Här kommer världens första rymdhiss

Två små satelliter och 14 meter kabel har lämnat jorden för att testa en japansk idé om en rymdhiss. År 2050 ska utrustningen ersättas av 96 000 kilometer kabel och en rymdstation i omloppsbana runt jorden.

EnduroSat/nasa

Med ett dån startas motorerna på en raket av typen H-IIB i Japan. Den 22 september 2018 lämnar raketen jorden och inleder sin fem dagar långa resa mot Den internationella rymdstationen ISS.

Ombord finns en ovanlig last: Två stycken 10 x 10 x 27 centimeter stora satelliter som är hopkopplade med 14 meter stålkabel.

Två veckor senare släpper astronauterna på ISS ut utrustningen i rymden via en luftsluss och lägger den i omloppsbana runt jorden i samma hastighet som ISS, 27 724 kilometer i timmen.

Satelliterna Stars-Me släpptes ut från Den internationella rymd­stationen ISS den 6 oktober 2018.

© JAXA/NASA

När satelliterna väl är ute börjar de rulla ut stålkabeln mellan sig, så att de förs bort från varandra. Nu är konstruktionen redo att utföra sin banbrytande uppgift: Att få en farkost att köra på kabeln mellan satelliterna i tyngdlöst tillstånd.

Satellitförsöket är en miniatyrvariant av ett betydligt större projekt: En rymdhiss i full skala som före år 2050 ska sträcka sig från jorden och 96 000 kilometer ut i rymden. Med en sådan kan framtida rymdexpeditioner sändas vidare ut i universum både på ett billigare och enklare sätt än i dag.

Minihiss banar väg

Försöket, som kallas Stars-Me, har skapats av en japansk forskargrupp vid Shizuokauniversitetet tillsammans med entreprenadfirman Obayashi i Japan.

Den lilla hissfarkosten, Miniature Space Elevator (MSE), rör sig mellan satelliterna med hjälp av en roterande motor som sitter fastspänd på kabeln och som använder friktion som drivkraft.

Via Bluetooth sänder farkosten kontinuerligt data om sin position, sitt tillstånd och eventuella svängningar i kabeln till en av satelliterna, som i sin tur vidarebefordrar informationen till forskare på jorden. Samtidigt filmas hissens rörelser av en kamera på varje satellit.

Minihissen ska ge forskarna viktig information om belastningen på stålkabeln när den lilla farkosten rör sig mellan de två satelliterna.

Den stora rymdhissens kabel måste tåla en enorm belastning eftersom gravitationen drar den nedåt, mot jorden. Samtidigt utsätts kabeln för centrifugalkraft, en motriktad kraft som drar kabelns översta del utåt, mot rymden.

Rymdhissen ska följa jordens rotation runt sin egen axel i enlighet med samma princip som när ett snöre med en sten i ena änden snurras runt genom att man håller i den andra änden. Om snöret går av får centrifugalkraften stenen att flyga iväg i en rät linje. Det är samma kraft som drar rymdhissen ut mot rymden.

En hiss mellan jorden och en motvikt ska följa planetens rotation i geostationär omloppsbana så att den håller sig på samma plats.

Rymdhiss ska stå stilla över ekvatorn

Rymdhissens nedersta våning blir en flytande plattform vid ekvatorn. I andra änden sitter en motvikt och mellan dem går kabeln med rymdstationen och hisskapseln.

Hela hissen ska följa jordens rotation i det som kallas geostationär omloppsbana. Från marken ser det ut som om hissen står stilla, men i själva verket rör den sig genom rymden i samma hastighet som jorden roterar runt sin egen axel det vill säga i 1 674,4 kilometer i timmen.

Placeringen utnyttjar jordens rotation för att slunga iväg hissen. När hissens tyngdpunkt befinner sig på minst 35 786 kilometers höjd utjämnar nämligen centrifugalkraften jordens gravitation, så att kabeln hålls utsträckt och stabil. Annars hade hissen fallit till marken.

Försöket ska också visa på samspelet mellan farkosten och stålkabeln så att forskarna kan konstruera de slutgiltiga hisskapslarna så att de fungerar på bästa sätt.

udelade kapslar som hänger på vardera sidan av kabeln och som jämnar ut varandras vikt kan exempelvis minimera risken för oönskade svängningar i kabeln. En annan möjlighet är att bygga kapslar som sluter tätt runt kabeln. Det är visserligen en stabilare lösning men då kan bara en kapsel använda kabeln.

