Raket och månen

Nu åker vi till månen för att stanna

Nasas nya månraket är redo för avfärd. Dess uppgift är att skicka i väg farkosten Orion som ett sista test inför bemannade expeditioner. Efter 50 års frånvaro är amerikanerna fast beslutna att återvända till månen – denna gång för att stanna.

Nasas nya månraket är redo för avfärd. Dess uppgift är att skicka i väg farkosten Orion som ett sista test inför bemannade expeditioner. Efter 50 års frånvaro är amerikanerna fast beslutna att återvända till månen – denna gång för att stanna.

NASA/Shutterstock

Ett infernaliskt oväsen bryter tystnaden vid det annars fridfulla Pearl River på gränsen mellan Mississippi och Louisiana. Fyra stora raketmotorer har antänts, och 3 300 grader varma avgaser sprutar ut ur raketdysorna med 13 gånger ljudets hastighet.

Under loppet av åtta minuter slukar motorerna mer än två miljoner liter bränsle. Under tiden sprutas tio miljoner liter vatten ut i flammegraven under dem för att ta upp och oskadliggöra den extrema värmen och dämpa oljudet. Om motorerna inte var ordentligt fastnitade skulle hela det 65 meter höga raketsteget fara upp i himlen.

Men raketen ska ingenstans i det här läget, för det är bara en kontroll – ett sista grundligt test av det raketsteg som ska utgöra majoriteten av Nasas mäktiga månraket Space Launch System (SLS). Om några månader skickas SLS upp för första gången och om allt går som det ska kommer dess dyrbara last, rymdfarkosten Orion, att placeras i omlopp runt månen.

Uppdraget kallas Artemis I och den utgör startskottet till Nasas största satsning på 2020-talet: att ta nästa stora steg för mänskligheten och återvända till månen – inte bara för ett kort besök, utan med syftet att etablera en fast bas och en rymdstation.

Raketuppskjutning

När det på allvar är dags kommer raketen SLS att under loppet av åtta minuter göra månfarkosten Orion i omlopp 157 kilometer över jordens yta.

© Nasa

Den första uppskjutningen är obemannad, men om ett par år ska astronauter flyga en tur runt månen med Artemis II-uppdraget, och under Artemis III ska människor föras säkert ned till ytan för första gången sedan 1972.

Då hette projektet Apollo och i den grekiska mytologin är Artemis Apollos tvillingsyster – därav namnet på det nya projektet.

Om några år kommer vi att få höra: "One small step for a woman ...".

Hittills har det varit förbehållet vita män att gå på månen, men det kommer att förändras i och med Artemis III. Då kommer den första kvinnan och den första icke-vita personen att få chansen att gå på månen.

SLS är historiens mest kraftfulla raket

Även i en tid då människor rutinmässigt skickas upp till den Internationella rymdstationen är uppdraget monumentalt. Rymdstationen kretsar runt jorden på den måttliga höjden av cirka 420 kilometer, medan månen är nästan tusen gånger längre bort.

Resan kan inte genomföras med befintliga rymdraketer eller -farkoster – det krävs helt ny och större utrustning. Därför är Nasa i full färd med att bygga den mest kraftfulla rymdraket som någonsin har existerat. SLS kan övervinna gravitationskraften från jorden och skicka i väg fyra astronauter med så hög hastighet att de når ända fram till månen.

Den 98 meter höga månraketen lyfter från avfyrningsramp 39B på Kennedy Space Center i Florida, nära Atlantkusten. Vid uppskjutningen är den fylld med cirka 1 000 ton bränsle.

Nasaraket
© Nasa

1. Hjälpraket levererar två minuters turbo

När nedräkningen når 0 antänds det första raketstegets fyra motorer och de två motorerna på hjälpraketerna. På bara två minuter når raketen upp på 45 kilometers höjd, då de två hjälpraketerna brinner ut och kopplas bort.

Nasaaket
© Nasa

2. Första steget för ut Orion i rymden

Efter åtta minuter tar bränslet slut i det första raketsteget. Nu är raketen 157 kilometer ovanför jorden. Det första steget kopplas loss och själva rymdfarkosten Orion lägger sig tillsammans med det översta raketsteget i omlopp runt jorden.

Rymdraket
© Nasa

3. Andra steget ger den sista knuffen

Efter en timme och 25 minuter har det andra raketsteget skickat ut Orion i en avlång bana runt jorden och ger nu rymdfarkosten den sista knuffen mot månen. Resten av färden får Orion klara med sin egen raketmotor och styrraketer.

Resan till månen kostar enorma summor. Nasa uppskattar att utgifterna för Artemisprogrammet har uppgått till 86 miljarder dollar – mer än 750 miljarder kronor – vid slutet av 2025. Och Artemisprogrammet slutar inte med månlandningen, för det finns planer för många fler expeditioner.

