen er så stor, at den først kan foldes ud ude i rummet.

Problemet er bare, at med en så stor antenne bliver satellitten meget lysstærk, og i værste tilfælde kan den blive lige så klar som Venus eller Jupiter.

Det er bestemt ikke noget, astronomerne bryder sig om – især ikke taget i betragtning at hvis dette første forsøg bliver vellykket, skal der med tiden opsendes 100 satellitter - kaldet BlueBirds - med endnu større antenner.

AST satellit antenne 8 meter mobiltelefoni elon musk

AST SpaceMobile, der er firmaet bag de kontroversielle satelitter, står bag denne grafik af satelitten - og den dominerende 64 kvadratmeter store antenne. (Illustration: AST SpaceMobile)

Men lysforureningen er ikke det eneste problem. For hvis en mobiltelefon skal have nogen mulighed for at modtage et signal fra satellitten, skal signalet være ret kraftigt – og det giver en ’forurening’ af radiospektret, som i høj grad kan genere radioastronomerne.

Christopher Johnson, der rådgiver om rumjura i USA, siger til tidsskriftet New Scientist, at selvom der ikke er nogen begrænsninger i henhold til international lov med hensyn til størrelsen af satellitter, kan opsendelsen fremhæve begrænsningerne i eksisterende regler:

»Jeg ville bestemt se dette som en krænkelse af astronomernes ret til at udforske rummet,« udtaler han til mediet.

Men historien slutter ikke hér, for naturligvis vil Elon Musk være med på denne nye trend – han har jo allerede flere end 3.000 internetsatellitter ude i rummet.

SpaceX har sammen med firmaet T-mobile udviklet et system, der i første omgang vil give meget begrænset mulighed for, at mobilbrugere kan anvende Starlink til korte tekstbeskeder.

Systemet vil gradvist blive udbygget på næste generation af Starlink-satelltter til brug for telefoni og overførsel af data.

Der er dog ikke sagt meget om teknikken, men SpaceX plejer jo at levere. Sandsynligvis vil det kræve endnu flere og endnu større Starlink-satellitter, og det vil igen kræve, at de opsendes i enorme bundter med verdens største raket, Starship, som står over for sin første prøveflyvning senere i år.

AST Satellit antenne mobiltelefoni rummet 8 meter elon musk

Det kan være svært at forestille sig, hvor stort 64 kvadratmeter egentlig er. I hvert fald indtil man ser det ved siden af noget, der sætter det i perspektiv. (Foto: AST SpaceMobile)

Elon Musk har på et møde 25. august med præsidenten for T-mobile, Mike Sievert, præsenteret disse planer.

»Vi kommer til at gøre mere end bare at omprogrammere satellitterne. Vi kommer til at bygge special-antenner, de mest avancerede phased array-antenner i verden, der skal opfange et meget svagt signal fra din mobiltelefon,« udtalte Musk til de fremmødte journalister.

»Der er en del kompleks hardware og software, fordi satellitterne bevæger sig så hurtigt - de bevæger sig med 28.000 kilometer i timen i timen. Det gør en normal mobiltelefonsender jo ikke,« afsluttede tech-milliardæren.

Du kan læse mere om projektet hér.

Om serien 'Rumfarten'


'Rumfarten' giver dig hver måned en oversigt over de vigtigste aktuelle rumfartsnyheder.

Her er forrige artikel i serien: Rumfarten i september: Udskudt månemission skal opsendes, og ESA undersøger grøn energi i rummet

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.

Her er sidste måneds installation i serien: Kig op i september: ISS kan ses fra Danmark, og ny bog guider til stjernehimlen

Voyager fylder 45 år og er nu på vej mod stjernerne

Det er nu 45 år siden, at de to Voyager-rumsonder blev opsendt i august og september 1977. De er nu så langt borte, at de ikke længere er under påvirkning af hverken Solens magnetfelt eller solvinden – men naturligvis stadig af Solens tyngdefelt.

Selv om rumsonderne nu er gamle, og det begynder at knibe med energien til de videnskabelige instrumenter, sender de stadig data hjem, nu om det såkaldte interstellare rum.

På den måde er de vores første stjernesonder, selv om de flyver så langsomt, at det vil tage dem tusinder af år bare at nå den nærmeste stjerne. Men al begyndelse er jo svær.

I runde tal er Voyager 1 nu godt 158 AE fra Solen, mens Voyager 2 kun er nået ud til en afstand på 131 AE. Her er AE den astronomiske enhed, der svarer til afstanden mellem Jorden og Solen.

Begge sonder er altså langt uden for Plutos bane, der har en afstand på godt 39 AE fra Solen.

