Til hovedsiden
    

   
    Bli medlem
    Siste nytt
    Artikler
    Bildeserier
    Temasider
    Bildearkiv
    Foredrag
    Effekter til salgs
    Lenker
    Spørsmål og svar
    Spør oss
    Prosjektoppgave
    Om oss
    NAF på Facebook
    Kontakt oss
    Nettstedskart
    Hovedsiden
Trykk for å lese mer om sitatet
 

NASAs planer for bemannet retur til Månen

Av Erik Tronstad

 

Artikkel publisert i eRomfart, nummer 2005-133, 28.09.2005 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.

Skriv ut

Tips bekjent

 

Bemannet utpost på Månen

Romfarere arbeider ved en bemannet utpost på Månen, som er periodevis bemannet. (NASA)

NASA har nå utarbeidet et rammeverk for hvordan organisasjonen planlegger å vende tilbake til Månen med bemannede ferder. Planene ble offentliggjort på en pressekonferanse 19. september 2005.

I en tale 14. januar 2004 lanserte USAs president, George W. Bush, en ny visjon for USAs utforskning av verdensrommet. Han ga NASA ordre om å la Månen og Mars være fremtidige mål for landets bemannede romprogram. (Se President George W. Bush: Tilbake til Månen, så til Mars (eRomfart 2004-018).) NASA fikk beskjed om i første omgang å vende tilbake til Månen med mennesker innen 2020. Erfaringene fra bemannede opphold på Månen skal så brukes til en gang å sette kursen mot Mars. Forut for denne «befalingen» fra president Bush lå selvsagt et langvarig samarbeid mellom Det hvite hus og NASA om slike planer.

Siden den gang har en egen avdeling i NASA arbeidet med å lage mer konkrete planer for hvordan fremtidige bemannede ferder til Månen skal foregå, og hva slags utstyr som må utvikles til dette formålet. Da Michael Griffin overtok som leder for NASA (se Michael Griffin ny sjef for NASA (eRomfart 2005-040)), gjorde han betydelige endringer i ledelsen for dette programmet og i de planene som til da var lagt. Nå er arbeidet med dette programmet kommet så langt at NASA har kunnet legge frem skisser til hvordan dette skal foregå.

På pressekonferansen 19. september 2005 lanserte Griffin NASAs nye planer for retur til Månen. Griffin fortalte om hva slags nye romfartøyer NASA skal bygge og hvordan en bemannet ferd til Månen og tilbake i fremtiden skal foregå.

USAs neste bemannede romfartøy, som skal overta etter romfergen, vil rent utseendemessig likne på en sterkt forstørret versjon av Apollo-kapselen. Romfartøyet betegnes Crew Exploration Vehicle (CEV). CEV skal ha en diameter på omtrent 5,5 m, mot 3,9 m for Apollo, og plass for opptil seks personer. Romfartøyet kan imidlertid også benyttes bare til frakt av utstyr, uten noen besetning om bord, om det er ønskelig.

CEV/Den internasjonale romstasjonen

CEV, i forgrunnen, nærmer seg den internasjonale romstasjonen. (NASA)

NASA ser for seg flere bruksområder for CEV. For ferder til den internasjonale romstasjonen og tilbake til Jorden kan det ha med tre personer og en god del forsyninger og utstyr. Om nødvendig kan CEV ta med seks personer begge veier. CEV skal kunne ta med fire personer for ferder til månebane og tilbake til Jorden. En gang langt inn i fremtiden, lenge etter 2020, skal CEV også kunne frakte seks personer til Mars-bane og tilbake til Jorden.

CEV/bærerakett

CEV på toppen av bærerakett basert på komponenter fra romfergeprogrammet. (NASA)

CEV skal skytes opp med en bærerakett som i stor grad skal utvikles fra komponenter som allerede brukes i romfergeprogrammet. Grunnpilaren i den bæreraketten blir en videreutviklet versjon av en faststoffmotor av samme type som romfergen i dag benytter. Denne faststoffmotoren skal være sammensatt av fire segmenter.

Over denne skal det være et nytt rakettrinn. Det skal bruke en rakettmotor som er en videreutviklet versjon av hovedmotorene som i dag benyttes bak på selve romfergene. En slik bærerakett vil kunne frakte opptil 25 tonn opp i lav jordbane.

Nyttelasten kan forholdsvis enkelt økes med ytterligere 7 tonn. Det skjer ved nederst å bruke en fastsstoffmotor med fem segmenter istedenfor fire.

Oppå denne kombinasjonen kommer så CEV. På toppen av CEV blir det et redningstårn av samme type som Apollo og Mercury benyttet. Om det under en oppskyting oppstår en nødsituasjon, vil rakettmotorer i redningstårnet avfyres og dra CEV, med besetningen, bort fra bæreraketten. CEV vil så gjøre en nødlanding med besetningen om bord.

Tilsvarende redningssystemer fantes i både Mercury-, Gemini- (utskytingsseter) og Apollo-romfartøyene, men finnes ikke i romfergene. Et slikt system bidrar til å gjøre CEV til et mye tryggere romfartøy under oppskyting enn romfergen.

Selv om CEV vil ha en sterk ytre likhet med Apollo-kapselen, vil det ha få andre likheter. CEV vil bli et langt mer avansert romfartøy enn Apollo var. I utviklingen av CEV vil NASA selvsagt fullt ut benytte seg av den store teknologiske utviklingen som har skjedd på alle områder i de vel 40 årene som er gått siden Apollo-programmet startet.

En viktig forskjell fra Apollo er at CEV i utgangspunktet skal lande på landjorden, mens Apollo var bygd for å lande i vann. Om nødvendig kan CEV også lande til vanns. Blant landingsstedene man foreløpig vurderer for CEV er Edwards Air Force Base i California, Carson Flats i Nevada og Moses Lake i (delstaten) Washington.

Alle disse landingsstedene ligger nær vestkysten av USA. Generelt må CEV lande på vestkysten av et land. Grunnen er at serviceseksjonen, som kobles fra like før CEV går inn i jordatmosfæren, skal plaske ned i havet. Det meste av serviceseksjonen vil naturligvis brenne opp i atmosfæren. Man ønsker imidlertid at de delene som ikke brenner opp i atmosfæren, skal komme ned i havet, og ikke falle «i hodene» på noen. Da må landingen skje på en vestkyst.

En annen viktig forskjell er at hvert CEV-romfartøy kan brukes flere ganger. Utredninger som er gjort tyder på at hvert CEV-fartøy kan brukes opptil ti ganger. Det kommer til å blir bygd flere eksemplarer av dette romfartøyet. Hvert eksemplar kan være helt eller delvis gjenbrukbart. Ferdprogrammet vil avgjøre hvor mange eksemplarer som til syvende og sist blir fremstilt.

En tredje forskjell er at CEV skal bruke sol­celle­pa­neler til strømforsyning, mens Apollo benyttet brenselceller. CEV blir faktisk det første bemannede amerikanske romfartøy der man benytter solceller til strømforsyning. Rakettmotorene om bord skal benytte flytende metan (CH4) som brensel og flytende oksygen som oksidasjonsmiddel.

Når NASA velger å bruke metan som brensel, er det i hovedsak som en forberedelse til Mars-ferder. Det har lenge vært foreslått at man på Mars kan produsere metan, for bruk i romfartøyer som skal derfra og tilbake til Jorden. Mange forslag til Mars-ferder og Mars-baser har produksjon av metan på Mars som et av elementene.

Mars har en tynn atmosfære av karbondioksid (CO2). Dessuten vet vi at det finnes vannis (H2O) i polkalottene og antakelig også i de øvre delene av jordsmonnet i flere områder på Mars (se 2001 Mars Odyssey påviser store mengder vannis på Mars (eRomfart 2002-059)).

Med den konstruksjonen NASA har valgt for CEV og bæreraketten, vender NASA tilbake til et system der alle komponentene er stablet oppå hverandre, i motsetning til hva som er tilfelle med romfergen. I romfergesystemet sitter romfergen ikke oppå de andre komponentene, men på siden av dem. Det er en vanskeligere konfigurasjon å kontrollere under en oppskyting. Som Columbia-ulykken så tragisk viste gjør dette romfartøyet med besetningen utsatt for treff av biter som måtte løsne fra andre steder på den samlede konfigurasjonen. Dette problemet forekommer ikke i et system der komponentene er stablet oppå hverandre.

NASA anslår at CEV under oppskyting vil være et omtrent 10 ganger sikrere system enn romfergesystemet. Det skyldes i hovedsak bruk av et redningstårn og at komponentene i raketten er stablet oppå hverandre.

I den ovenfor nevnte talen som president Bush holdt i januar 2004, sa han at CEV skal tas i bruk innen 2014. NASAs interne målsetting er å ha CEV klart til første oppskyting i 2012. Romfergene skal tas ut av drift i 2010. Det betyr at det blir en periode på minst to år uten noen bemannede amerikanske romferder.

Bærerakett

Den nye, store bæreraketten som skal utvikles for oppskyting av tunge nyttelaster. (NASA)

For ferder til Månen skal det også benyttes en ny, meget kraftig bærerakett. Den skal bruke fem motorer av samme type som nå brukes bak på romfergene og to faststoffmotorer av samme type som benyttes i romfergesystemet. Hver av de to faststoffmotorene skal bestå av fem segmenter. Den kraftigste versjonen av en slik bærerakett vil kunne frakte 125 tonn opp i lav jordbane, omtrent det samme som Saturn 5 kunne.

I hvert fall til å begynne med skal denne bæreraketten brukes til ubemannede oppskytinger. Om det blir nødvendig eller ønskelig, kan den videreutvikles slik at den kan sertifiseres for bemannede oppskytinger.

I NASAs nye planer baserer organisasjonen seg sterkt på komponenter fra romfergesystemet. Forbedrede versjoner av både hovedmotorer og faststoffmotorer er blant grunnpilarene. Begge disse motorene har en høy grad av pålitelighet og er allerede sertifisert for bemannede oppskytinger. Dessuten er det i dag i drift både velprøvd produksjonsutstyr og en godt kvalifisert arbeidsstokk for disse komponentene. Det vil i betydelig grad redusere både tiden og kostnadene for å videreutvikle dette utstyret for bruk i de nye bærerakettene NASA skal benytte i fremtiden.

Amerikanske romsystemer

Diagrammet viser de relative størrelsene på fortidige, nåtidige og fremtidige amerikanske romsystemer. Fra venstre: Apollo/Saturn 5, romfergekombinasjonen, CEV på toppen av sin bærerakett og lengst til høyre den foreslåtte nye, store bæreraketten for tunge nyttelaster. (NASA)

En bemannet måneferd vil starte med at den store bæreraketten skyter opp månelandingsfartøyet til lav jordbane, uten mennesker om bord. Månelandingsfartøyet forblir koblet til bærerakettens andre trinn.

Deretter vil CEV, med fire romfarere om bord, bli skutt opp og koble seg til månelandingsfartøyet og det andre trinnet til den kraftige bæreraketten i jordbane. Om nødvendig kan månelandingsfartøyet og bærerakettens andre trinn tilbringe inntil 30 døgn i jordbane, før det bemannede romfartøyet kommer opp.

Motorene i rakettrinnet som er koblet til månelandingsfartøyet, vil så bli startet og sende hele kombinasjonen ut av jordbane og inn i en bane mot Månen. Deretter vil rakettrinnet bli koblet fra.

Fremme ved Månen går CEV og månelandingsfartøyet inn i månebane. Nedbremsingen skjer med motoren bak på CEVs serviceseksjon. Alle fire romfarerne går over i månelandingsromfartøyet og lander på Månen.

Månelandingsfartøyet består av to deler, en landingsdel og en oppstigningsdel. Som i Apollo-programmet står oppstigningsdelen oppå landingsdelen. Landingsdelen skal ha motorer som forbrenner en kombinasjon av flytende hydrogen og flytende oksygen. Oppstigningstrinnet skal benytte en kombinasjon av flytende metan og flytende oksygen som drivstoff, som CEV.

Apollo kunne bare lande på deler av Månen nær Månens ekvatorområde. Det er en begrensning de nye romfartøyene, som NASA skal utvikle, ikke har. De kan gå inn i baner rundt Månen med en hvilken som helst inklinasjon. Følgelig kan det fremtidige månelandingsfartøyet lande hvor som helst på Månen, også i polområdene.

Apollos kommando-/serviceseksjon kunne ikke etterlates ubemannet i månebane. Derfor måtte en av astronautene være igjen der i månebane, mens de to andre landet på Månen.

Til forskjell fra Apollo kan CEV fungere uten mennesker om bord. Derfor kan CEV etterlates ubemannet i månebane og hele besetningen lande på Månen. Der skal de oppholde seg i syv døgn, før de skyter seg opp fra måneoverflaten. Det skjer med øvre del av månelandingsfartøyet, som i Apollo-programmet.

I månebane kobler de seg til CEV, går over i dette og kobler fra oppstigningstrinnet. Sistnevnte kobles fra og CEV setter kursen tilbake mot Jorden. Like før CEV kommer inn i jordatmosfæren kobles serviceseksjonen fra. Med varmeskjoldet først raser CEV inn i jordatmosfæren og bremses ned. Senere foldes fallskjermer ut, varmeskjoldet kobles fra og CEV lander på bakken.