På lite längre sikt ska det byggas en internationell rymdstation, som kretsar runt månen och fungerar som mellanstation för månresenärer. Lunar Gateway, som kan översättas till "Porten till månen", konstrueras i samarbete mellan USA, Europa, Japan och Kanada.

Målet är en bas på månen

När Gateway är på plats ska en månbas etableras nära månens sydpol. Där ska astronauterna kunna vistas i veckor eller månader, medan de samlar in månstenar, genomför vetenskapliga experiment och åker på upptäcktsfärd i månbilar. Vid den tiden kommer också den första europén att sätta sin fot på månen.

Astronauter på manen

Artemisprogrammet är det första steget mot en månbas, där astronauter kan vistas i månader så att den är konstant bemannad.

© Nasa

Tidsplanen har inte slagits fast helt, men nu har alla delar till det obemannade Artemis I-uppdraget konstruerats och fraktats till Kennedy Space Center i Florida, där de är på väg att sättas ihop till en färdig rymdraket som blir 98 meter hög.

Det är också från Nasas rymdcentrum vid Floridas Atlantkust som raketen ska skjutas upp, vilket antingen sker i slutet av 2021 eller i början av 2022.

Uppdraget kan ses som det sista och avgörande testet av raketsystemet, och det måste gå helt planenligt för att inte hela Artemisprojektet ska råka ut för förseningar. Därför har Nasa fullt upp med att testa rymdraketens alla delar en sista gång före uppskjutningen, så att drömmen om bemannade månresor med Artemis II och III kan bli verklighet.

På Stennis Space Center i Mississippi testas motorerna till rymdraketen – på samma plats som motorerna till månraketen Saturn V testades i slutet av 1960-talet.

Den här gången arbetar ingenjörerna dock med raketmotorer som totalt är 15 procent mer kraftfulla än dem som Saturn V var utrustad med.

Raketmotorer återanvänds

Samma motorer har för övrigt suttit i några av de rymdfärjor som pensionerades 2011, eftersom Nasa försöker hålla nere priset på SLS genom att återanvända material och teknik från tidigare expeditioner.

Nyrenoverade och lättare uppgraderade versioner av 16 av de raketmotorer som satt på olika rymdfärjor ska användas på de fyra första Artemisuppdragen.

Artemis

I New Orleans utrustades raketens 64,6 meter långa huvudsteg med fyra återanvända motorer från rymdfärjorna, innan det seglades 65 kilometer norrut till Nasas testcentrum i Mississippi.

© Nasa

Vid uppskjutningarna av SLS slutar hela det stora första raketsteget som skrot på havsbotten, och sedan kommer motorerna inte att se dagens ljus igen.

Efter de första fyra uppdragen behövs det alltså helt nya motorer, som företaget Aerojet Rocketdyne ska bygga åt Nasa – bland annat genom att använda 3D-utskrifter som kan förenkla produktionen.

Rymdfarkosten Orion är också framtagen för att återanvändas, åtminstone den del av farkosten som för astronauterna den sista biten tillbaka till jorden och landar i havet.

Förutom besättningsmodulen består rymdfarkosten av en servicemodul, som bland annat ser till att astronauterna kan navigera i rymden. Precis före mötet med atmosfären kommer servicemodulen, som byggs av den Europeiska rymdorganisationen, Esa, att kopplas loss och brinna upp i atmosfären.

Men före Artemisuppdraget kommer så långt, ska den enorma SLS-rymdraketen se till att Orion når upp i en hastighet på närmare 40 000 km/h, vilket krävs för att nå månen.

När SLS har spelat ut sin roll och rymdfarkosten har skickats i väg i riktning mot månen, kommer gravitationskraften från jorden att försöka bromsa in den och därför är det nödvändigt att ha mycket hög hastighet från början – annars faller Orion ned igen.

Testdocka går först

Det första uppdraget ska både visa att SLS klarar sin del av uppdraget, samt att Orions alla system fungerar felfritt. Rymdfarkosten måste klara att navigera rätt i yttre rymden samt hålla under de veckor de är där ute.

Dessutom ska rymdkapseln klara den krävande hemresan ned genom atmosfären, där temperaturen kommer upp i närheten av 2 500 grader Celsius. En stor värmesköld är utformad för att fånga upp värmen på vägen och när Orionrymdkapseln har bromsats av atmosfären ska tre fallskärmar vecklas ut, så att landningen i havet blir mjuk.

För att kontrollera vilka skakningar och accelerationer framtida astronauter utsätts för förses en människoliknande testdocka kallad "Commander Moonikin Campos" med olika sensorer och placeras i ett av Orions astronautsäten under Artemis I-uppdraget.

Artemis testdocka

Under Artemis I-uppdraget ska en testdocka med sensorer att bland annat mäta den värme och de skakningar astronauterna kommer att utsättas för när rymdkapseln susar ned genom jordens atmosfär.

© Nasa

Namnet Campos har valts för att hedra elektronikingenjören Arturo Campos, som hade en stor del av äran för att föra hem astronauterna på det otursdrabbade Apollo 13-uppdraget i säkerhet igen.

Dockans sensorer och andra mätningar kommer bland annat att tala om för forskarna om astronauterna utsätts för hälsovådlig strålning på resan.

Privat företag står för landningen

Medan Artemis I väntar precis runt hörnet, är det betydligt mer osäkert när de första astronauterna kryper in i Orion högst upp i månraketen och skickas på den första månresan sedan Apollouppdragen slutade 1972. Om allt går som det ska kan det ske så tidigt som i slutet av 2023. Artemis III-uppdraget inklusive en månlandning kan bli verklighet året efter. Det är åtminstone den officiella rapporten från Nasa.

Det är dock osäkert om de ambitiösa planerna håller. De flesta som är insatta i rymdfart tror inte på allvar att en ny generation astronauter kan gå omkring på månen i slutet av 2024. Tekniken hinner knappast bli klar på tre år – det kan bli särskilt problematiskt med den helt nya och obeprövade månlandningsfarkosten, som ska föra ned astronauterna den sista biten ned till månen.

SpaceX

Månlandningsfarkosten Starship existerar i dag bara som prototyp. Företaget bakom den, SpaceX, måste sätta fart om Starship ska vara redo att sätta ned astronauter på månen 2024.

© SpaceX

Nasa har anlitat det privata rymdfartsföretaget SpaceX för att designa och bygga månlandningsfarkosten mot en betalning på 2,9 miljarder dollar, vilket motsvarar cirka 25 miljarder kronor. Farkosten baseras på SpaceX kommande rymdskepp, Starship, som hittills bara finns på prototypstadiet och håller på att testas i Texas.

Månlandningsversionen av Starship blir mycket större och mycket mer komplicerad än Apollo Lunar Module, som förde människor till månen i slutet av 1960-talet och början av 1970-talet.

Med hjälp av bärraketen Super Heavy, som SpaceX också håller på att utveckla, ska Starship skickas i förväg och ligga i omlopp runt månen innan Orion når fram. Därefter ska de två rymdfarkosterna kopplas ihop, så att två av Orionastronauterna kan sväva över till Starship, som sedan landar på månen.

Nasa har anlitat det privata företaget SpaceX för att bygga månlandningsfarkosten Starship, som ska föra ned astronauterna på månen och tillbaka igen i säkerhet – som en taxi mellan Orion och månens yta.

Rymdtaxi
© SpaceX/Nasa

1. Astronauter byter farkost i rymden

När Orion har lagt sig i omlopp runt månen under Artemis III-uppdraget kopplas farkosten till Starship, som har skickats i förväg. Två av de fyra astronauterna svävar över till Starship, varpå landningsfarkosten kopplas loss igen.

Rymdraket
© SpaceX

2. Starship landar mjukt långt söderut

Medan två astronauter stannar kvar i Orion, dalar de två andra långsamt ned på månens yta. Starships raketmotorer ser till att det blir en mjuk landning i närheten av månens sydpol, där astronauterna har möjlighet att hitta is.

Fötter på månen
© Nasa

3. “One small step for a woman...”

Astronauterna – varav en är kvinna – måste ta sig hela vägen ned för den 50 meter höga farkosten innan de kan sätta sin fot på månen. Under veckan som följer ska de ge sig ut på fyra vandringar och samla in 35 kilo sten att ta med hem.

Starship blir cirka 50 meter hög och astronauterna ska vara i den översta halvan när farkosten landar på månen. De ska troligen använda en hiss för att ta sig ned till månens yta.

Men först ska rymdskeppet byggas färdigt och testas i obemannade och därefter bemannade omlopp runt jorden, varpå en obemannad månlandning ska genomföras innan det blir allvar på riktigt.

Nasa kunde nog ha valt en mindre komplicerad månlandningsfarkost med större chans att bli klar inom ett par år, men den amerikanska rymdorganisationen satsade i stället på Starships stora potential.

I kraft av sin imponerande storlek kan Starship användas till att frakta ansenliga mängder gods, vilket kommer att behövas när en månbas ska etableras.

Liv på månen

Starship kan på längre sikt få en central roll genom att transportera gods och astronauter mellan en fast månbas och rymdstationen Lunar Gateway.

