Nu flyttar rymdstationen till månen

Från den nya stationen kan astronauter testa livet i den avlägsna rymden och utforska vår grå ledsagare – men stationen blir också en språngbräda för expeditioner ännu längre ut i solsystemet, som exempelvis vår grannplanet Mars, för om drömmen om att utforska hela solsystemet ska gå i uppfyllelse, har vi enligt de stora rymdorganisationerna faktiskt inget val: Vi måste till månen.

Människan lägger sig i omlopp

Rymdstationernas era började 1971, då ryssarna skickade upp den första, Saljut, i omlopp runt jorden. Amerikanerna följde efter med Skylab 1973, som i sin tur 1986 efterföljdes av ryska Mir, som störtade i Stilla havet 2001.

Från och med 1998 samarbetade sedan Ryssland, Kanada, USA, Europa och Japan med etableringen av den Internationella rymdstationen, ISS, som har varit det enda permanenta rymdlaboratoriet de senaste 20 åren. Nasa har godkänt driften av ISS fram till utgången av 2028.

Nu är forskarna redo – och tekniken mogen – att inte bara bygga efterföljaren till ISS, utan att samtidigt förverkliga en annan önskan som har legat och grott sedan 1970-talet: att återvända till månen.

År 1969 satte astronauter för första gången någonsin en fot på månen. Ungefär 55 år senare, 2024, ska människan återvända. Nasa sjösätter därför i slutet av 2021 efterföljaren till Apolloprogrammet, kallat Artemis, som 2024 ska placera människor på månen igen.

Rymdorganisationens ändamål är att utveckla en raket som är än kraftfullare än Saturn V, månraketen som skickade upp Apolloexpeditionerna: Space Launch System (SLS). I spetsen av SLS placeras rymdkapseln kallad Orion, som rymmer upp till sex astronauter åt gången.

Men till skillnad från för 55 år sedan, när Neil Armstrong och Buzz Aldrin lämnade månen efter 21 timmar ska vi nu etablera en kontinuerlig närvaro på och runt månen.

Och det första steget blir att bygga den nya rymdstationen, Gateway, som ska bli en knutpunkt för trafik och forskning.

Rymdstation mäter strålning

År 2024 skickas den nya rymdstationens två första moduler upp, en med motorkraft och en som ska fungera som bostad, och lägger sig i omlopp runt månen.

Rymdstationens motor får energi från två stora solpaneler, som levererar 60 kilowatt el och är 18 meter långa. De är därmed de största som någonsin funnits på en rymdfarkost, bortsett från ISS.

Bostadsmodulen, kallad HALO, är 18,7 kubikmeter stor och är en vidareutveckling av farkosten Cygnus, som i under ett flertal år har transporterat vetenskaplig utrustning och reservdelar till den Internationella rymdstationen. Modulen kopplas ihop med motormodulen före uppskjutningen.

Modulen har försetts med livsviktig ny utrustning: strålningssensorer.

På ISS skyddar jordens magnetfält nämligen människor i hög grad mot den strålning, som bland annat kommer från solen, men i omlopp runt månen cirka 384 000 kilometer från jorden skyddar fältet inte längre.

På utsidan av bostadsmodulen sitter därför mätaren ERSA, som registrerar energin i bland annat protoner och elektroner, som träffar rymdstationen. ERSA kan räkna ut när partiklarnas energi är så kraftfull att den kan kortsluta elektronik – samt skada mänsklig vävnad.

Inuti bostadsmodulen sitter mätaren IDA som utför samma mätningar. På så sätt kan forskarna beräkna hur väl stationens skal skyddar mot strålningen.

Nästa steg i byggnadsprocessen är uppskjutningen av ännu en bostadsmodul, the International Habitation Module (I-HAB), som konstrueras i samarbete mellan de europeiska och japanska rymdorganisationerna.

I-HAB kan likt HALO rymma fyra astronauter åt gången, men har ett utrymme på inte mindre än 48 kubikmeter. Den japanska rymdorganisationen har åtagit sig att installera luftfiltrering och temperaturkontroll, vilka säkerställer att astronauterna kan uppehålla sig i modulen utan att bära rymddräkter.

