En språngbräda till Mars

USA och Ryssland överens om en ny rymdstation

Både USA och Ryssland laddar för en ny spurt till månen med det ambitiösa målet att ha en fungerande rymdstation i månens omloppsbana innan slutet av 2020-talet. I motsats till kalla krigets rymdkapp­löpning, som kulminerade i den första månlandningen, arbetar de två stormakterna den här gången tillsammans istället för att tävla mot varandra, trots Rysslands hot om att dra sig ur det nuvarande sam­arbetet kring den internationella rymdstationen ISS.
Den planerade rymdstationen, som går under namnet Deep Space Gateway, kommer bara att befinna sig några dagars resa från jorden, men kommer att kunna fungera som en språngbräda till Mars och resten av solsystemet.

Tack vare att Deep Space Gateway kommer att befinna sig utanför jordens skyddande inflytande erbjuder den en miljö där ny teknik kan testas och astronauter kan träna under de förhållanden som kommer att råda under längre rymdfärder, till exempelvis Mars. Bild: Boeing

Tack vare att Deep Space Gateway kommer att befinna sig utanför jordens skyddande inflytande erbjuder den en miljö där ny teknik kan testas och astronauter kan träna under de förhållanden som kommer att råda under längre rymdfärder, till exempelvis Mars. Bild: Boeing

Den internationella rymdstationen ISS, som befinner sig i omloppsbana kring jorden, har varit en stor framgång både som ett unikt forskningslaboratorium i mikrogravitation och som ett experiment i internationellt samarbete.

Men 2014 vacklade lagandan - Ryssland hotade att avbryta sin medverkan som svar på USA:s sanktioner i samband med konflikten i Ukraina. 2020 angav de som slutpunkt för samarbetet.
Lyckligtvis ångrade de sig och den ryska rymdflygstyrelsen Roskosmos har meddelat att de har för avsikt att fortsätta att delta i projektet fram till 2024, då ISS-projektet är planerat att avslutas som det ser ut i dagsläget.

Det som hägrar i framtiden är en bemannad färd till Mars. Det är ett jätteprojekt och för att lyckas krävs det sannolikt ett internationellt samarbete där en rymdbas en bit utanför jorden är en viktig del.  Bild: NASA/Pat Rawlings, SAIC

Det som hägrar i framtiden är en bemannad färd till Mars. Det är ett jätteprojekt och för att lyckas krävs det sannolikt ett internationellt samarbete där en rymdbas en bit utanför jorden är en viktig del. Bild: NASA/Pat Rawlings, SAIC

Vad som ska hända efter ISS-eran har det spekulerats om. Vare sig USA eller Ryssland lär lämna rymden ifred, och kommande rymdnationer som Kina, Japan och Indien har också planer. Men stora projekt i omloppsbana kräver stora resurser och med internationellt samarbete kan resultatet bli betydligt bättre än om enskilda länder gör egna satsningar. Och nu verkar stormakternas önskan att bygga en ny rymdstation vara starkare än dagens politiska motsättningar.

Det som hägrar i framtiden är en bemannad färd till Mars. Det är ett jätteprojekt och för att lyckas krävs det sannolikt ett internationellt samarbete där en rymdbas en bit utanför jorden är en viktig del.  Bild: NASA/Pat Rawlings, SAIC

Det som hägrar i framtiden är en bemannad färd till Mars. Det är ett jätteprojekt och för att lyckas krävs det sannolikt ett internationellt samarbete där en rymdbas en bit utanför jorden är en viktig del. Bild: NASA/Pat Rawlings, SAIC

Förnyat samarbete

Nasa har sedan en tid tillbaka haft planer på att parallellt med avvecklingen av ISS påbörja konstruktionen av en ny rymdstation kring månen. Tanken är att det inte bara ska vara en station för experiment likt ISS, utan också en språngbräda för resor längre ut i rymden. Roskosmos planer efter ISS har å andra sidan fokuserat på ett projekt som ska återanvända den pensionerade stationens ryska moduler för att skapa en egen rymdstation i jordens omloppsbana.

