Robotar förbereder vår nya koloni

Från och med år 2021 ska borr­maskiner, månbilar och damm­sugare skickas till månen för att testa ­utrustning, söka efter vatten och leta efter möjliga boplatser. ­Målet är att bygga en koloni på månen innan årtiondet är till ända.

Från och med år 2021 ska borr­maskiner, månbilar och damm­sugare skickas till månen för att testa ­utrustning, söka efter vatten och leta efter möjliga boplatser. ­Målet är att bygga en koloni på månen innan årtiondet är till ända.

Ball Aerospace/Carnegie Mellon University

Nu ska månen erövras

Dammet virvlar runt när en landningsmodul landar på månens yta. Ut stiger en grupp astronauter som hoppandes beger sig av i riktning mot en närliggande månbas.

Inne i basen är det rumstemperatur och normalt atmo­sfäriskt tryck, och där möter de en grupp fast boende astronauter.

De är i färd med att förbereda ett uppdrag till en outforskad ­krater nära månens sydpol. En självkörande månbil har avslöjat att stora mängder is ­döljer sig i kratern.

Detta måste utforskas, eftersom det kan vara en källa till dricks­vatten och eftersom fryst vatten, H2O, kan spjälkas upp i sina beståndsdelar – syre och väte – som bland annat kan användas som raketbränsle vid fortsatta resor ut i rymden.

Astronauterna drar av sig sina rymddräkter, som är gjorda för att stå emot skadlig ­strålning från solen – och inte minst det sandpapperaktiga måndammet som tränger in överallt.

12 mäniskor har hittills vandrat på månens yta.

Så kan en vanlig måndag på månen snart komma att se ut. Tillsammans med ett antal privata företag är den amerikanska rymd-organisationen Nasa i full färd med att bygga de farkoster som ska bana väg för en permanent koloni på månen.

Projektet går under namnet Artemis och redan 2021 skickas de första farkosterna, fyllda med utrustning från tolv kommersiella projekt, i väg för att undersöka förhållandena med djupgående borrningar och självstyrande dammsugare.

I atmosfären

Strålning från rymden kan störa datorer så att de räknar fel. Men forskare från Montana State University, USA, har utvecklat en billig lösning som kan förhindra räknefelen genom att i stället parallellkoppla många mindre datorer.

© Ken Ikeda Madsen

Månen bombarderas från rymden

Månen träffas konstant av enorma mängder elektriskt ­laddade partiklar som skickas ut från solen och andra stjärnor i rymden. Partiklarna kan exempelvis vara protoner och elektroner som har tillräckligt hög energi för att vara joniserande, så att strålningen kan slita loss elektroner från en atom.

© Ken Ikeda Madsen

Strålning skadar datorer och elektronik

Solens partiklar kan jonisera atomerna i elektroniken ombord på en satellit eller ett rymdskepp. De kan exempelvis slå loss elektroner i en kiselatom i ett kretskort och oavsiktligt leda elektrisk ström genom någon av kretsens transistorer – vilket kan resultera i räknefel.

© Ken Ikeda Madsen

Parallellkopplad dator motstår strålning – väl fungerande kretskort

Den nya lösningen, RadPC, kan innehålla flera likadana kretskort som arbetar parallellt....

© Ken Ikeda Madsen

Parallellkopplad dator – skadat kretskort

... Det innebär att ­forskarna ser att det har uppstått ett fel om ett kretskort får fram ett annat resultat än de andra. RadPC kan konstatera att det är de övriga kretskorten har kommit fram till rätt resultat.

Nasa ska återerövra månen

Apolloprogrammet förde på bara tre år, mellan 1969 och 1972, totalt tolv astronauter till ­månen. Sedan dess har dock ingen människa vistats längre ut i rymden än i en låg omloppsbana cirka 400–550 kilometer från jordens yta. Det ska Nasa nu ändra på.

På senare år har rymdorganisationen av flera skäl återfått intresset för vår närmaste granne. I takt med att ambitionerna för framtida rymduppdrag har vuxit blir det exempelvis allt mer relevant att kunna ­använda månen som en slags mellanstation för fortsatta resor ut i rymden.

Samtidigt hoppas forskarna att månen rymmer flera värdefulla resurser som vi kan utnyttja i framtiden – och utvinningen ska användas som fallstudie för hur vi generellt kan ­komma att dra nytta av rymdens resurser.

I samband med det ska månens yta, mantel, ­atmosfär och magnetfält undersökas – och på så sätt kan astronomerna även lära sig mer om hur månen har utvecklats ­genom tiderna.

Den kunskapen kan användas till att studera hur andra himlakroppar har uppkommit både i och utanför sol­systemet. Och framför allt ska en gammal dröm nu äntligen realiseras: Människan ska inte bara gå utan också bo på månen.

NASA præsenterede i oktober den nye generation af rumdragter, som skal bruges i forbindelse med Artemis-projektet.
© Joel Kowsky/NASA

Ska undersöka is och strålning

Med Artemis ska Nasa bygga en permanent bas från 2028, men redan 2024 ska de första astronauterna skickas till månen igen. Då är planen också att en av astronauterna ska bli den första kvinnan att sätta ned ­stövlarna i måndammet.

Innan amerikanerna kommer så långt måste förhållandena ­undersökas grundligt, för trots ­tidigare uppdrag hann astronauterna på Apollo inte vistas mer än totalt 80 timmar på ­månen, och astronomernas kunskap om jordens närmaste granne är fortfarande bristfällig.

Från och med år 2021 inleder Nasa därför uppdrag till månen med enbart mätinstrument och robotar ombord. Till­sammans ska alla apparater besvara ett vitt spektrum av viktiga frågor, som ska utgöra grunden för Artemis kommande faser.

Man ska exempelvis undersöka hur ­solens strålning påverkar elektronik och människor på månens oskyddade yta, detta för att undvika att livsviktiga datorer räknar fel när de träffas av strålningen.

Och vilket ­material ska användas till baserna för att astronauterna ska vara säkra? Hur mycket förorenar en landningsmoduls raketmotorer månens yta och ultratunna atmosfär?

Exakt var gömmer sig isen på månen, och kommer den – som forskarna tror – att kunna användas till att framställa raketbränsle?

Dessutom vill Nasa lära sig mer om hur de i framtiden kan göra landningarna säkrare på månytans kratrar och berg.

12 kommersiella projekt som Nasa har valt ut ska leverera utrustning till månen.

Privata företag hjälper till

Den här första delen av Artemisprogrammet har Nasa döpt till CLPS (Commercial Lunar Payload Services), och i juli 2019 presenterade Nasa totalt tolv projekt som ska förses med teknik från privata företag. Projekten omfattar bland annat MoonRanger, en ny, självkörande månbil, som ska kartlägga ­månens yta på en kilometers avstånd från en landningsmodul. Kartläggningen ska hjälpa forskarna att hitta is, samt visa var rymdfarkoster säkrast kan landa.

Under ­tiden ska ”måndammsugaren” PlanetVac, som är placerad i landarens ben, utföra sitt arbete där den med hjälp av ett kraftigt utblås ska virvla upp stoftprover i en behållare för senare vetenskapliga studier.

Resultaten ska visa vilka material som klarar de karga omgivningarna på jordens satellit.

För att få ned den vetenskapliga utrustningen på månens yta behöver Nasa även nya landningsmoduler, och till detta har rymdorganisationen valt de två leverantörerna Astrobotic och Intuitive Machines. Landningsmodulen Peregrine från Astro­botic ska exempelvis landa på månen i juni 2021.

Den 1,9 meter höga och 2,5 meter ­breda landaren är utrustad med fem raketmotorer, landningskameror och en så kallad dopplerlidar som guidar landaren säkert ned på ytan med hjälp av reflekterat laserljus.

Peregrine kan föra med upp till 90 kilo last och ska i första hand frakta Nasas egen mät­utrustning till månytan, som därmed anländer före de tolv kommersiella projekten.

På ytan

Dammsugare samlar upp månstoftsprover

/ 3

PlanetVac dammsuger upp prover från ytan

Med en kraftig tryckluftsstöt ska "måndammsugaren" PlanetVac samla in prover från månytans översta jordlager. Det uppvirvlade dammet samlas in i en behållare på platsen eller tas med hem till jorden. PlanetVac kan ­ersätta en eller flera av de fötter som ­normalt sitter på en landningsmodul.

1

Test av beläggningar förhindrar framtida skador

Med instrumentet RAC (Regolith Adherence Characterization) ska forskarna ta reda på hur dammet fastnar på olika typer av beläggningar. På Apollo­uppdragen upptäckte astronauterna att dammet kan fungera ungefär som sandpapper. Med RAC kan forskarna bygga farkoster som står emot dammets påverkan.

2

Robotarm skyfflar upp måndamm

Från undersidan av en landnings­modul ska robotarmen SAMPLR (Sample Acquisition, Morphology Filtering, and Probing of Lunar Regolith) samla upp regolit från månens yta till vetenskapliga analyser. Robotarmen är baserad på en teknik som tidigare användes i Mars­-bilarna Spirit och Opportunity.

3
© Astrobotic/Honeybee Robotics/Alpha Space Test & Research Alliance

Dator skyddar mot solen

Innan CLPS-utrustningen ens landar på ­månen ställs den inför en utmaning, som ett projekt kallat RadPC ska lösa: Solvinden.

De laddade partiklar som solen sänder ut, solvinden, är ett praktiskt problem på oskyddade klot som månen och Mars. Till skillnad från jorden saknar de skydd i form av magnetfält och tjock atmosfär.

Den joniserande strålningen från partiklarna kan bland annat få datorer och annan elektronik ombord på landarna att räkna fel eller till och med haverera. Därför ska RadPC demonstrera hur datorer kan byggas för att klara den hårda strålningen i rymden utan att använda dyrbara skyddsanordningar, utan i stället genom att använda flera likadana parallellkopplade kretskort.

När landaren väl har anlänt kan ­andra delar av CLPS börja göra sin del av ­arbetet. MoonRanger ska exempelvis, som tidigare nämnts, ge sig ut på jakt efter is – en viktig uppgift om människan ska lyckas ta sig längre ut i världsrymden.

Under dammet

Meterlånga termometernålar och harpunelektroder ska mäta statiskt elektriskt måndamm och temperaturer i månens inre. Mätningarna ska bland annat tala om för oss hur månen en gång bildades.

© Honeybee Robotics/NASA

1. Magnetometer undersöker månens inre sammansättning

Med fjädrar skjuter instrumentet Lunar Magnetotelluric Sounder i väg tre elektroder 14 meter så att de ligger vinkelrätt på varandra på månens yta. Där ska elektroderna mäta förhållandet mellan månens elektriska och magnetiska fält, vilket ger forskarna nya detaljer om hur månens inre är sammansatt på ett djup från 200 till 1 000 meter.

© Honeybee Robotics/NASA

2. Elektromagnetisk apparat avslöjar måndammets klistriga egenskaper

Måndamm är elektriskt laddat, eftersom partiklar från solen slår loss elektroner från dammpartiklarna. Den statiska elektriciteten får dammet att fastna på allting, vilket kan påverka maskiner och utrustning. Med experimentet LuSEE ska forskare mäta variationer i månens magnetfält och solvinden för att lära sig mer om hur måndammet uppför sig.

3. Robotnål borrar i het hemlighet

/ 4

Solljus

1

Landare

2

Värme från solljus

3

Nål

4
© Honeybee Robotics/NASA

Månen ska bli en tankstation

2009 upptäckte Nasa att månen döljer flera hundra miljoner ton is längs kratrar vid nord- och sydpolerna. Förhoppningen är att isen ska kunna smältas och spjälkas i sina beståndsdelar, väte och syre, så att det kan användas som raketbränsle.

Eftersom det krävs stora mängder raketbränsle för att lyfta upp gods genom jordens gravitationskraft kan just denna teknik visa sig bli en avgörande del i framtidens rymdutforskning.

Om forskare kan framställa bränsle på månen, som kan användas till att tanka upp rymdskepp som ska vidare på uppdrag längre ut i solsystemet, skulle det vara en avgörande fördel.

Forskare har föreslagit en metod för att utvinna isen baserad på sublimation – omvandling från fast form till ångform, utan den mellanliggande vätskefasen.

Genom att placera speglar längs kraterns kant kan solljuset reflekteras ned mot en lins som sprider ut solljuset mot månytan och värmer upp isen.

Linsen placeras på toppen av ett tält framställt av ett reflekterande och ogenomträngligt material, och inuti tältet omvandlas isen till ånga som kondenseras och därefter kan samlas in.

Vattnet kan sedan transporteras vidare till en elektroanalysanläggning där det spjälkas till syre och väte med elektroder och på så sätt kan användas till raketbränsle.

© Cydney Scott/Boston University Photography

Första anhalten på vägen till Mars

Jakten på is illustrerar att CLPS och Artemis även är en del av en större vision: All den kunskap, ingenjörskonst och innovation som krävs för att göra månen beboelig ska även fungera som en språngbräda till uppdrag längre ut i rymden. Efter månen är Mars nästa avgörande destination.

Nasa arbetar för närvarande med att ­färdigställa nästa generation av mån- och Marsraketer kallade SLS (Space Launch ­System). Enligt Nasa blir SLS deras mest kraftfulla bärraket någonsin med en tryckkraft som är 15–20 procent starkare än ­Saturn V-raketerna från Apolloprogrammet – eller upp till 34 gånger kraftigare än en jumbojet.

Och när SLS väl har skickat nästa astronautgrupp till månen kan Nasa på ­allvar börja rikta uppmärksamheten mot Mars.

Ambitionen är att den första astronauten ska landa på den röda planeten under 2030-talet. Med CLPS tar Nasa de första avgörande stegen mot att drömmen kan bli verklighet.

Om robotarna lyckas med sitt arbete, kommer det nämligen inte att dröja länge ­innan vi har all den kunskap som krävs för att kolonisera både månen och Mars.