Bara tio meter långa och 2 000 kilo tunga – de så kallade miniraketerna är bara en bråkdel så långa och tunga som världens största raket, Falcon Heavy.
De dyker också upp på himlen i rekordantal just nu.
De små raketerna kan utforska luftlager som deras större släktingar rusar förbi och är samtidigt både billiga och snabba att tillverka.
Till skillnad från större raketer, som kan ta årtionden att utveckla, kan miniraketer med ett enskilt, specialiserat instrument färdigställas på några månader.
De små farkosterna är därför perfekt lämpade när en uppgift behöver lösas snabbt. Forskarna utnyttjar dem också flitigt och antalet miniraketer har exploderat på senare år.
2015 var 20 små raketer under utveckling runt om i världen. 2019 var siffran 100 – fem gånger fler bara fyra år senare.
Miniraketer vänder i luften
Små forskningsraketer flyger upp i en bågformig bana och dalar sedan ned igen med fallskärm. På vägen upp vänder raketen sig om så att ett teleskop i botten kan blicka ut i världsrymden.
Gummimaterial och metall ger framdrift
Motorerna förbränner aluminium blandat med en variant av ämnet butadien, som annars används för att framställa gummi. Varm gas skjuts ut med hög hastighet och ger framdrift.
Fenor snurrar raketen och stabiliserar dess bana
Lufttrycket över raketens fenor får den att rotera runt sin egen axel. Rotationerna gör raketens bana stabil eftersom cirkelrörelsen motverkar rörelser i andra axlar.
Teleskop tittar ut genom raketens botten
Mätutrustning är installerad i raketen, till exempel ett stjärnteleskop. Teleskopet pekar nedåt och får fri utsikt genom att raketen vänds och en lucka i botten öppnas.
Raketen landar med fallskärm
I några minuter samlar teleskopet in data på toppen av raketens bana. Sedan får gravitationen ta över och raketen dalar ned med en fallskärm som utlöses från raketens nos.
Miniraketerna har redan kartlagt allt från norrsken till hål i ozonlagret.
Den amerikanska rymdfartsorganisationen Nasa utökar nu fältet när de 2021 under namnet SISTINE skickar upp en miniraket för att peka ett teleskop mot stjärnsystemet Alfa Centauri, vårt grannsystem.
Farkosten ska söka efter falska tecken på liv och därmed fylla ett stort hål i den befintliga kunskapen.
Miniraket flyger i omvänt U
De små, så kallade sondraketerna följer en bana formad som ett omvänt u, som ofta når 100–1000 kilometer upp.
Motorer kopplas från
När bränslet i den nedersta delen av raketen har förbränts kopplas det tomma skalet loss. Processen upprepas för nästa stora raketmotor.
Raket vänder runt
När raketen närmar sig den höjd på vilket teleskopet ombord är konstruerat för att observera, träder det så kallade attitude control system (ACS) in och börjar vända raketen med hjälp av små gasdysor.
Teleskop samlar in data
Nu kan teleskopet mäta ljuset från exempelvis solen eller en viss stjärna som astronomer vill närstudera.
Fallskärm säkrar landning
När gravitationskraften får övertaget och raketen börjar sjunka igen, så utlöses en fallskärm från raketens nos. Därmed är det möjligt att bevara den vetenskapliga utrustningen ombord på raketen, så att den kan hämtas in och återanvändas.
Raketer har minilaboratorier
Miniraketer är inte någon ny uppfinning. Den grundläggande tekniken utvecklades för 75 år sedan i efterdyningarna av andra världskriget.
USA konfiskerade cirka 100 av de så kallade V2-raketerna i Nazityskland.
Raketernas motorer förbrände en blandning av etanol, vatten och flytande syre, vilket gjorde att de kunde accelerera i 65 sekunder och nå en höjd på 80 kilometer.
V2-raketerna var ursprungligen utrustade med bomber i nosen, men de amerikanska ingenjörerna bytte ut bomberna mot mätutrustning.
På så sätt kunde forskare använda raketerna för att närstudera atmosfären.
Det gjorde de bland annat för att se hur norrskenet uppstår till följd av den storm av elektriskt laddade partiklar som solen löpande skickar mot jorden – den så kallade solvinden.
Följ med snurrande miniraket på resan till gränsen av rymden:
Nasa monterade 2011 två kameror på en miniraket som flög till gränsen av rymden och bland annat samlade in data om solens energiutsläpp. Följ med hela vägen från en snurrande uppskjutningen till landningen.
I dag flyger miniraketer, liksom V2:orna gjorde, fortfarande i en så kallad ballistisk bana upp i atmosfären och ned igen – som ett upp och nedvänt U.
Men sedan V2-eran har miniraketerna vidareutvecklats till slanka, exakta forskningsinstrument som lyfter med hjälp av en exakt uppmätt mängd fast bränsle i motorerna.