Nytt material återupplivar hiss

Visionen om en hiss från jorden till rymden har funnits sedan slutet av 1800-talet, men i närmare hundra år framstod den som orealistisk eftersom det inte fanns något material som var starkt nog för tillverkning av en sådan hisskabel.

I början av 1990-talet skapade dock forskare så kallade nanokolrör, som består av platta ark med obrutna kedjor av kolatomer med starka bindningar. Denna uppbyggnad gör nanokolrören till vårt starkaste byggmaterial, så uppfinningen väckte nytt liv i rymdhisstanken.

Nanomaterialet verkar lovande som kabelmaterial, men forskarna har ännu inte lyckats framställa det i tillräckligt stor mängd. Enigt Obayashi kräver rymdhissen en kabel som väger 7 000 ton.

En forskargrupp på Shizuokauniversitetet och företaget Obayashi i Japan har byggt satelliterna Stars-Me för att testa idén om en rymdhiss. Satelliterna syns längst fram på bordet.

© JAXA

Forskarna vet inte riktigt vilken byggmetod som är bäst. Obayashi har gjort upp en plan enligt vilken en första fas kring år 2032 ska utgöras av bygget av en flytande station på havet vid ekvatorn och 20 ton kabel som ska resas i form av ett smalt torn.

Under de följande 18 åren ska klätterkapslar vid över 500 tillfällen köra upp till toppen och lägga till kabelsegment tills tornet når 96 000 kilometer ut i rymden.

12 500 kilo motvikt behöver ­rymd­hissen för att ­konstruktionen ska bli stabil.

Det internationella rymdhisskonsortiet ISEC, en sammanslutning av forskare och ingenjörer som stöttas av bland andra Microsoft, menar att rymdhissen bör byggas från rymden.

Först upprättas en station i geostationär omloppsbana med hjälp av rymdraketer. Sedan byggs kabeln nedåt och uppåt samtidigt så att hissens tyngdpunkt inte tippar över. När kabeln sitter fast i marken kan fler kablar läggas till, så att hissen kan frakta ännu mer gods.

Hissen får ner priset

Om rymdhissen förverkligas kommer den göra transporter till rymden betydligt billigare än med om de sker med raketer, som vanligtvis består av 90 procent bränsle, fem procent flygkropp och endast fem procent nyttolast i form av astronauter och satelliter.

Hissen, som ska drivas av solenergi, kommer att ha plats för betydligt mer gods.

Obayashi räknar med att en hisskapsel som färdas i en hastighet av 200 kilometer i timmen på sju och en halv dag ska kunna transportera 30 passagerare till en rymdstation cirka 35 000 kilometer ovanför jorden.

År 2014 publicerade International Academy of Astronautics en rapport med en beräkning som visar att en rymdhiss kan få ner priset från cirka 180 000 kronor till cirka 4 800 kronor per kilo gods från jorden till en rymdstation i omloppsbana.

Språngbräda för ­rymdexpeditioner

1 / 3

undefined

123

Satellitförsöket ska resultera i en rymdhiss i full skala som kan frakta gods till en rymdstation minst 35 000 kilometer ovanför jorden. Därifrån kan expeditioner sändas vidare ut i rymden för en bråkdel av priset för en uppsändning från jorden.

© Adrian Mann

Längs kabeln kan det även finnas flera stopp, exempelvis en våning från vilken satelliter kan sändas i en lägre omloppsbana runt jorden. Det skulle kunna tillgodose den kraftigt ökade efterfrågan på satellituppsändningar.

En prognos från november 2018 visar att det fram till år 2027 ska sändas upp omkring 330 satelliter om året, en tredubbling jämfört med de senaste tio åren.

En våning ovanför huvudstationen kan utnyttja det faktum att jordens rotation gör att kapslarna accelererar när de åker uppför kabeln. Farten kan slunga farkoster längre ut i rymden så att rymdhissen blir jordens förpost i rymden som kan sända iväg expeditioner för att utforska solsystemet.

Läs också:

vildsvin fukushima TOP
Djur

Radioaktive vildsvin hærger Japan

1 minut
Blue Tooth
Teknik

Hur fungerar Bluetooth?

1 minut
Rymdresor

Kan man gråta i rymden?

1 minut
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!