© SpaceX

Vid den tiden är rymdstationen Gateway en fast mellanstation på resan till månen, och SLS kommer att uppgraderas till ännu mer kraftfulla versioner, som kan skicka upp till 46 ton gods i omlopp runt månen. Därifrån får Starship den viktiga uppgiften att frakta vidare godset ned till månens yta. På ännu längre sikt kan en variant av Starship också komma till användning den dag människor ska ta sig till Mars.

Kratrar kan rymma vatten

Just Nasas deklarerade mål att skicka astronauter hela vägen till Mars är en av drivkrafterna bakom Artemisprojektet. Månen kan ses som ett steg på vägen till Mars, där astronauterna kommer att befinna sig på egen hand i upp till två år.

På månen kan Nasa testa den rymdfarkost som ska frakta människor vidare till den röda planeten genom att koppla den till Gateway och låta astronauterna bo där i flera månader. Och om vi kan etablera oss och överleva i flera månader på månen genom att utnyttja de naturliga resurserna, kommer drömmen om Mars lite närmare.

VIDEO: Se hur Orion ska bygga månens rymdstation

Nasaforskarna hoppas i synnerhet att astronauterna ska hitta vatten i form av is på botten av kratrar vid månens sydpol. Vattnet kan både fungera som dricksvatten och till bevattning av grödor, så att en månbas blir mindre beroende av försörjning från jorden.

Dessutom kan vatten spjälkas till syre och väte, varav syret är livsnödvändigt för att astronauterna ska kunna andas, och i nedkyld, flytande form kan syre och väte användas som raketbränsle.

Månsten visar forntiden

Självklart är månen även intressant i sig själv, för det finns fortfarande mycket vi inte vet om vår närmaste granne i rymden. Månens geologiska förflutna har inte kartlagts helt, men de flesta planetforskare tror att den bildades när det tidiga jordklotet kolliderade med ett annat klot i solsystemets barndom för cirka 4,5 miljarder år sedan.

I den enorma kollisionen kom material från båda kloten att blandas grundligt innan det samlades till jorden och månen, så som de ser ut i dag. Nya studier av månstenar, som Artemisastronauter tar med sig hem, kan kanske fastställa om teorin stämmer.

Turister ska följa i astronauternas fotspår.

För privata företag som SpaceX är månen även intressant som exotiskt resmål för extremt förmögna turister.

SpaceX har redan annonserat en expedition kallad dearMoon, sedan den japanske miljardären Yusaku Maezawa har meddelat att han tänker bjuda in åtta människor på en sex dagar lång resa runt månen i Starship. Optimistiskt sett skulle det kunna bli avresa redan under 2023 och senare kommer månlandningar in i bilden.

Kina är med i kapplöpningen

USA är inte den enda stormakten som har planer på att etablera sig på månen. I synnerhet Kina har stora ambitioner när det gäller bemannad rymdfart, och kineserna har sedan länge skickat ut astronauter i omlopp som även besökt deras alldeles egna rymdstation, som kommer att byggas ut under de närmaste åren.

Kina och Ryssland ska samarbeta kring att bygga en internationell forskningsstation på månen och kineserna är i full färd med att utveckla den enorma rymdraketen Chang Zheng 9, som är i samma storleksklass som SLS och som ska vara klar för uppskjutning under 2030.

Kinesisk raket

Kina utvecklar just nu superraketen Chang Zheng 9, som ska kunna frakta 53 ton till månen. Det är mer än de planerade versionerna av SLS klarar.

© Stocktrek/Alamy/Imageselect/Shutterstock

Någon gång i mitten av 2030-talet kommer den första kinesen att sätta sin fot på månen, men vid den tiden kommer förmodligen fler amerikaner ha gått omkring där uppe än de tolv som redan har varit där.

Och förhoppningsvis har de allihop kommit hem igen. Avresan till månen med SLS har ännu inte provats av någon astronaut, men hemkomsten med Orionkapseln har däremot testats flera gånger och utvecklandet av dess fallskärmar och landningen i havet har gått precis som väntat.

Landning i havet

Nasa har testat astronauternas hemkomst genom att låta Orionrymdkapseln dala ned i fallskärmar och träffa havsytan i olika vinklar och i olika hastigheter.

© Nasa

Det är inte heller osannolikt att en europé sätter sin fot på månen inom nästa årtionde efter att ha fått lift med SLS och Starship. Men det kräver i första hand att Artemis I blir en framgång, så att tidsplanen inte spricker för efterföljande Artemisuppdrag.

Den avgörande generalrepetitionen som väntar runt hörnet kommer att visa när vi kan vänta oss att bevittna nästa stora steg för mänskligheten.