Raketerna skickas vanligtvis upp i cirka 12 800 kilometer per timme – mindre än hälften av den hastighet som krävs för att nå omloppsbana runt jorden.
Hastigheten är anpassad för att raketerna ska kunna täcka området mellan 48 och 145 kilometers höjd, vilket är för högt för väderballonger, men för lågt för satelliter i omloppsbana runt jorden.
På vägen upp roterar raketerna runt sin egen axel för att inte vingla ur kurs.
På 100 kilometers höjd korsar raketen gränsen till rymden – den så kallade Karmanlinjen – och släpper kablar med vikter i ändarna, vilket bromsar dess rotation, på samma sätt som när en konståkare sträcker ut armarna för att bromsa en piruett.
To NASA-raketter frigav i 2019 gasser, der reagerer med Solens stråling, med dette lysshow til følge. Lysets bevægelser gav ny viden om stråling i atmosfæren.
När raketen når toppen av sin bana aktiveras mätutrustningen.
Raketerna är fullastade med instrument, som teleskop med diametrar på cirka 20–35 centimeter.
Med de skräddarsydda instrumenten kan forskarna titta närmare på solen – eller på stjärnor som inte stora teleskop i omloppsbana ser.
Med hjälp av gasdysor vänder ett navigationssystem raketen så att teleskopen pekar mot målet med en bågsekunds precision, vilket betyder att de kan fokusera på en punkt som motsvarar 1/30 000 av fullmånens diameter.
Raketexpedition jagar livstecken
Miniraketer har levererat många viktiga resultat åt astronomin. Exempelvis har forskare använt raketerna för att lägga grunden för forskning i solens ultravioletta och infraröda strålning. Den kan inte studeras från jorden eftersom atmosfären absorberar strålningen som därför aldrig når teleskop på jordytan.
Miniraketer är också perfekt lämpade för att lösa en uppgift som växer explosionsartat: Att skicka upp minisatelliter.
Satelliter kan i dag göras betydligt mindre än tidigare.
Forskningssatelliten UARS, som skickades upp 1991, var tio meter lång och vägde cirka 6,5 ton, men en så kallad CubeSat är bara tio centimeter lång och väger 1,3 kilo. CubeSat kan utvecklas snabbare och skickas upp billigare och därmed också i högre grad designas för specifika syften.
De är därför populära hos klimat- och atmosfärforskare samt privata företag som har planer för internet via satellit.
Den japanske raket SS-520-5 er 9,65 m høj. I 2018 sendte den en satellit i kredsløb om Jorden som den mindste raket nogensinde.
2021 skickar Nasa upp SISTINE, som ska hjälpa astronomer i jakten på planeter i andra solsystem där det kan finnas liv.
SISTINE-raketen skickas upp 280 kilometer i atmosfären. På vägen upp kastar den sina två motorer så att bara forskningsutrustning, små gasdysor för manövrering och nosen med fallskärmen återstår.
När raketen når sin maxhöjd öppnas en lucka i raketens botten.
Gasdysorna vänder raketen upp och ned så att ett teleskop kan riktas mot stjärnsystemet Alfa Centauri, 4,37 ljusår från solsystemet, med den närmaste kända exoplaneten Proxima Centauri b.
Teleskopet är 56 centimeter i diameter och observerar ultraviolett strålning i våglängderna 100–160 nanometer.
Det är något som inget av de större teleskopen i omloppsbana kan göra. SISTINE fångar bland annat upp strålning med våglängden 121 nanometer.
Denna strålning kan klyva koldioxidmolekyler. Strålningen slår bort kolatomer och lämnar kvar syre.
Normalt är syre ett tecken på att det kan finnas liv på en planet, men gasen kan också skapas av stjärnljus och det gäller särskilt i samband med stjärnutbrott – så kallade facklor.
Observationerna är avgörande för att tolka framtida mätningar av syre på exoplaneter i stjärnsystem som liknar Alfa Centauri – och bestämma vilka planeter som kan rymma liv och vilka som bara är slöseri med tid.
Små raketer fyller himlen
Oavsett hur det går för SISTINE kommer rymdkapplöpningen att tillta. Miniraketer dyker inte bara upp hos stora organisationer som Nasa, utan över hela världen.
Exempelvis skickade den japanska raketen SS-520-5, bara 9,65 meter lång, 2018 upp en satellit som var den minsta raketen någonsin.
Nya Zeeland startade 2016 sin egen rymdfartsorganisation med syfte att stödja Rocket Lab som bland annat byggt den sex meter höga sondraketen Atea.
Vi går mot en tid då forskningsprojekt och minisatelliter har sina egna raketer.
Medan gigantiska mån- och Marsraketer får uppmärksamhet kommer fler och fler miniraketer att skicka upp satelliter, testa ny teknik och bit för bit avslöja jordens, solens och rymdens sista hemligheter.