Nu er Voyager 1 og 2 så på vej mod stjernerne, så derfor vil vi se lidt på, hvordan vi forestiller os fremtidens stjernerejser.

voyager 1 rumsonde NASA ESA

Voyager 1 med sin 3,6 meter store parabolantenne. (Illustration: NASA / JPL-Caltech)

Ad Astra

Ad Astra betyder ’Mod stjernerne’ og beskriver rumfartens ultimative mål, nemlig at rejse ikke bare ud i Solsystemet, men også ud mod stjernerne.

På grund af de enorme afstande til selv de nærmeste stjerner bliver rejserne næppe noget, vi vil opleve i dette århundrede. Men det har ikke forhindret rumforskerne i at komme med mange forslag til, hvordan en sådan rejse kan gennemføres.

På videoen herunder bliver nogle af de mange forslag til rumskibe, som kan gennemføre en stjernerejse på under et menneskes levetid, fremvist. Om bare et af dem en dag vil blive til virkelighed er i dag umuligt at sige.

(Video: Jimiticus)

Det eneste, der er sikkert, er, at en sådan rejse vil kræve et rumskib, som kan komme op på hastigheder i nærheden af lysets hastighed på 300.000 kilometer i sekundet.

Vi vil her springe let og elegant hen over de tekniske vanskeligheder og tænke os, at vi har bygget et rumskib, som kan flyve med 90 procent af lysets hastighed.

Når man skal regne på en rejse med et så hurtigt rumskib, er det nødvendigt at bruge Einsteins relativitetsteori. Her vil det blive klart, at astronauten i rumskibet og observatøren på Jorden oplever både rejsetid og rejseafstand helt forskelligt – og at det er en fordel for astronauten.

Som eksempel vil se på en rejse til Solens nærmeste nabo, det tredobbelte stjernesystem Alpha Centauri, der ligger 4,37 lysår borte.

  • Set fra Jorden er afstanden til Alfa Centauri 4,37 lysår, og med en fart på 90 procent af lysets hastighed er det let at beregne, at rejsen vil tage 4,86 år.
     
  • Set fra rumskibet er afstanden til Alfa Centauri derimod kun 1,90 lysår. Astronauten undrer sig derfor ikke over, at han kan komme til Alfa Centauri på kortere tid end de 4,86 år, manden på Jorden har beregnet. Med en fart på 90 procent af lysets hastighed beregner han rejsetiden til 2,12 år, og det er også den rejsetid, han oplever.

Hertil siger manden på Jorden, at forklaringen på den korte rejsetid, som astronauten måler, er, at uret på rumskibet går meget langsommere end urene på Jorden.

Når der er gået et sekund på rumskibets ur, vil der være gået 2,3 sekunder på Jorden. Så når der er gået 2,12 år på rumskibets ur, vil der på Jorden være gået 4,86 år.

Er det rummet eller tiden, som har ændret sig? Forklaringen ligger i relativitetsteorien.

Her kan vi ikke tale om, at universet har et bestemt udseende med bestemte afstande, da de målinger, vi foretager, afhænger af, hvor vi har foretaget målingen.

orion relativitetsteorien rumfart

Udsigten fra et rumskib ændrer sig afhængigt af, hvor hurtigt man rejser. Gradvist samles stjernerne foran rumskibet i et stadig mindre område for til sidst at ende i et enkelt lysende punkt. Tegningen her viser, hvordan udsigten til stjernebilledet Orion ændrer sig, og ved en fart på 99 procent af lysets hastighed er det umuligt at skelne Orion. (Illustration: Alexis Brandeker / University of California)

Måler vi her fra Jorden, vil vi fastholde, at afstanden til Alfa Centauri er 4,37 lysår. Ganske som astronauten på rumskibet med samme ret vil måle afstanden mellem Solen og Alfa Centauri til kun 1,90 lysår, så han uden at flyve hurtigere end lyset kan gennemføre rejsen på bare 2,12 år.

Hvem har ret? Det har de begge to.

Forklaringen skal i virkeligheden søges i selve grundlaget for relativitetsteorien, der bygger på, at uanset hvordan man bevæger sig, eller hvor man er, vil man altid måle lysets hastighed til 300.000 kilometer i sekundet.

Denne såkaldte invarians af lyshastigheden er i dag helt bekræftet. Og det er hér, forklaringen ligger på forskellen i målinger af rejsetid og rejseafstand.

tvillingeparadokset tvillinge paradokset paradox rumrejse rumtid relativitetsteorien

Fra et hurtigt rumskib måler man også andre afstande i rummet, end vi gør her fra Jorden. For os er afstanden til den nærmeste stjerne Alfa Centauri 4,37 lysår, men set fra et rumskib, der bevæger sig med 90 procent af lysets hastighed, er afstanden kun 1,9 lysår. (Grafik: Skulls in the Stars)

Relativitetsteorien fører også til det berømte tvillingeparadoks. For set fra astronautens synspunkt vil turen frem og tilbage til Alfa Centauri med 90 procent af lysets hastighed tage 2 x 2,12 år = 4,24 år, mens der på Jorden er gået 2 x 4,86 år = 9,72 år.