År 2026 skjuts Kanadas bidrag upp till månstationen – en 8,5 meter lång griparm som ska reparera och underhålla stationen.

Och 2027 lyfter sedan bränslemodulen ESPRIT. Modulen är utrustad med tankar som kan fyllas med flytande bränsle till rymdfarkoster, som kopplas till stationen, samt xenongas och hydrazin, som stationens egna motorer använder till att hålla rätt kurs runt månen.

ESPRIT får även fönster, så att astronauterna kan se månen från alla vinklar på vägen runt under stationens omlopp.

Till skillnad från ISS, som har ett nästan cirkulärt omlopp runt jorden, formas Gateways bana som en förskjuten ellips, som växelvis för månstationen inom 1500 kilometers avstånd från månens yta och 70 000 kilometer bort från den under en veckas tid.

När stationen är närmast månen, kan expeditioner snabbt skickas ned till ytan. Och när stationen befinner sig längst bort innebär växelverkan mellan jordens och månens gravitation att omloppsbanan kräver minst möjliga mängd bränsle att upprätthålla.

Genom kommande år ska astronauter både forska ombord på stationen, där de ska bo i upp till 30-dagarsintervaller, landa på månens yta och analysera prover därifrån.

Det första besöket på stationen sker enligt planen 2024, då Nasa skickar upp fyra astronauter. Två av dem fortsätter till månen, medan två bor kvar på stationen, innan samtliga återvänder hemåt efter ungefär en veckas tid.

Forskningen på stationen fokuserar främst på hur människokroppen påverkas av rymdens strålning långt ifrån jordens skyddande magnetfält.

Astronauterna som kretsar runt på stationen kan samtidigt fjärrstyra månbilar på månens yta, som utforskar landskapet och pekar ut intressanta områden att samla in prover från, som kan fraktas tillbaka till stationen av obemannade farkoster och analyseras.

Forskarna är i synnerhet intresserade av vatten. Prover fåna en indisk rymdfarkost har redan bekräftat att vatten i form av is finns i stora kratrar på månens nord- och sydpol. Vattnet kan både användas som dricksvatten till människor på månen – och splittras genom elektrolys till sina grundbeståndsdelar väte och syre, som båda kan användas till raketbränsle.

Om ingenjörer kan etablera bränsleproduktion på månen, kan bränslet fraktas till Gateway. Därefter kan bränslet överföras till en rymdfarkost från jorden, som kopplas till innan den fortsätter vidare ut i solsystemet.

Och med tiden kommer det inte bara att handla om månbilar och apparater som framställer bränsle som ska hålla till på månen. Det ska även byggas bemannade baser. Ryssland och Kina har nyligen deklarerat att de sätter i gång med arbetet.

Kinesiska Chang’e-landningsfarkoster kommer att utgöra de första byggklossarna. Först kartlägger två av farkosterna med av små månbilar et område nära månens sydpol.

Därefter skickar Ryssland och Kina 3D-skrivare till månen. Skrivarna ska utnyttja månens eget bergmaterial, kallat regolit, till att bygga själva basens beboeliga moduler.

Trots att Ryssland och Kina har varit snabbast med att lämna in en tidsplan för en månbas, grunnar Nasa även på permanent boende på månen på längre sikt.

Bostadsmoduler ska enligt planerna precis som Rysslands och Kinas bas skrivas ut i 3D med månens bergmaterial regolit. Basen ska lysas upp så kraftigt att forskarna där inne får upplevelsen av att arbeta och leva i dagsljus.

Nasa ska först testframställa beboeliga moduler av ett specialutvecklat material, som liknar regolit, i en vakuumkammare för att imitera månen och sedan vidareutveckla 3D-skrivaren, så att den kan skickas upp till och fungera på månen.

Men nyckeln till hela utforskningen av vår grå rymdkamrat blir Gateway. Stationen är nämligen inte bara efterträdare till den Internationella rymdstationen, ISS. Den befinner sig 1000 gånger längre bort – och därmed också 1000 gånger närmare resten av solsystemet.

Den nya stationen spås få en livslängd på 15 år. Och när de 15 åren har löpt ut är vi sannolikt redan i färd med att bygga – eller har byggt – stationens efterträdare på själva månytan.

Eller ännu längre ut i solsystemet.