Nu ska Nasa blåsa upp tekniken: Baddjur skjutsar oss till Mars

Precis innan farkosten befriades från en Atlas V-raket, pumpades det in kväve, så att den vecklade ut sig till nästan femdubblad storlek, som därmed kunde bromsa in mycket kraftfullare på sin väg nedåt.

Det är den 10 november 2022, och Nasa har för första gången framgångsrikt testat en uppblåsbar värmesköld, som avses få en nyckelroll i framtida rymdexpeditioner.

Varje expedition begränsas av utrymmet i rymdraketens nos. Världens alla rymdorgan har ambitioner att utföra expeditioner i hela solsystemet, men i dag är fraktutrymmena på raketerna för trånga för att rymma tillräckligt mycket material – och människor – utan att kompromissa med säkerheten när expeditionerna ska landa.

Det problemet löser den uppblåsbara skölden, men värmesköldar är inte det enda som rymdorgan och rymdfartsföretag vill blåsa upp.

Stora "rymdbaddjur" ska också utgöra logi för människor när vi börjar kolonisera såväl månen som Mars.

Raketer saknar utrymme

Uppblåsbar rymdteknik som Nasas nya värmesköld ska lösa ett problem som har plågat rymdfartsindustrin sedan dess begynnelse: Det begränsade utrymmet i rymdraketer.

Inte ens dagens största raketer kan rymma objekt som är större än 4,6 meter i diameter.

Den internationella rymdstationen, ISS, är med sina 108 meter på längden det största föremålet i rymden som har skapats av människan, men det krävde mer än 30 rymdexpeditioner att konstruera stationen av många små moduler.

I princip kan baser på månen och Mars byggas på samma sätt som ISS, men även med en ny generation rymdraketer med större lastrum skulle det bli för dyrt och besvärligt.

Ingenjörer arbetar därför bland annat med 3D-framställning, så att vi kan "skriva ut" bostadsmoduler av det bergmaterial som redan finns på de andra kloten. Men det kräver fortfarande transport av komplicerad 3D-teknik och därför har metoden fler och längre användningsmöjligheter.

En mer effektiv, enkel och pålitlig lösning är uppblåsbara moduler som kan vikas ihop under transporten.

Astronauthem viks ut i rymden

Nasas banbrytande test av den uppblåsbara värmeskölden LOFTID lyckades tack vare sköldens uppbyggnad. Den består huvudsakligen av ihåliga cylindrar flätade av syntetiska fibrer som är 15 gånger starkare än stål.

Fiberkonstruktionen blåses upp med kväve från tankar ombord på raketen, så att skölden vecklas ut till nästan femdubblad storlek.

Uppblåsbar teknik har faktiskt redan testats på den internationella rymdstationen, ISS. Den delvis uppblåsbara modulen Bigelow Expandable Activity Module (BEAM) har sedan 2016 varit kopplad till stationen och har gett ISS-astronauterna 16 kubikmeter extra utrymme.

Framgången har gett Nasa blodad tand och rymdfartsföretaget Sierra Space har fått i uppgift att utveckla en mycket större, uppblåsbar rymdmodul kallad Large Integrated Flexible Environment (LIFE).

LIFE kan skickas ut i rymden med befintliga rymdraketer och blåsas upp i en cylinder som är åtta meter i diameter och åtta meter lång. Modulen kan hysa från fyra ända upp till tolv astronauter och rymmer allt från sovkabiner till en LED-belyst örtträdgård.

LIFE har framställts av en lufttät blåsa av plasttypen uretan, omgiven av ett konstmaterial kallat vectran, som är lätt och fem gånger starkare än stål. Det flexibla materialet blir stenhårt när det väl är uppblåst.

Enligt planen flyttar astronauter in i LIFE för första gången i slutet av detta årtionde.

Då skickas den privata rymdstationen Orbital Reef upp och planen är att LIFE-modulerna ska ingå i stationen.

Framtida Marsbostäder blåses upp

Den österrikiske arkitekten Thomas Herzig har arbetat med uppblåsbar arkitektur under hela sin karriär, och i samarbete med Esa har han lämnat in sitt förslag till baser på både månen och Mars.

Baserna ska bestå av genomskinlig plast, så att invånarna och inte minst de växter som både ska producera syre och bli livsmedel kan njuta av solljuset.

Modulernas tak ska täckas av ett lager av damm och grus för att skydda mot strålning och meteoriter.

Solljuset får alltså inte komma rakt uppifrån, men kan reflekteras in i bostäderna från sidan via stora spegelmembran.

Herzig har ritat en uppblåsbar bostad på cirka 450 kvadratmeter som kan konstrueras relativt fort.

När hela konstruktionen är hopvikt är den bara en sex meter lång rulle, så att den kan lätt transporteras till Mars med befintliga rymdraketer.

Värmesköld garanterar mjuk landning

Det är en sak att designa bostäder. Men innan astronauter kan bosätta sig på Mars ska komma ned till ytan helskinnade.

Det är där Nasas flygande tefat kommer in i bilden.

En rymdfarkost måste komma upp i en hastighet omkring 40 000 km/h för att komma fram till Mars och det är en stor utmaning att lyckas bromsa in farkosten igen. Men luftmotståndet i Mars atmosfär kan hjälpa till att sänka farkostens hastighet.

Ju större en yta rymdfarkosten har i mötet med atmosfären, desto större är luftmotståndet och därmed inbromsningen. Stora, uppblåsbara värmesköldar är därför perfekta för att säkra maximalt luftmotstånd och skydda lasten mot de höga temperaturerna på vägen ned.

Men Marsatmosfären är tunn. Därför ska värmeskölden vara stor om den ska bromsa in en 20 ton tung rymdkapsel så mycket att den sista biten ned kan göras med stora fallskärmar.

Nasa har räknat sig fram till att en värmesköld för den uppgiften måste ha en diameter på cirka 20 meter. Och en så stor sköld har en rymdkapsel bara plats för om den kan vikas ihop tills den ska användas.

Efter det lyckade testet av den sex meter stora, uppblåsbara värmeskölden ska Nasa nu inleda utvecklingen av större prototyper och samtidigt fortsätter ingenjörer, arkitekter och rymdforskare att utveckla rymdfarkoster och bostäder som blåser upp sig när vi behöver det.

Därmed kan rymdens nya baddjur ge oss extra gott om plats under rymdresor, säkerställa en mjuk landning på Mars och ge oss tak över huvudet på ytan.

På så sätt har koloniseringen av den röda planeten blivit långt mer realistisk att uppnå inom de närmaste årtiondena.