USA:s och Rysslands samarbete går tillbaka till 1975 då det dåvarande Sovjets Sojuzkapsel dockade med en Apollokapsel. Det var första gången som de båda fienderna samarbetade rent praktiskt, även om det före­kommit kontakter mellan ländernas rymdorganisationer tidigare. Bilden visar hur astronauterna passar ihop en minnesplakett med en röd del från Sovjet och en blå från USA. Bild: Nasa

USA:s och Rysslands samarbete går tillbaka till 1975 då det dåvarande Sovjets Sojuzkapsel dockade med en Apollokapsel. Det var första gången som de båda fienderna samarbetade rent praktiskt, även om det före­kommit kontakter mellan ländernas rymdorganisationer tidigare. Bilden visar hur astronauterna passar ihop en minnesplakett med en röd del från Sovjet och en blå från USA. Bild: Nasa

Men i september 2017 skrev Nasa och Roskosmos under ett gemensamt uttalande om ett delat intresse för en bemannad utforskning av solsystemet. De meddelar i uttalandet att de kommer att arbeta tillsammans för att skapa en portal till rymden i form av rymdstationen Deep Space Gateway som ska läggas i månens omloppsbana. Därifrån ska de bland annat kunna förbereda för bemannade uppdrag till Mars och andra destinationer i solsystemet.

De båda presidenterna Putin och Trump har ett komplicerat förhållande, men deras respektive rymdorganisationer har i alla fall bestämt sig för att samarbeta. Bild: kremlin.ru

De båda presidenterna Putin och Trump har ett komplicerat förhållande, men deras respektive rymdorganisationer har i alla fall bestämt sig för att samarbeta. Bild: kremlin.ru

Utöver Nasa och Roskosmos deltar även resten av det gamla gänget från ISS, det vill säga den europeiska rymdorganisationen Esa, japanska JAXA och kanadensiska CSA, i samarbetet. Dessutom har Nasa tagit hjälp av ett flertal privata företag som Boeing och Lockheed Martin.

– Min vision är att olika samarbetspartners, både internationella och kommersiella, ska bidra till portalen och använda den på en rad olika sätt, säger William Gerstenmaier vid Nasa:s högkvarter i Washington.

Den planerade rymdstationen Deep Space Gateway ska tack vare sin placering i omloppsbana kring månen fungera som en portal till månen, Mars och resten av solsystemet. För att tillgodose de olika uppdragens varierande behov kommer stationen att vara utrustad med en kraftfull soldriven elektrisk raketmotor, som gör att den kan förflytta sig mellan olika omloppsbanor. Bild: Nasa

Den planerade rymdstationen Deep Space Gateway ska tack vare sin placering i omloppsbana kring månen fungera som en portal till månen, Mars och resten av solsystemet. För att tillgodose de olika uppdragens varierande behov kommer stationen att vara utrustad med en kraftfull soldriven elektrisk raketmotor, som gör att den kan förflytta sig mellan olika omloppsbanor. Bild: Nasa

Läge med möjligheter

Rymdstationen Deep Space Gateways planerade läge i rymden kring månen betyder givetvis att den kommer att få en nyckelroll också när det gäller den framtida utforskningen av månen. Inledningsvis kommer den därför att vara anpassad för att fungera som ett slags moderskepp som ger både obemannade och bemannade uppdrag tillgång till månens yta. Till exempel kommer astronauter som besöker stationen att kunna ta kontroll över månfordon från omloppsbanan och använda dem för att hämta upp prover som de kan ta med sig tillbaka till jorden, samtidigt som andra astronauter kan använda stationen som basläger för sina expeditioner till ytan.

Den främsta anledningen till stationens placering är dock att miljön kring månen är en utmärkt plats för att förbereda sig för uppdrag längre bort från jorden.

Det amerikanska företaget Lockheed Martin är en av de kommersiella samarbetspartners som fått i uppdrag att ta fram en prototyp för en boendemodul till Deep Space Gateway, som ska hålla de astronauter som befinner sig ombord säkra, friska och produktiva. Deras förslag är att renovera en skrotad fraktcontainer från rymdskyttel-eran. Bild: Lockheed Martin

Det amerikanska företaget Lockheed Martin är en av de kommersiella samarbetspartners som fått i uppdrag att ta fram en prototyp för en boendemodul till Deep Space Gateway, som ska hålla de astronauter som befinner sig ombord säkra, friska och produktiva. Deras förslag är att renovera en skrotad fraktcontainer från rymdskyttel-eran. Bild: Lockheed Martin

