Lågprisresor till Mars

Att resa till Mars är ännu bara en dröm och många hinder ska övervinnas innan vi är där. Många tvivlar också på att vi någonsin når målet.
Det gör emellertid inte superentreprenören Elon Musk. För att göra det möjligt att kolonisera den röda planeten vill han utveckla ett effektivt interplanetärt transportsystem och skära i kostnaderna så mycket att en enkelbiljett blir överkomlig också för medelinkomsttagaren.

För ett år sedan presenterade Elon Musk – mannen bakom rymdföretaget SpaceX, elbilen Tesla och en del annat – sina minst sagt ambitiösa planer på hur människan ska ­kunna kolonisera Mars. Det var i ett tal som flitigt citerades och skrevs om, men någon mer utvecklad färdplan på papper presenterade han inte. Nu har han dock gjort det i en artikel som publicerats i tidskriften New Space.

”Jag vill få Mars att verka möjligt. Få det att framstå som något vi kan uppnå i vår egen livstid,” skriver han bland annat.

Och den enda vägen för att få tillräckligt många människor intresserade av att starta en första koloni på Mars är att kraftfullt skära i kostnaderna, menar Musk.

Priset på en enkelbiljett får inte överstiga priset på ett enkelt hus på den amerikanska bostads­marknaden, anser han. Det vill säga omkring 200 000 dollar. Det skulle göra biljetten överkomlig också för en äventyrligt sinnad medel­inkomsttagare och då skulle man kunna locka pionjärer till detta mänsklighetens kanske mest omvälvande projekt.

Det första som måste till är förstås billiga och effektiva rymdfarkoster. I Musks projekt ITS (Interplanetary Transport System) ingår bland annat en återanvändbar rymdfarkost med 42 metandrivna Raptormotorer. Det gör den till den kraftfullaste raketen i historien, och den klarar att lyfta 300 ton till låg omloppsbana. Nasas klassiska Saturn V-raket klarade som jämförelse av att ta 118 ton till samma höjd.

En första omfattande test av Raptormotorn gjordes i september 2016 och en första raket­uppskjutning är planerad till 2022. Som en förberedelse inför den tilltänkta Marsexpeditionen planerar SpaceX också att skjuta upp en Red Dragon-kapsel redan 2018, men då med den mer beprövade bärraketen Falcon Heavy försedd med Merlinmotorer. Företagets rymdkapsel Red ­Dragon är egentligen ersatt av en ny rymdfarkost, men olika tester kommer att utföras med SpaceX mer beprövade utrustning. Det ska också nämnas att Musks planer och schemat för när olika saker ska ske har en förmåga att snabbt förändras.

SpaceX Interplanetary Spaceship. Bild: SpaceX

SpaceX Interplanetary Spaceship. Bild: SpaceX

Dyra rymdresor

Tekniken finns och utvecklas, så inget hindrar att raketerna kan användas om några år. Förutom ekonomin. Kärnfrågan för Musk i dagsläget är därför finansieringen. Med rådande kostnadskalkyler kommer vi aldrig till Mars, säger han. ­Åtminstone inte inom en överskådlig framtid.

Nyckeln är därför att kapa kostnader. Detta sker genom att bygga hållbara raketer som kan färdas fram och tillbaka mellan jorden och Mars, samt att utveckla metoder för bränsletillverkning på vår grannplanet.

Med ITS-systemet ska inte bara bemannade resor till Mars kunna bli verklighet – andra delar av solsystemet ska också kunna besökas av människor. Som här där ITS-rymdskeppet befinner sig vid Saturnus. Bild: SpaceX

Med ITS-systemet ska inte bara bemannade resor till Mars kunna bli verklighet – andra delar av solsystemet ska också kunna besökas av människor. Som här där ITS-rymdskeppet befinner sig vid Saturnus. Bild: SpaceX

I dagsläget kan man inte ta sig till Mars ens för en oändlig summa pengar, menar Musk. ­Använder man traditionell teknik i stil med Apolloprogrammet hamnar en optimistisk kostnadskalkyl på omkring tio miljarder dollar – per person. Men svårigheterna med den gamla rymdfartstekniken är så stora att det egentligen inte finns någon övre gräns för vad det kan kosta.

Och det går inte att grunda en självförsörjande koloni långt där borta om biljettpriset är för högt. Därför måste man bygga raketer som kan återanvändas. Alla färdmedel – inklusive flyg, bilar, båtar, tåg och till och med häst och vagn – skulle bli för dyra om de bara användes en enda gång, och samma sak gäller rymdfarkoster. Med tillräckligt täta flighter kan till exempel ett flygbolag som amerikanska Southwest på sträckan mellan Los Angeles och Las Vegas tillhandahålla biljetter för facila 43 dollar, trots att planet kostat 90 miljoner dollar att bygga. Men hade det använts bara en gång så skulle priset ha hamnat på 500 000 ­dollar per person. Återanvändning är alltså en viktig faktor om vi vill bort från jorden i någon större skala.

SpaceX håller på att utveckla återanvändbara raketer. De har lyckats att sätta ner sin Falcon-9-raket flera gånger, bland annat på ”droneship”-plattan i havet.  Bild: SpaceX

SpaceX håller på att utveckla återanvändbara raketer. De har lyckats att sätta ner sin Falcon-9-raket flera gånger, bland annat på ”droneship”-plattan i havet. Bild: SpaceX

ITS-raketerna

ITS-raketen, som ska vara klar 2022, består av två steg. Det första, boostern, ska som tidigare sagts ha 42 kraftfulla Raptormotorer. Det andra steget är en hybrid av en raket och en rymdfarkost, inte helt olik Nasas gamla rymdfärjor men större och en betydligt modernare kolfiber­konstruktion. Den ska få nio Raptormotorer och kunna ta 450 ton last inklusive några passagerare till Mars från omloppsbana kring jorden.

En sådan lång resa kräver dock en hel del ­bränsle. Raptormotorerna drivs med metan och syre, och på jorden är det inga problem att tanka. Men Marsfarkosten kan inte skjutas upp med ­fulla tankar, utan upp till ytterligare fem uppskjutningar med bränsletankar till låg omloppsbana krävs för att fylla den. Bränsletankarna skjuts upp med boostern och kan återanvändas.

Idén är också att det ska gå att fylla på bränsle vid Mars och det är mer osäkert hur det ska gå till. Det finns visserligen metangas där, men i vilken omfattning är inte känt. Syre går att utvinna ur vatten, och ­enligt vad man vet så finns det ­ganska gott om is och vattenånga på vår ­grannplanet.

När den första ITS-farkosten ger sig iväg mot Mars kommer en stor del av lasten att vara utrustning för att utvinna bränsle där. Exakt hur det ska gå till kommer antagligen att ta några år att reda ut.

Boostern kommer att vara den kraftfullaste raket som någonsin utvecklats.  Bild: SpaceX

Boostern kommer att vara den kraftfullaste raket som någonsin utvecklats. Bild: SpaceX

En miljon människor på Mars

Elon Musks vision är att raketen i ett första steg skjuts upp, varefter boostern – det första steget –återvänder till jorden för att användas igen. Farkosten tankas sedan i låg omloppsbana av bränsle­tankar. Rymdskeppet startar sedan sin långa resa och när det är framme tankas det på plats för att återvända till jorden och hämta ny last. Sedan upprepas proceduren, likt en flyglinje nere på ­jorden.

En av ITS-projektets viktigaste beståndsdelar är återanvändbarhet. Här landar boostern för att fyllas på med bränsle och utföra nya uppdrag. Bild: SpaceX

En av ITS-projektets viktigaste beståndsdelar är återanvändbarhet. Här landar boostern för att fyllas på med bränsle och utföra nya uppdrag. Bild: SpaceX

Om det är möjligt att komma ner till de ­kostnader och biljettpriser som Musk föreställer sig, så har man då etablerat en reguljär förbindelse mellan planeterna. På längre sikt är målet att skapa en självförsörjande koloni på Mars och då krävs det att resorna är billiga. Drivmedlen – syre och metan – är inte speciellt dyra, även om det går åt enorma mängder. Och kan man återanvända raketer och rymdfarkoster på ett effektivt sätt så kan kostnaderna för rymdresor bli radikalt mycket lägre. Om de kan pressas ner så att en biljett till Mars inte kostar mer än en billig amerikansk villa kan bara framtiden svara på.

ITS-systemet är också tänkt att kunna användas för resor till andra planeter. Med de fyra huvudkomponenterna – raketboostern, rymdskeppet, tankskeppet och bränsleproduktion på destinationen – kan man enligt Musk ta sig närmast vart som helst.

Elon Musk målar upp en fascinerande framtidsbild med bränsledepåer i asteroidbältet ­mellan Mars och Jupiter, eller på en av Jupiters månar, och förväntar sig att många äventyrslystna pionjärer ska vara redo att ge sig av när priset är det rätta.

Fakta: 
ITS - Interplanetay Transport System

ITS utgörs av fyra olika delar som tillsammans ska göra rymdfärder betydligt billigare än idag. Inte bara resor till Mars kommer att bli möjliga, enligt Musk, utan också en fortsatt utforskning av solsystemet. Det finns till exempel flera ­intressanta månar kring Jupiter och Saturnus som många vill ta en närmare titt på.

De fyra komponenterna i ITS är:

• Raketer och rymdfarkost

Boostern, det första raketsteget, ska med sina 42 Raptormotorer kunna lyfta 300 ton last till låg omloppsbana. Ersätts rymdfarkosten (SpaceX Interplanetary Spaceship) med bränsletanksmodulen ITS Tanker kan den istället lyfta 380 ton bränsle. Det andra raketsteget är en hybrid som också består av en rymdfarkost. Den har nio Raptormotorer och bränsle nog för att ta sig till Mars. Med sina 50 meter i längd är den ungefär lika stor som Nasas gamla rymdfärjor, men kan ta betydligt mer last. Den ska ­byggas främst i kolfiber.

• Tankstationer i rymden

För längre rymdresor krävs det att rymdskeppet kan tankas i omloppsbana. Det skulle krävas enorma lyftraketer, betydligt större än ITS-boostern, för att lyfta ett fulltankat rymdskepp från jorden.

• Bränsleproduktion på destinationen

För att rymdskeppet ska kunna återvända till jorden måste det kunna tankas vid Mars. En av de första sakerna som transporteras dit måste alltså bli utrustning för att framställa bränsle. Eftersom farkosten återvänder utan last kommer det inte att gå åt lika mycket bränsle för hemresan men det är ändå en av de stora utmaningarna i projektet.

• Bränslet

Att välja rätt slags bränsle är en annan utmaning.

Det måste vara ett bränsle som går att tanka, inte kostar så mycket, ger tillräckligt med lyftkraft, är tillräckligt snällt mot motorerna så att de håller – och inte minst måste det gå att tillverka på Mars och andra platser i rymden. Valet föll därför på en blandning av flytande metan och syre.

Material från
Allt om Vetenskap nr 10 - 2017

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter