Hvordan bygge den ultimate raketten?
Megarakettene som kan skyte romfartøy til Månen, Mars og lenger ut i verdensrommet.
Megarakettene som kan skyte romfartøy til Månen, Mars og enda lenger.
Raketter finnes i en rekke størrelser, fra de relativt små til de monsterstore. Det er de større rakettene, kjent som tungløftraketter, som virkelig skaper begeistring. Nylig fikk vi oppleve oppskytningen av SpaceX’ store, nye Falcon Heavy-rakett, den kraftigste raketten i drift i dag. Men vi har hatt større raketter før, og i naer framtid vil vi ha enda sterkere megaraketter som vil danke ut sine forgjengere.
Å bygge en rakett er ingen liten bragd. I hovedsak har du en eller flere kraftige jetmotorer festet til en høy, smal struktur. Motoren må få raketten din til å bevege seg raskt nok til å unnslippe Jordas tyngdekraft. Mens noen raketter er sterkere enn andre, fungerer de alle ut ifra de samme grunnleg– gende prinsippene. For å sende noe ut i rommet trenger du ikke bare å kjempe mot Jordas tyngdekraft, men du må også bevege deg fort nok til å gå inn i bane.
Se for deg at du kaster en ball framover. Jo raskere du kaster den, desto lenger vil den bevege seg, men den kommer alltid tilbake til Jorda igjen. Hvis du var overmenneskelig og kunne kaste ballen hardt nok, så kunne du i teorien fått ballen til å gå helt rundt Jorda og treffe deg i bakhodet.
Det er den samme ideen bak raketter. På mindre skala har du sonderaketter, som kan ta med last som veier opptil noen få hundre kilo på korte «hopp» i rommet. De har små motorer som kan skyte opp over 450 kilogramkraft, noe som ikke er nok til å nå bane. Likevel kan de sende lasten forbi Karman-linjen i minutter eller timer – den offisielle grensen for hvor verdensrommet begynner er 100 kilometer opp.
Når du beveger deg opp i rakettstørrelsene, beveger du deg også opp i baerekraft. Jo større framstøt en rakett produserer, desto lenger kan den gå. Hvis raketten din er kraftig nok, vil du kunne sende last, eller til og med mennesker, ut i bane rundt Jorda. Derfra kan du bruke en mindre motor for å forlate Jordas bane. Slik sendte vi romfartøy til Månen og utover.
På den øvre enden av skalaen finner du SpaceX’ tungløftrakett, Falcon Heavy, som har 2,3 millioner kilogramkraft. Den ble skutt opp for første gang 6. februar 2018 til global anerkjennelse. Den er i stand til å løfte
63 800 kilo med last til lav jordbane. Men det er
«SpaceX’Falcon Heavy er den kraftigste
raketten i drift i dag»
ikke den mektigste raketten noensinne skutt opp. Den aeren tilhører NASAs Saturn V-rakett, som ble skutt opp 13 ganger på 1960- og 1970tallet. Med utrolige 3,4 millioner kilogramkraft og en høyde på 111 meter kunne raketten løfte 140 000 kilo i bane. NASA utvikler også en ny tungløftrakett kalt Space Launch System (SLS), som vil ha 4,2 millioner kilogramkraft. Den forventes å fly tidligst i 2020.
Tungløftraketter er viktige da de muliggjør oppskytningen av større og bedre romfartøy til større avstander. Jo mer framstøt det er og desto mer drivstoff som kan tas i bane, jo lenger og raskere kan raketten reise. Mens mindre raketter er blitt brukt til å reise til destina– sjoner som Mars, Saturn og helt ut til dverg– planeten Pluto, betyr disse større rakettene en reduksjon i tiden det tar å reise dit og en økning i mengden utstyr som kan transporteres. NASAs Saturn V-rakett gjorde det for eksempel mulig å frakte et helt romfartøy, månelander og måneoppskytningsfartøy med mennesker til Månen i én enkelt flytur.