Rymdstation värd namnet

Trots att Deep Space Gateway bara kommer att befinna sig några dagars resa från jorden kommer stationen till skillnad från ISS att vara belägen i yttre rymden, bortom jordens inflytande. ISS befinner sig i låg omloppsbana, drygt 400 kilometer över jorden, och där är gravitationen fortfarande 88 procent av den vid jordens yta. Men eftersom rymdstationen färdas med en hastighet av 27 600 km/h så trillar den inte ner och besättningen upplever tyngdlöshet. Den låga höjden medför också att ISS skyddas av jordens magnetfält från strålning.

Närhet till månen kommer att göra Deep Space Gateway till en utmärkt plattform för både obemannad utforskning av månen och för de första bemannade uppdragen till månens yta sedan Apollo 17 lämnade månen 1972. Bild: Esa

Närhet till månen kommer att göra Deep Space Gateway till en utmärkt plattform för både obemannad utforskning av månen och för de första bemannade uppdragen till månens yta sedan Apollo 17 lämnade månen 1972. Bild: Esa

Deep Space Gateway kommer dock att ligga oskyddad på sin plats vid månen. Dit sträcker sig inte jordens magnetfält och rymdstationen kommer att utsättas för lika mycket strålning som en rymdfarkost på en interplanetär resa. Det är med andra ord en miljö där ny teknik kan testas under de förhållanden som kommer att råda under längre rymdfärder och där det är möjligt att lösa de problem som kan tänkas uppstå under dessa resor.

Stationen kommer också att ge astronauter ett unikt tillfälle att samla på sig erfarenhet av långvariga vistelser på längre avstånd från jorden än någonsin tidigare, vilket är mycket värdefullt inför bemannade uppdrag till exempelvis Mars.

Dessutom kommer stationens plats inte att vara fixerad, utan den ska kunna flyttas vid behov.

- Portalen kommer att kunna flytta sig för att stödja robotuppdrag eller våra samarbetspartners uppdrag till månens yta eller flytta sig till en högre omloppsbana kring månen för att stödja uppdrag som avgår från portalen till andra destinationer i solsystemet, säger William Gerstenmaier.

Långsiktiga planer

Exakt hur den planerade månstationen kommer att se ut är fortfarande inte klart, men Nasa:s mål är att bygga upp en flexibel, återanvändningsbar och hållbar struktur som kommer att hålla i flera decennier och som kan utvecklas för att ge stöd åt alltmer avancerade uppdrag. För att åstadkomma detta kommer stationen i huvudsak att bestå av tre delar:
• En kraft- och motormodul kommer förutom att förse stationen med ström att vara utrustad med en kraftfull soldriven elektrisk raketmotor, som både håller stationen på plats i sin omloppsbana och sköter förflyttningen mellan olika omloppsbanor.

• En liten boendemodul kommer att göra det möjligt för fyra astronauter att vistas på stationen i upp till 42 dagar.

• En eller flera logistikmoduler kommer att erbjuda en plats där forskning kan bedrivas.

Dessutom kommer stationen att vara försedd med dockningsmöjligheter och en luftsluss för rymdpromenader.

I sitt arbete med den nya stationen har de gamla samarbetspartnerna för avsikt att dra full nytta av den teknik de utvecklat och de läxor de lärt sig under konstruktionen och driften av ISS, men Nasa har inom ramen för forskningsprogrammet NextSTEP (next space technologies for exploration partnerships) även involverat den amerikanska industrin. Bland annat har de givit företagen Bigelow Aerospace, Boeing, Lockheed Martin, Orbital ATK och Sierra Nevada Corporation i uppdrag att ta fram fullskaliga prototyper för stationens boendemodul.

Nasa:s bärraket SLS (space launch system) och rymdfarkosten Orion kommer, efter en planerad jungfrufärd förbi månen 2019, att användas för att under 2020-talet leverera både Deep Space Gateways olika delar och de astronauter som ska sätta ihop och bemanna stationen till månens omloppsbana.  Bild: Nasa

Nasa:s bärraket SLS (space launch system) och rymdfarkosten Orion kommer, efter en planerad jungfrufärd förbi månen 2019, att användas för att under 2020-talet leverera både Deep Space Gateways olika delar och de astronauter som ska sätta ihop och bemanna stationen till månens omloppsbana. Bild: Nasa

Mångsidig prototyp

Den prototyp som Lockheed Martin arbetar med vid Kennedy Space Center återanvänder delar från de pensionerade rymdskyttlarna. Dessa kombineras med den senaste tekniken för att göra en boendemodul som klarar förhållandena där stationen ska placeras.

– Det är lätt att ta saker och ting för givet när man bor hemma, men de nyligen utvalda astronauterna kommer att stå inför unika utmaningar. Någonting så enkelt som att ringa sin familj är helt annorlunda när man befinner sig utanför omloppsbana kring jorden. När vi bygger den här boendemodulen måste vi ha ett annat tankesätt, som är mer som vid långa resor till Mars, för att se till att hålla dem säkra, friska och produktiva, säger Bill Pratt från Lockheed Martin.

Samtidigt som den är designad för en mänsklig besättning måste modulen även kunna sköta sig själv då den står tom, eftersom den nya stationen till skillnad från ISS inte kommer att vara bemannad hela tiden.

- Eftersom Deep Space Gateway kommer att vara obemannad under flera månader i sträck måste boendemodulen vara robust, pålitlig och ha de robotfunktioner som krävs för att kunna fungera självständigt, säger Bill Pratt.

Lockheed Martins prototyp kommer att byggas genom en helrenovering av en av de tre stora fraktcontainrar som användes ombord på Nasa:s rymdskyttlar för att transportera last till ISS.
Under projektet kommer Lockheed Martin i stor utsträckning att ta hjälp av teknik som virtuell och förstärkt verklighet. Detta kommer enligt företaget både att minska kostnaderna och skynda på tidsschemat, samtidigt som det gör det möjligt att identifiera och lösa problem tidigt i designfasen.

Boeing är ett av flera företag som håller på att ta fram prototyper av en boendemodul.  Bild: Boeing

Boeing är ett av flera företag som håller på att ta fram prototyper av en boendemodul. Bild: Boeing

Vägen till månen

Den nya eran av utforskning i området kring månen kommer att kicka igång med Nasa:s planerade uppdrag Exploration Mission-1. Denna obemannade testflygning blir den första uppskjutningen av rymdfarkosten Orion med Nasa:s nya bärraket SLS (space launch system), som kommer att bli den mest kraftfulla raket som byggts.

Efter uppskjutningen till jordens omloppsbana, som är planerad till 2019, kommer det översta raketsteget att tändas och skicka iväg farkosten mot månen. I samband med att den flyger förbi månen kommer rymdfarkosten sedan att utnyttja månens gravitation för att öka hastigheten och slunga sig ytterligare 70 000 kilometer ut från månen, vilket tar den nästan en halv miljon kilometer från jorden. Till sist kommer den därefter att flyga förbi månen en gång till innan den återvänder till jorden. Totalt kommer resan att ta ungefär 20 dagar och sluta med ett plask i Stilla havet.

Genom att demonstrera att SLS och Orion fungerar säkert ska detta första uppdrag bana väg för framtida bemannade uppdrag, som under 2020-talet kommer att leverera Deep Space Gateways olika delar till månen och sätta ihop rymdstationen.

– Möjligheten att skjuta upp människor och last samtidigt med SLS skulle göra det möjligt för oss att montera ihop portalen med fyra uppskjutningar under det tidiga 2020-talet, säger Pete McGrath från Boeing, som hjälper Nasa med utvecklingen av SLS.

Rymdskeppet Deep Space Transport är nästa steg när Deep Space Gateway är på plats vid månen. Rymdstationen kommer att fungera som hemmahamn för Deep Space Transport som ska ta astronauter till Mars och andra destinationer bortom månen. Bild: Boeing

Rymdskeppet Deep Space Transport är nästa steg när Deep Space Gateway är på plats vid månen. Rymdstationen kommer att fungera som hemmahamn för Deep Space Transport som ska ta astronauter till Mars och andra destinationer bortom månen. Bild: Boeing

Interplanetärt rymdskepp

När Deep Space Gateway är på plats blir nästa steg ett rymdskepp som astronauterna kan använda för att lämna stationen och ge sig ut på långvariga uppdrag bortom månen. Detta transportskepp, som går under namnet Deep Space Transport, kommer att vara en återanvändbar farkost som är speciellt designad för bemannade uppdrag till destinationer som Mars.

Tanken är också att det ska vara utrustat med en landare för expeditioner till ytan.

När Deep Space Transport har tagit en besättning till en fjärran destination och återvänt till Deep Space Gateway så servas farkosten för att skickas ut på nya äventyr.

Precis som rymdstationen kommer rymdskeppet att ha en boendemodul som skyddar besättningen mot den ogästvänliga miljön i yttre rymden och en kraftfull soldriven elektrisk raketmotor.
Redan nu planeras ett bemannat uppdrag som ska ske i slutet av 2020-talet och vara i ett år. Under detta uppdrag kommer rymdskeppet att hålla sig i närheten av månen för att bekräfta att det är redo att lämna nästet och visa att uppdrag till mer avlägsna destinationer i solsystemet kan genomföras på ett säkert sätt utan att vara beroende av assistans från jorden. 

Det dröjer många år innan det är dags för att ge sig iväg mot Mars, men med Deep Space Gateway tas i alla fall ett första steg. Bild: Nasa

Det dröjer många år innan det är dags för att ge sig iväg mot Mars, men med Deep Space Gateway tas i alla fall ett första steg. Bild: Nasa

Fakta: 
SLS och Orion
Rymdfarkosten Orion har plats för fyra passagerare och det vatten, syre och andra förnödenheter de behöver under resan. Då farkosten är dockad vid Deep Space Gateway kommer den att kunna fungera som stationens kommandobrygga. Bild: Nasa[/Fakta]

Rymdfarkosten Orion har plats för fyra passagerare och det vatten, syre och andra förnödenheter de behöver under resan. Då farkosten är dockad vid Deep Space Gateway kommer den att kunna fungera som stationens kommandobrygga. Bild: Nasa[/Fakta]

Bärraketen SLS (Space Launch System), som ska användas för att transportera rymdstationen Deep Space Gateway till sin omloppsbana kring månen, blir världens mest kraftfulla raket. I sin ursprungliga version kommer SLS att kunna lyfta en last på 70 ton, vilket är mer än dubbelt så mycket än någon annan raket som används idag. Detta kommer sedan att följas upp med en förbättrad version som kan lyfta hela 130 ton, vilket är mer än någon tidigare, nuvarande eller annan planerad raket.

SLS kommer att kunna konfigureras både för uppskjutning av ren last och för bemannade uppskjutningar, där raketen förutom last bär med sig rymdfarkosten Orion. Orion - som har plats för fyra passagerare och det vatten, syre och andra förnödenheter de behöver under resan - kommer att användas för att transportera de astronauter som sätter ihop och bemannar Deep Space Gateway. Inledningsvis kommer rymdfarkosten dessutom att fungera som Deep Space Gateways kommandobrygga medan den är dockad vid stationen.

Strålskydd
Strålskyddsvästen AstroRad skulle kunna bidra till att motverka effekterna av den strålning som astronauterna ombord på Deep Space Gateway kommer att utsätts för. Bild: StemRad Ltd

Strålskyddsvästen AstroRad skulle kunna bidra till att motverka effekterna av den strålning som astronauterna ombord på Deep Space Gateway kommer att utsätts för. Bild: StemRad Ltd

En av de stora utmaningarna med Deep Space Gateway och andra bemannade uppdrag bortom den relativa tryggheten i jordens omloppsbana är att skydda astronauterna från skadlig strålning från solen och kosmiska källor.

 

För att hjälpa till att motverka effekterna av den strålning som astronauter utsätts för i rymden har det israeliska företaget StemRad i samarbete med amerikanska Lockheed Martin tagit fram strålskyddsvästen AstroRad. Den skräddarsys för varje enskild astronaut och är utformad för att skydda viktiga organ och stamceller. Lättviktsvästen kommer enligt företaget att testas under rymdfarkosten Orions första, obemannade resa till månen.

 

Nasa har också planer på att förse rymdfarkosten Orion med ett strålsäkert skyddsrum, dit astronauterna ombord på Deep Space Gateway kan retirera vid till exempel en solstorm.

Material från
Allt om Vetenskap nr 2 - 2018

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter