Nu invigs motorvägen till rymden

SpaceX-farkosten Starship ska enligt planerna placeras i omloppsbana runt jorden för första gången nu i sommar. Blue Origins raket New Glenn ska ut på samma resa någon gång under nästa år. Och i slutet av året ska den nya raketen Vulcan Centaur sända en landningsmodul till månen.

De fyra raketerna markerar början på en ny epok inom rymdfarten: en explosionsartad ökning av antalet möjligheter att sända allt från robotar till rymdturister och astronauter i omloppsbana runt jorden, till månen – och ända bort till Mars.

Slår Apolloraketens rekord

Ingen av de nya raketerna hade varit möjliga om det inte vore för den tyske raketingenjören Wernher von Braun, som var med och utvecklade nazisternas långdistansrobot V-2. År 1945 kom von Braun till USA, och amerikanerna lät honom sedan ansvara för det raketprogram som skulle vinna rymdkapplöpningen med Sovjetunionen. Resultatet blev Saturn V, den största raketen någonsin.

Med sin tryckkraft på 34,5 miljoner newton har raketen som sände 24 Apolloastronauter till månen aldrig överträffats.

Enligt von Braun var det logiska nästa steget i ett rymdprogram att konstruera en återanvändbar rymdfarkost, och så fick vi rymdfärjorna.

Rymdfärjorna gjorde 135 flygningar och var bland annat avgörande för konstruktionen av den internationella rymdstationen ISS, som kretsar runt jorden på cirka 400 kilometers höjd.

Men om vi ska resa till månen igen – och vidare till Mars – rör det sig om helt andra avstånd. Månen ligger till exempel 384 000 kilometer bort. Därför kommer nu en ny generation raketer som är både kraftfullare och har mer utrymme i lastrummet – eller för en stor besättning.

Ingenjörerna har arbetat intensivt på framför allt fyra platser: United Launch Alliance, där man har byggt raketer till bland annat de berömda strövarexpeditionerna till Mars; Blue Origin, skapad av Amazonmiljardären Jeff Bezos; SpaceX, grundat av Teslamiljardären Elon Musk; och sist men inte minst rymdorganisation Nasa, som en gång i tiden sände upp Saturn V.

Samtliga fyra aktörer står nu beredda med nya jätteraketer.

Ny månraket markerar ny epok

Det är cirka 50 år sedan människan besökte månen och lika länge sedan en raket har närmat sig Saturn V:s imponerande styrka. Nu behöver vi inte vänta längre.

Space Launch System blir nämligen kraftfullare än Saturn V.

Den nya raketen har mycket att tacka Wernher von Braun för, eftersom den i hög grad bygger på teknik som utvecklades till rymdfärjorna. Huvudmotorerna heter RS-25, och tre sådana satt det baktill på rymdfärjorna. Längst bak på SLS sitter fyra uppgraderade RS-25:or, som nu kan utveckla 109 procent av sin ursprungliga maximala kraft. Motorerna har bland annat försetts med nya metalldelar utskrivna med 3D-skrivare.

På sidorna av huvudraketen sitter raketer som drivs med fast bränsle, även det snott från rymdfärjorna, men med 25 procent extra bränsle i var och en av dem.

SLS ska tillverkas i sex olika varianter, som blir allt större efter hand som expeditionernas omfattning växer.

Den första varianten, Block 1, kan lyfta 70 ton till låg omloppsbana runt jorden, medan den sista varianten, Block 2, kan lyfta hela 130 ton samma sträcka.

Space Launch System ska göra det möjligt för astronauter att från år 2028 vistas permanent antingen i omloppsbana runt månen eller på baser på ytan. Jätteraketen ska under nio flygningar frakta det mesta av byggmaterialet till stationen och basen – och naturligtvis astronauterna – till månen.

Månen är också målet när Vulcan Centaur lättar för första gången. Denna raket är den betydligt större efterträdaren till Atlas V, som är mest känd för att ha sänt strövaren Perseverance till Mars.

Före utgången av år 2021 ska Vulcan Centaur sända landningsmodulen Peregrine till månens yta.

Sextiotvå meter höga Vulcan Centaur kan frakta cirka 27 ton gods till låg jordbana. Atlas V:s maxlast var 20 ton.

Vulcan Centaur kan konstrueras i fyra olika utföranden med noll, två, fyra eller sex raketer, som alla drivs med fast bränsle och monteras på raketens centrala cylinder.

Därmed kan Vulcan Centaur anpassas till en rad olika uppgifter.

Raketen är dessutom byggd så att många komponenter kan bärgas och återanvändas. Det gäller bland annat motorerna med beteckningen BE-4, som förbränner en blandning av flytande syre och naturgas, vilket gör att motorerna efteråt är i betydligt bättre skick än vid användning av traditionellt raketbränsle, till exempel fotogen.

BE-4 har utvecklats av Blue Origin till deras nya satsning New Glenn. Medan endast Vulcan Centaurs motorer kan återanvändas, kan hela New Glenns centrala del avfyras på nytt.

Därmed har ingenjörerna bakom New Glenn fått med en viktig komponent i den nya rymdfartsepoken i sin kalkyl. Om vi verkligen ska kunna öppna för rymdresor blir nämligen återanvändning en avgörande faktor.

På så vis sparas dyrbar tid, material och arbete, som inte längre krävs för att bygga nya raketdelar. Då kan vi flyga oftare och etablera reguljär trafik i rymden.

Återanvändbara raketer ett måste

Tidigare när raketer sändes upp föll dess olika delar ner genom atmosfären efter hand som de tömdes på bränsle.

Med den nya generationen raketer är det annorlunda. Stora raketdelar kan nu landa igen efter utfört arbete.

Just den egenskapen är central i utvecklingen av raketen New Glenn, som har fått rollen som den farkost som huvudsakligen ska sända ut satelliter, men på sikt även människor, i rymden.

Raketen kan återanvändas minst 25 gånger.

Det är möjligt för att raketens nedersta del har försetts med fenor som kan styra den säkert ner till jorden igen när den kopplas från och raketens översta delar fortsätter ut i rymden.

New Glenns sju huvudmotorer bromsar in raketen inför mötet med jordytan, då sex hydrauliska landningsben viks ut.

Med återanvändningstekniken på plats saknar New Glenn bara en sak för att fylla sin funktion: utrymme.

Överst i den 95 meter höga raketen finns ett lastrum med en diameter på sju meter. Därmed är lastrummets totala volym över dubbelt så stor som på någon annan aktiv raket.

Totalt kommer New Glenn att kunna föra upp 45 ton gods i omloppsbana runt jorden.

Medan New Glenn har fått rollen som fraktfarkost kommer SpaceX-raketen Starship att transportera en betydligt värdefullare last: människor.

Starship ska enligt företagets offentliga information ha plats för 100 personer. Det ska möjliggöras genom att man konstruerar en betydligt större bemannad farkost än någon annan raket har haft.

Under de tidiga månexpeditionerna med Saturn V satt besättningen uppe i raketens nos. Så kommer det även att bli på Starship, fast med den skillnaden att nästan halva Starships totala höjd utgörs av besättningsutrymmen.

Den bemannade farkosten ska monteras på en 70 meter hög lyftraket, vilket gör den totala höjden till 120 meter.

Hela raketen, som tillsammans kallas Starship, kommer att kunna sända upp över 100 ton gods i omloppsbana runt jorden. Den är SpaceX bud på en återanvändbar raket, som både ska kunna sända astronauter till månen och med tiden användas som transportmedel till andra planeter i solsystemet, till exempel Mars.

Det nya med Starship är att raketen är byggd av stål, inte exempelvis aluminium. Det gör farkosten relativt billig och samtidigt motståndskraftig mot rymdens låga temperaturer.

Starship har konstruerats för att landa igen genom att ”falla på mage” genom atmosfären och med hjälp av rörliga fenor göra en spektakulär manöver nära ytan som får den att landa lodrätt, redo för nästa avfyrning.

Med återanvändningstekniken behöver SpaceX inte bygga ett nytt Starship för varje uppsändning, och därmed kan reguljärtrafik för rymdturister ta fart på allvar.

Som ett första test ska SpaceX år 2023 sända den japanske miljardären Yusaku Maezawa och upp till åtta andra rymdturister på en veckolång rymdresa, då Starship ska passera månen.

Starship är dock även tänkt för reguljärtrafik ända till Mars. Den metod som ska göra det möjligt är omtankning.

Systemet fungerar så här: Ett Starship lastat med bränsle placeras i omloppsbana runt jorden och inväntar ett bemannat Starship. När den bemannade farkosten också ligger i omloppsbana kopplas de två farkosterna ihop, varefter bränslet förs över till den bemannade farkosten.

Med full tank kan det bemannade Starship genomföra en betydligt längre rymdfärd. Den mest bränslekrävande delen av resan är nämligen från jordytan till omloppsbana.

Det Starship som har agerat tankfarkost kan nu landa på jorden igen, och sedan kan processen upprepas.

På så vis skulle enligt vd Elon Musk ända upp till tusen Starships kunna tankas om och placeras i omloppsbana runt jorden. Var 26:e månad möts jordens och Mars respektive omloppsbana, och då kan de många farkosterna sändas iväg samtidigt.

Starships princip för reguljärtrafik är typisk för den nya rymdfartsepok vi går till mötes tack vare de fyra nya stora raketerna.

Ja, de är större och starkare än några tidigare farkoster, men än viktigare är det faktum att de inte är konstruerade för enbart en eller enstaka expeditioner. Var och en av dem har tillverkats för att klara en lång rad expeditioner och de har byggts av befintliga delar och består av återanvändbara delar, så att fler raketer kan sändas iväg med kortare intervaller.

Därmed går vi en framtid till mötes där det alltid står en stor raket beredd på avfyrningsrampen.

Medan Apolloexpeditionerna för fem årtionden sedan flög med Saturn V i ensamt majestät, ger sig raden av nya expeditioner iväg i tät följd med de fyra nya raketerna.

Och medan ögonen på den tiden riktades mot månen, spejar både Nasa, United Launch Alliance, Blue Origin och SpaceX i dag också längre ut i solsystemet, mot Mars. Med raketer som dessa öppnas inte bara en väg till rymden, utan reguljärtrafik ända bort till den röda planeten.

Du kan läsa mycket mer om resor till månen och Mars i våra artiklar: