SpaceX vil sende første private rumskib til Mars
ANALYSE: Så er SpaceX igen kommet med en nyhed, der kan være med til at ændre rumfarten. Denne gang er planen at landsætte en ubemandet udgave af Dragon rumskibet på Mars om to år. Lykkes det, vil det betyde et meget stort gennembrud for planerne om at sende mennesker til Mars.

SpaceX's nye raket Falcon Heavy skal bruges til at flyve astronauter til Mars og månen. (Foto: SpaceX, Nasa)

SpaceX blev grundlagt i 2002 af Elon Musk med det formål at udvikle en billig raket og på langt sigt åbne muligheden for at kolonisere Mars.

Det kan lyde fantasifuldt, men i de 14 år SpaceX har eksisteret, har det vist sig, at man skal tage deres drømme og visioner alvorligt. Deres raket Falcon 9 er en af markedets billigste og bedste, og den bruges både af NASA og private firmaer.

SpaceX er også godt på vej til rutinemæssigt at bringe første trin til landing og senere genbrug, hvilket selvsagt vil presse priserne yderligere ned. 

Det Dragon rumskib, Elon Musk vil bruge, er allerede udviklet til brug for NASA.

Planen er, at Dragon skal kunne sende astronauter op til rumstationen ISS, muligvis allerede fra næste år. Så SpaceX skal altså ikke til at bygge et helt nyt rumskib, hvilket unægteligt gør planen meget mere realistisk.

Tre skridt mod Mars

Der er tre gode grunde til at tage Elon Musk alvorligt:

  1. For det første er Dragon-rumskibet allerede konstrueret. I kabinen er der plads til hele syv astronauter, og SpaceX har allerede udviklet et elegant landingssystem, baseret på en kombination af faldskærme og bremseraketter. Planen er, at Dragon ved hjælp af bremseraketterne skal kunne lande lodret på en dertil indrettet landingsplads, omtrent som en helikopter.
     
  2. For det andet er SpaceX ved at udvikle en stor raket ved navn Falcon Heavy. Den kan sende godt 50 ton i bane om Jorden, eller 10-12 ton til Mars. Falcon Heavy skal første gang opsendes til efteråret, og SpaceX ser den allerede nu som et billigt modsvar på NASAs store, men meget dyre Delta 4. Det menes, at SpaceX allerede har tegnet de første kontrakter, både med det amerikanske luftvåben og private firmaer.
     
  3. For det tredje har SpaceX indgået en samarbejdsaftale med NASA, der vil give teknisk assistance til projektet. Til gengæld vil SpaceX så betale for raket og rumskib.

Det svære kommer, når Dragon når frem til Mars

Man kan roligt sige, at den virkelige udfordring ikke er at opsende Dragon mod Mars. Det skal nok lykkes. Det er først, når Dragon efter 6-8 måneders flyvning når frem til den røde planet, at problemerne melder sig.

Den normale ankomsthastighed til Mars er omkring 20.000 km i timen, og for at lande på Mars skal farten bringes ned til nul.

Det er svært af to grunde: Mars har en tyngdekraft på omkring 1/3 af Jorden, og atmosfæren er meget tynd, svarende til lufttrykket her på Jorden i en højde på 30 km.

Hidtil har problemet været løst ved at kombinere tre metoder:

Den virkelige udfordring er ikke er at opsende Dragon mod Mars, men opstår, når Dragon efter 6-8 måneders flyvning når frem til den røde planet. Den normale ankomsthastighed til Mars er omkring 20.000 km i timen, og for at lande på Mars skal farten bringes ned til nul. (Foto: Viking Orbiter Raw Image Archive, Wikimedia Commons)

• Opbremsning med varmeskjold, som afkastes i stor højde.
• Faldskærm til yderligere opbremsning.
• Bremseraketter eller airbags til den endelige landing.

Men denne metode er kommet til vejs ende. Grunden er simpelthen, at mars-atmosfæren er for tynd til at gøre nytte for et mange ton tungt rumskib.

Den tynde atmosfære betyder nemlig, at det er begrænset, hvor meget varmeskjoldet kan nedsætte farten. Når det afkastes, vil farten derfor stadig være meget høj – normalt flere tusinde kilometer i timen, eller 2-3 gange hurtigere, end lyden bevæger sig på Mars.