Når astronauten vender hjem, er han altså ældet godt fem år mindre end sin tvillingebror, som blev tilbage på Jorden. Når de to tvillinger mødes efter hjemkomsten, er de ikke længere lige gamle.

Der vil nok gå mange år, før dette bliver et praktisk problem. Ligesom i Solsystemet vil vi begynde udforskningen af stjernerne med at sende ubemandede rumsonder af sted.

Rumsonderne kommer dog til at have det problem, at hvis man bygger en hurtig én af slagsen, er det næsten umuligt at bremse den ned ved ankomsten. Så der bliver ikke meget tid til at foretage observationer.

Men helt umuligt bliver det ikke, og allerede nu drømmer man jo om at udforske planeter omkring den lille røde dværgstjerne Proxima Centauri – den nærmeste af de tre stjerner i Alpha Centaurus-systemet.

På videoen her kan man se, hvad vi i dag mener at vide om den nærmeste stjerne i Alpha Centauri og dens planeter. (Video: Professor Dave Explains)

SpinLaunch - ud i rummet med en centrifuge

Det første skridt ud i rummet har altid været vanskeligt.

Man starter en raket, og den bruger ustyrlige mængder brændstof på at komme op gennem de nederste, tætte lag af atmosfæren, inden den når at komme så højt op, at luftmodstanden ikke længere hindrer raketten i at komme op på fuld fart.

Det problem har man søgt at løse ved at opsende raketten fra et fly, men nu er der måske en helt ny metode undervejs, kaldet SpinLaunch.

Denne lille video giver et indblik i, hvordan SpinLaunch-centrifugen fungerer. (Video: TheSpaceBucket)

Den grundlæggende idé er simpel: Man bygger en stor centrifuge, hvor man anbringer en lille raket. For at undgå luftmodstand er centrifugen indbygget i en skiveformet metalbeholder, hvor luften er pumpet ud.

Centrifugen begynder nu at rotere og opnår efterhånden en meget høj rotationshastighed. I denne fase holdes raketten på plads af et meget stærkt kulfiberkabel, der har en modvægt i den anden ende.

Fordelen er, at man bruger elektrisk energi og ikke raketbrændstof til at øge rakettens hastighed.

På et nøje beregnet tidspunkt, hvor raketten snurrer rundt med en fart på næsten 8.000 kilometer i timen, frigøres raketten fra kablet og ryger ud gennem et rør, hvor raketten bryder gennem en tynd plastikplade, der har sikret, at man har kunnet have et næsten lufttomt rum i centrifugen.

Modvægten frigives også til en særlig beholder, hvor den bogstaveligt talt fordamper.

Spinlaunch accelerator centrifuge rumfart raket opsendelse

SpinLaunch-anlægget i New Mexico, USA. (Foto: SpinLaunch)

Naturligvis bremser luftmodstanden hurtigt raketten, men den kommer hurtigt så højt op, at man bare tænder raketmotoren, og så fortsætter rejsen ud i rummet.

Beregninger viser, at man virkelig kan spare penge på at opsende små satellitter på denne måde. Kravet er bare, at både raket og satellit kan tåle en bagatel af 10.000 g, altså svarende til 10.000 gange tyngdekraften her på Jorden.

Forsøg viser imidlertid, at det er muligt.

Endnu er der ingen, som med sikkerhed kan sige, om SpinLaunch er vejen frem. Og man skal stadig huske, at der er lang vej fra de 8.000 kilometer i timen, centrifugen kan levere, til de 28.000 kilometer i timen, der er nødvendige for at gå i bane om Jorden.

Men 8.000 kilometer i timen er en god hjælp og gør det muligt at komme ud i rummet med små og billige raketter.

Der er allerede et firma ved navn SpinLaunch, som har kunnet rejse kapital nok til at bygge et forsøgsanlæg i New Mexico.

SpinLaunch blev oprettet i 2014 med hovedkvarter i Californien.

En prototype af centrifugen blev bygget i 2017, og noget forsinket på grund af coronaepidemien blev anlægget i New Mexico først indviet i 2021 med en prøveopsendelse i oktober.

Der planlægges et endeligt system i 2025, med en 10 meter lang raket, der kan opsende en 200 kilo tung satellit for bare en halv million dollar, hvilket skal sammenlignes med ’normale’ raketpriser, som måles i adskillige millioner dollar.

For dem, som er interesserede i en mere fysisk gennemgang af projektet med nogle udregninger, er der skrevet en glimrende artikel om emnet hér.

Nyhed: Lyt til artikler

Du kan nu lytte til udvalgte artikler herunder. Du kan også lytte til de oplæste artikler i din podcast-app, hvor du finder dem under navnet 'Videnskab.dk - Lyt til artikler'.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om de nedenstående prisvindende billeder af stjernetåger og stjernefabrikker her.

Ny video fra Tjek

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

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk