Romraketter mister futten

Nesten 50 år etter Sputnik drives romfart fortsatt av samme type raketter. Forskere planlegger ionemotorer, plasmabobler og solseil - men når får vi brutt lysmuren?

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

"SMART-1 sin ionemotor. (Foto: ESA)"
"SMART-1 sin ionemotor. (Foto: ESA)"

Rakettmotorer med flytende drivstoff ble oppfunnet i 1926, skjøt opp satellitter i 1957, Apollo-astronauter i 1969, Mars-sonder i 2002 og er fortsatt i fullt driv.

Men kjemiske raketter er både dyre og trege. De må frakte med seg alt drivstoff pluss oksygen til å antenne det, ved full kraft brennes alt vekk i løpet av minutter, og bare en liten del av drivstoffet blir utnyttet i selve framdriften.

- Ikke praktisk

NASAs Mars-rovere og den europeiske Mars Express brukte et halvt år på å komme seg til naboplaneten - selv om den nå er spesielt nær Jorda. Cassini-sonden til Saturn kommer omsider fram nå til sommeren etter sju år, og trengte to ekstrarunder rundt Jorda og Venus for å få opp farten.

- Konvensjonelle raketter og drivstoff er simpelthen ikke praktisk ettersom vi når lenger ut i verdensrommet, kommenterte nylig Sean O’Keefe, administrerende direktør i den amerikanske romfartsadministrasjonen NASA.

Et av de store hindrene for langtrekkende romferder er å finne raske og effektive måter å forflytte seg på.

Ionemotor

Den mest sannsynlige løsningen er elektrisk framdrift - spesielt ionemotorer. En ionemotor kan gå uten stans i årevis, og er ti ganger mer effektiv enn en kjemisk rakettmotor. Xenonatomer akselereres i et elektrisk felt og skyves ut som ioner.

Selv om kraften fra ionestrømmen ikke ville føles mer enn trykket du kjenner fra et stykke papir liggende på håndflaten, sprutes ionene ut mye raskere enn utblåsningen fra kjemiske raketter. Både den amerikanske og den europeiske romfartsorganisasjonen tester romsonder med ionemotor.

- Teknologi som ionedrift er avgjørende for å kutte ned på tiden det tar å gjennomføre en romferd og dermed redusere kostnader, sier Les Johnson, sjef for NASAs “In-Space Propulsion”-program for ny framdriftsteknologi.

Atomkraftige romsonder

For å skaffe strøm til ionemotoren brukes solcellepaneler eller (der sola blir for svak) kjernefysiske løsninger som radioisotoper.

Etter at det er blitt politisk mulig å putte større atomreaktorer i romfartøyer, utforsker NASA nå mulighetene for lengre og mer kraftkrevende romferder.

I tillegg til raskere framdrift vil mer strøm fra reaktorer gjøre det mulig med kraftigere vitenskapelige instrumenter på romsondene.

Lenge til atomraketter

"Erik Tandberg."
"Erik Tandberg."

Men når kan vi få rent atomdrevne rakettmotorer, som bruker atomkraft direkte til framdriften og ikke til elektrisk drift? Ikke på en stund ennå, tror sivilingeniør Erik Tandberg ved Norsk Romsenter.

- Termiske atomrakettmotorer, for eksempel med fusjonsreaktor, kommer et godt stykke inn i framtiden, spår han.

Først må teknologien bli avansert nok. Og det blir lite aktuelt å bruke slike raketter fra jordoverflaten, på grunn av faren for radioaktive ulykker hvis noe går galt.

Seilskuter i rommet

En mer romantisk og miljøvennlig drøm er seildrevne romskip som drives av “solvind”, strømmen av fotoner fra Sola.

Framskritt i materialteknologi gjør det mulig å lage stadig sterkere og tynnere stoff, så solseil kan etterhvert bli en mulighet. Fordelen med denne metoden er at man slipper å dra på drivstoff underveis.

Et annet forslag er “plasmaseil”, der en stor elektromagnetisk kapsel dannes rundt romskipet. Når ioniserte partikler fra sola treffer denne plasmaboblen skyves romskipet avgårde. Hvis slike plasmaseil fungerer, vil de kunne halvere reisetiden til de ytre planetene. Også “lysseil” drevet av laserstråler kan bli en mulighet.

Luftbremsing

Alternativer som begrenser bruken av drivstoff er også aktuelle, for eksempel luftbremsing. Når en romsonde bremser ned for å gå inn i bane rundt en planet, brenner rakettmotoren store mengder drivstoff.

Da Mars Express nådde Mars ved juletider, måtte den fyre raketten i 37 minutter. Men hvis romskipet styres gjennom planetens atmosfære kan det bremses ned til banehastighet raskere og billigere.

Satelitt med kjempesleng

En original idé går ut på å bruke en satelitt med en lang snor til å “slenge” nyttelast i lave baner lenger ut i rommet.

Den roterende satelitten fanger opp lasten og hiver den høyere opp ved å bruke sin egenbevegelse, på samme måte som en isdanser drar med seg partneren i en piskesnert-effekt. Kanskje metoden også kan brukes til å slenge romskip til Månen eller Mars.

Kjemiske raketter for tunge løft

Selv om kjemiske rakettsystemer kan være på vei ut for romsonder, er de fortsatt nyttige på jorda, påpeker Tandberg.

- I motsetning til elektriske rakettmotorer som kun kan brukes i rommet, trenger man kjemiske raketter for å ta de tunge løftene opp fra jorda, sier han.

Det eksperimenteres med å gjøre kjemiske raketter mer effektive, med høyere kammertrykk, bedre utnyttelse av drivstoffet og ulike typer drivstoff.

Men fortsatt venter stjernene

Når vi med tid og stunder vil ta turen ut av nabolaget til andre stjernesystemer, spiller det mindre rolle om vi bruker raketter, seil eller snorer.

De enorme avstandene gjør selv lyset til en sinke - det bruker over fire år til Alpha Centauri, den nærmeste stjernen. Med dagens raketter ville turen tatt over 900 000 år og brukt ufattelige mengder med drivstoff.

Umulig lysmur

- Det er så kolossale avstander at vi i hvert fall må opp i ganske høye prosenter av lyshastigheten, sier Erik Tandberg.

- Men fysikken vi har nå forteller oss at vi ikke kan nå lyshastighet.

Skal vi klare å bryte lysmuren , må vi først lure oss forbi Einsteins relativitetsteori og få en helt ny forståelse av tid og rom. Like greit å vente med å bestille den stjernebilletten…

Powered by Labrador CMS