Et stort bemandet rumskib giver store udfordringer

Selv om det er svært, er det dog muligt at udfolde en mindre faldskærm ved denne hastighed. Heldigvis er der heller ikke brug for store faldskærme, hvis man kun vil landsætte en mindre rumsonde.

Hvis rumsonden kun vejer et par hundrede kg, kan faldskærmene endda bringe farten så meget ned, at airbags kan klare selve mødet med overfladen. Denne teknik blev anvendt ved bilerne Spirit og Opportunity.

Men et stort – muligvis bemandet rumskib – har helt andre problemer. Her er det nødvendigt at bruge en så stor faldskærm, at den for det første vil blive flået i stykker af den luftmodstand, der trods alt er til stede, og for det andet at den slet ikke ville kunne nå at folde sig helt ud, før rumskibet var styrtet ned på Mars.

Det betyder så, at bremseraketterne skal overtage opgaven, endnu mens rumskibet farer gennem atmosfæren med måske tre gange lydens hastighed. Alene det at tænde en raketmotor, hvor dyserne vender fremad og mødes af en supersonisk luftstrøm, er bestemt ikke nogen let opgave.

Hertil kommer det ganske afgørende problem, at bremseraketter sluger rigtig meget brændstof, især fordi tyngdekraften på Mars er forholdsvis høj. Vi ender hurtigt med, at der skal medføres så meget brændstof, at der ikke er meget plads til last eller astronauter.

Interessant, hvordan SpaceX klarer udfordringerne

Dragon er ikke det endelige svar, for rumskibet er stadig langt mindre, end et virkeligt bemandet rumskib vil være. Men SpaceX tager nu alligevel et helt afgørende skridt med at forsøge at landsætte noget, som er markant tungere end den 1 ton tunge Curiosity.

Det skal så ske ved at alene at bruge varmeskjold i kombination med de bremseraketter, der allerede er udviklet til Dragon. SpaceX håber på, at det varmeskjold, de har udviklet, kan bremse rumskibet så meget selv i den meget tynde atmosfære, at det ikke bliver uoverkommeligt at lade bremseraketterne klare resten.

Hvis astronauter skal på langtur, skal Dragon monteres på et stort rumskib med store kabiner til ophold og udstyr, og rumskibet skal udstyres med nogle ganske effektive raketmotorer. Rumskibet fra filmen 'The Martian' (billedet) er ikke noget helt dårligt bud på et sådant rumskib. (Foto: <a>Foxmovies&lt;/a&gt;)

Endnu kender vi ikke detaljerne, men det bliver meget interessant at se, hvordan SpaceX mener at have klaret problemerne med overgang fra varmeskjold til bremseraket. Dragon vejer 6,5 ton, hvoraf det meste udgøres af skrog og brændstof til bremseraketterne.

Tilbage bliver der nok ikke mere end et ton til videnskabeligt udstyr. Det svarer til vægten af Curiosity – det nye er, at hele rumskibet bringes til landing. 

Opsendelsen kan ske i foråret 2018, hvor Mars og Jorden står gunstigt for en opsendelse, og hvor NASA selv vil opsende deres InSight lander.

Til september vil SpaceX komme med yderligere oplysninger om 'Red Dragon', som rumskibet måske kommer til at hedde. Men man må indrømme, at hvis forslaget var kommet fra andre private firmaer end SpaceX, var det nok ikke blevet taget så alvorligt.

Der drømmes stadig

Elon Musk er ikke holdt op med at drømme, for han mener, at Dragon kan lande andre steder end på Mars. Jupiters isdækkede måne, Europa, er allerede blevet nævnt som en mulighed. Her er der ingen atmosfære, men til gengæld en meget stærk stråling fra Jupiters strålingsbælter.

Elon Musk mener, at Dragon kan klare opgaven, hvis man fjerner varmeskjoldet for så at få mere plads til brændstof til bremseraketterne.

Til gengæld indrømmer Musk, at Dragon endnu er alt for lille til bemandede rumflyvninger i solsystemet. Det er trods alt konstrueret til korte flyvninger ud til rumstationen ISS.

Skal astronauter længere bort, skal Dragon monteres på et stort rumskib med store kabiner til ophold og udstyr, ligesom rumskibet skal udstyres med nogle ganske effektive raketmotorer.

Rumskibet fra filmen 'The Martian' er ikke noget helt dårligt bud på et sådant langtursrumskib.

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.


Det sker