Faser i en bemannet måneferd

Fasene i en fremtidig bemannet måneferd, slik NASA nå tenker seg dem. 1) Den store bæreraketten starter med månelandingsfartøyet på toppen, uten mennesker om bord. 2) Faststoffmotorene kobles fra. 3) Bærerakettens andre trinn fortsetter å brenne. 4) Nyttelastdekslene sprenges bort, og månelandingsfartøyet og det andre trinnet er i jordbane. 1a) Den mindre bæreraketten skyter opp CEV, med besetningen om bord. 2a) Det andre trinnet brenner og plasserer CEV i jordbane. 5) CEV, i forgrunnen, kobler seg sammen med det ubemannede månelandingsfartøyet i jordbane. 6) Det andre trinnet fra den store bæreraketten, som månelandingsfartøyet ennå er koblet til, starter og bringer CEV og månelandingsfartøyet ut av jordbane og over i en bane mot Månen. 7) Dette rakettrinnet kobles fra. 8) CEV og månelandingsfartøyet går inn i månebane. 9) Månelandingsfartøyet lander på måneoverflaten med hele besetningen. 10) Astronautene arbeider på måneoverflaten. 11) Oppstigningstrinnet på månelandingsfartøyet skytes opp fra måneoverflaten, med hele besetningen om bord. 12) Oppstigningstrinnet gjennomfører et møte og en sammenkobling med CEV i månebane. 13) Oppstigningstrinnet kobles fra CEV. Sistnevnte starter ferden mot Jorden. 14) Like før CEV farer inn i jordatmosfæren, kobles serviceseksjonen fra besetningskapselen. 15) Besetningskapselen vender tilbake gjennom jordatmosfæren. 16) Besetningskapselen lander ved hjelp av fallskjermer. (NASA/John Frassanito and Associates/Erik Tronstad) Klikk på bildet for større utgave.

Man ser for seg at det skal foretas minst to bemannede måneferder hvert år. Programmet skal etter hvert etablere en permanent utpost på måneoverflaten. Besetningene vil oppholde seg lengre og lengre på Månen, mens man utvikler teknikker for å utnytte Månens ressurser. Fra Jorden kommer det lasteromfartøyer på enveisferder med forsyninger. På sikt ser man for seg at besetningen på månebasen skal byttes hvert halvår, slik det i dag skjer med langtidsbesetningene i den internasjonale romstasjonen.

Besetningsbytte hvert halvår innebærer at CEV må kunne gå i månebane i minst et halvt år, uten noen besetning om bord.

Hvor på Månen en bemannet utpost vil bli etablert, er ikke avgjort. Forskerne trenger mer data fra ubemannede romfartøyer før en slik beslutning kan tas. Ett av kandidatstedene er nær Månens sydpol, i Sydpolen-Aitken-bassenget. Geologisk er det et meget interessant område. Navnet er dog litt misvisende, i og med at verken Sydpolen eller Aitken-krateret ligger innenfor bassenget, dog i nærheten av det.

Sydpolen-Aitken-bassenget er den største, dypeste og kanskje eldste nedslagsstrukturen som er kjent på noe legeme i Solsystemet. Diameteren er omtrent 2600 km og bassenget er opptil 13 km dypt. Gjennomsnittsdybden er 10 km lavere for enn områdene rundt bassenget. Bassenget er overstrødd med nedslagskratere, noe som viser at det må være gammelt, antakelig et sted mellom 3,92 milliarder og 4,3 milliarder år.

Forskere mener at fordi bassenget er så dypt, er det sannsynlig at bunnen av bassenget går helt ned i Månens mantel. Det er en del av Månen som ligger under skorpen. Nedslaget som laget bassenget, var så kraftig at det trengte gjennom skorpen og ned til laget under.

Ikke på noe annet sted på Månen vet man om en struktur som «punkterer» måneskorpen og blottstiller lag under den. Derfor er det av stor vitenskapelig interesse å få prøver fra bunnen av Sydpolen-Aitken-bassenget.

Sydpolen-Aitken-bassenget

Fargekodet kart over den delen av Månen der Sydpolen-Aitken-bassenget er. Ulike farger angir ulike høyder over et referansenivå. Oransje og rødt angir områder over referansenivået, blått og lilla områder under. Sydpolen-Aitken-bassenget er det blålilla området innenfor den stiplede sirkelen. Kartet er laget på grunnlag av data samlet inn av det ubemannede amerikanske måneromfartøyet Clementine. Sentrum i kartutsnittet ligger ved 56° S og 180° Ø. (Clementine Science Group og Lunar and Planetary Institute)

Sydpolen-Aitken-bassenget

Sydpolen-Aitken-bassenget vist i en annen kartprojeksjon. Denne viser hvor på måneskiven bassenget ligger sett fra Jorden. (Clementine Science Group og Lunar and Planetary Institute)

Samtidig tyder observasjoner fra Lunar Prospector på at det kan være betydelige forekomster av vannis i overflatelaget (se Lunar Prospector har funnet vannis på Månen (Kortnytt 1998-023)) i sydpolområdet. Det vil i så fall være en meget viktig ressurs for utnyttelse for en bemannet utpost.

NASAs interne målsetting per i dag er å landsette de første menneskene i dette programmet på Månen i 2018. President Bush har sagt det skal skje innen 2020. Om programmet får leve og forsinkelsene ikke blir for store, kan mennesker kanskje være tilbake på Månen igjen innen det 20. juli 2019 er 50 år siden Neil Armstrong ble det første mennesket på Månen.

Erfaringene man etter hvert høster med å drifte en base på Månen, skal så benyttes til bemannede ferder til Mars. Når slike ferder kan komme i gang, vet ingen i dag. Det eneste konkrete som ligger i «mandatet» fra president Bush, er å vende tilbake til Månen.

Bemannet utpost på Månen

Tenkt avansert fremtidig aktivitet fra en bemannet utpost på Månen. Bakerst et stort kjøretøy med trykkabin, der astronautene kan være uten romdrakter. Foran arbeider to astronauter ved et mindre kjørtetøy som delvis er fjernstyrt og delvis er selvstyrt. (NASA)

Anslag NASA har gjort tilsier at prisen for dette programmet, frem til den første bemannede månelandingen, vil bli om lag 104 milliarder dollar. Det er målt i dagens dollarverdi. Dette er 55 % av hva Apollo-programmet kostet, omregnet til dagens dollarverdi.

NASA skal ikke trenge noen ekstra bevilgninger for å få dette til. Bevilgningsmessig forutsettes det at NASAs budsjett holdes på dagens nivå i årene fremover, bare justert for inflasjonen i USA. Mye av finansieringen skjer ved at romfergeprogrammet nå fases ut og helt stoppes i 2010. Penger som i dag går til romfergeprogrammet, vil etter 2010 i sin helhet brukes i dette nye programmet.

En faktor er viktig å være oppmerksom på: Ennå er det ikke fastspikret et sett med detaljerte spesifikasjoner for verken CEV, de nye bærerakettene eller månelandingsfartøyet man ser for seg i disse planene. Riktignok vil CEV grovt sett likne på Apollo-kapselen, men stort mer kan man ikke nå med sikkerhet si om hvordan dette romfartøyet blir. Enda mindre kan man si om månelandingsfartøyet, som godt kan få et annet utseende enn på de tegningene NASA har frigitt i forbindelse med disse planene.

Som nevnt ovenfor, tar man sikte på at CEV skal ha en diameter på 5,5 m. Selv det tallet kan bli endret innen man er ferdige med detaljerte spesifikasjoner for romfartøyet.

Først skal CEV og bæreraketten som CEV trenger, utvikles. Deretter vil den store bæreraketten blir utviklet. Utviklingen av alle disse systemene skal altså ikke skje samtidig.

Disse nye fremtidsplanene for bemannet amerikansk romfart er nært knyttet til president Bush, som lanserte dem. I 2008 skal USA velge en ny president. Det er umulig å vite hvordan USAs neste president, som ikke blir George W. Bush, vil stille seg til dette programmet og i hvilken grad han/hun vil støtte det.

Meningene blant ulike observatører er delte med henblikk på hvilke muligheter disse planene har for å overleve. Flere tror at det programmet president Bush har gitt tilsagn om og som er omtalt ovenfor, aldri vil bli fullført.

I forbindelse med lanseringen 19. september 2005 har NASA også offentliggjort en del tegninger. De viser faser i en fremtidig bemannet ferd til og fra Månen. De bildene er satt sammen til en bildeserie.

Samtidig offentliggjorde NASA en animasjon på 25 MB, som viser fasene i en bemannet ferd til Månen og tilbake. Siden animasjonen er så stor, bør du bare prøve å se på den om du har en bredbåndslinje. Om du har Internett via en vanlig telefonlinje, vil det ta omkring én time å laste den ned. Vis animasjon.

 
Forrige eRomfart | Neste eRomfart | Alle eRomfart 2005
 
 
 

Alt stoff på romfart.no/.com/.org er opphavsrettslig beskyttet.
romfart.no/.com/.org eies og drives av Norsk Astronautisk Forening.