Alle raketter er avhengige av å bruke enten flytende eller fast brennstoff. Førstnevnte bruker brensel som petroleum sammen med en oksidasjonsmiddel – normalt flytende oksygen. Ved å bruke denne sammensetningen kan du kontrollere strømmen av drivstoff til motoren, slik at du kan slå av og på motoren. Dette er spesielt nyttig hvis du vil prøve å lande boosterrakettene på bakken, slik som SpaceX har gjort de siste årene. Fast brensel består i stedet av drivstoff og en oksidator som er forhåndsblandet. Som et fyrverkeri som er antent, kan du ikke slå den av, men det er nyttig fordi det er enklere, tryggere og billigere. Boosterraketter med fast brennstoff ble brukt sammen med en flytende brenselsrakett på romfergene for å gi de et ekstra spark for å nå bane, og de vil bli brukt på SLS.
SpaceX’ Falcon Heavy bruker derimot tre boosterraketter med flytende drivstoff. Årsaken er at SpaceX skal kunne starte raket– tene på vei tilbake til Jorda, slik at de kan lande på bakken eller et dronefartøy, som de
«Tungløftraketter muliggjør oppskytningen av større og bedre romfartøy»
har gjort med Falcon 9-rakettene sine. På sin jomfrutur landet to av boosterne til Falcon Heavy synkront i en fantastisk hendelse, mens den tredje boosterraketten akkurat bommet på et skip. Ved å gjenbruke disse boosterne håper SpaceX å slå sine konkurrenter drama– tisk på pris. Falcon Heavy koster bare litt over 700 millioner kroner å skyte opp, mens den naermeste konkurrenten, Delta IV Heavy, er minst fire ganger så dyr og halvparten så kraftig.
SpaceX hadde opprinnelig planlagt å bruke sin Falcon Heavy-rakett til å skyte opp mennesker, men de jobber allerede med sitt neste prosjekt – den større og bedre Big Falcon Rocket (BFR). Den ble først annonsert av konsernsjef Elon Musk i 2016 og er den store raketten som er ment å gjøre det mulig for oss å kolonisere Mars en dag ved å sende om lag 100 personer om gangen. Med 106 meters høyde vil den kunne ta 150 000 kilo i bane (mer enn Saturn V), med et gjenbrukbart romskip på toppen av en stor booster. Selskapet vil starte oppskytningen i 2020, selv om noen er skeptiske til SpaceX’ dristige påstander.
NASAs SLS er til sammenlikning ment å sende mindre romskip med mannskap på rundt seks personer. NASA vil bruke denne raketten til å bygge en ny romstasjon i bane rundt Månen, sende mennesker til Månen og muligens en dag til Mars. Med en øvre grense på bare 130 000 kilo i bane og uten planer om å gjøre raketten gjenbrukbar, spør mange om hvorfor NASA bygger den – til en pris på rundt 21 milliarder kroner i året – når SpaceX gjør så store framskritt. Om SLS faktisk ser dagens lys, gjenstår å se. Med den første oppskytningen planlagt for 2020, hvis den blir bygget, vil den se litt dårlig ut i forhold til BFR.
En ting som er sikkert, er at vi sannsynligvis vil se noen nye rakettester i naer framtid. Når en rakett blir testet for første gang, inneholder den typisk en slags testmasse – som en betongblokk – selv om den ofte også inneholder noe av vitenskapelig verdi, som et studentdrevet eksperiment. Elon Musk valgte ikke å følge denne tradisjonen ved den første oppskytningen av Falcon Heavy-raketten. Istedenfor sendte han som kjent sin Tesla Roadster-bil ut i rommet på en reise som tar den ut til Mars’ bane og tilbake igjen. Bilen vil trolig fortsette langs denne banen i millioner av år før den en eller annen gang treffer et annet legeme.
Den første flyvningen av SLS vil sende et ubemannet NASA-romfartøy, Orion, på en reise rundt Månen. Vi forventer også å se en annen tungløftrakett kalt New Glenn fra Jeff Bezos‘ selskap Blue Origins de neste årene.
Disse nye megarakettene gir oss en rekke nye muligheter. De kan ta større objekter i bane i større mengder, og de kan muliggjøre noen ganske grandiose oppdrag. Falcon Heav y har allerede sendt bølger gjennom romfartsindustrien med sine lave priser. Hvorvidt SpaceX kan fortsette å ligge foran, og hvilken innvirkning NASAs SLS vil ha, vil bli avslørt med tiden, men de neste årene vil definitivt vaere spennende.