Til Mars i atomrakett

Framtidsplanene til romfartsgründeren Elon Musk lyder som en science-fiction-roman fra 1950-tallet. Men atomraketter kan gi raskere bemannede ferder til Den røde planet.

Publisert
NASA-illustrasjon fra 1963 av bemannet marsferd
NASA-illustrasjon fra 1963 av bemannet marsferd

Atomraketter kan korte reisetiden til Mars ned til rundt et halvt år, ifølge Tom Markusic. Han leder utviklingen av raketter i firmaet SpaceX, som skal frakte utstyr og astronauter til den internasjonale romstasjonen i framtida.

- Mars er det ultimate målet til SpaceX, sa Markusic på en romfartskonferanse sommeren 2010. Han mente at raketter drevet med atomreaktorer, såkalte termisk nukleære motorer, er nødvendige for interplanetariske reiser.

Gjenoppliver atomplaner

Nylig har lederen av SpaceX, Elon Musk, gjentatt disse planene.

- Vi skal reise hele veien til Mars. I beste fall om 10 år, i verste fall om 15 til 20 år, sa han i et videointervju på nettsidene til Wall Street Journal fra 22. april.

For å klare dette, ønsker SpaceX at den amerikanske regjeringen skal gjenopplive planene om en atomrakett.

På 1960-tallet utviklet NASA og den amerikanske atomenergikommisjonen i samarbeid en slik rakett, kalt NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application).

NERVA ble prøvekjørt i flere omganger i 1966 på testområdet i Nevada der også USAs første atombombe ble sprengt i 1945.

En reaktor går varm og eksploderer i et kontrollert sikkerhetseksperiment i Nevada på 1960-tallet. Denne reaktoren skulle brukes i atomrakettmotoren NERVA. (Foto: NASA)
En reaktor går varm og eksploderer i et kontrollert sikkerhetseksperiment i Nevada på 1960-tallet. Denne reaktoren skulle brukes i atomrakettmotoren NERVA. (Foto: NASA)

Skrinlagt på grunn av pengemangel

Utviklingen av motoren var kommet langt, og NASA la planer for en bemannet marsferd i 1978 og en månebase i 1981.

Til disse prosjektene skulle en atomdrevet ”slepebåt i rommet” utvikles. Den skulle dra romskip og forsyninger fra en lav jordbane og til forsyningsbaser i bane rundt månen og Mars.

NASA hadde også planer om en videreutviklet Saturn-V månerakett med et atomdrevet tredje trinn, kalt RIFT. Men alle disse omfattende planene ble skrinlagt i 1972 på grunn av skrumpende bevilgninger til romfart.

Dobbelt så effektive

- Nukleær termiske motorer er omtrent dobbelt så effektive som tilsvarende tradisjonelle rakettmotorer, sier Erik Tandberg fra Norsk romsenter.

Dette skyldes to forhold. Den første skyldes at en vanlig rakett må bære med seg omtrent dobbelt så mye drivstoff som en atomrakett.

Raketten er bygget for å virke i det lufttomme verdensrommet. Der er det ikke noe oksygen som brenselet kan brenne i, som i en jetmotor på et fly.

Derfor må raketten ha med seg oksygen i form av et oksydasjonsmiddel. Det veier ekstra, og reduserer nyttelasten som raketten kan ta med seg tilsvarende.

Oksydasjonsmiddelet kan sløyfes

NERVA-motoren. (Figur: NASA)
NERVA-motoren. (Figur: NASA)

I atomraketten blir ikke varmen laget ved forbrenning. Oksydasjonsmiddelet kan sløyfes. Isteden varmer atomreaktoren opp et drivmedium, for eksempel hydrogen.

En atomreaktor kan utvikle mye mer varmeenergi i forhold til vekten enn i en tradisjonell rakettmotor med kjemisk forbrenning.

Den sterkere varmen får drivmediet til å utvide seg enda raskere, og forlate rakettdysen med enda større hastighet. Dette betyr at motoren blir enda mer effektiv, målt med såkalt spesifikk impuls.

Til Mars på et halvt år

SpaceX har ifølge nettstedet til magasinet Aviation Week gjort beregninger som viser at hele 15 tradisjonelle kjemiske motorer måtte til for å erstatte to atommotorer i en bemannet marsferd på et halvt år.

Og tiden er kritisk, fordi selve reisen er belastende for menneskekroppen. Vektløsheten påvirker stoffskiftet, slik at blant annet beinsubstans og muskler brytes ned. I tillegg kan utbrudd på sola gi astronautene skader som fra radioaktiv stråling.

- Jo kortere ferd, desto mindre psykiske belastninger blir også mannskapene utsatt for, sier Erik Tandberg.

SpaceX har også foreslått at en flåte på 10 ubemannede lastefartøyer kan gå i skytteltrafikk mellom jorda og Mars, med soldrevne rakettmotorer. I slike motorer konsentreres sollyset med speil, slik at det varmer opp drivmediet.

Disse soldrevne slepefartøyene vil ifølge Aviation Week kunne trekke fire tonn last fram og tilbake mellom jorda og Mars på 390 dager.

Til Jupiter med atomkraft

Planene om atomraketter fikk en kort renessanse i USA i 2003. Prometheus-prosjektet planla å bruke atomdrevne raketter for å sende romsonder til Jupiters måner.

Her skulle to teknologier utnyttes. Den ene var nukleær termiske motorer, hvor drivmediet varmes opp av en reaktor.

Den andre var nukleær elektriske motorer, hvor varmen fra et radioaktivt stoff skulle brukes til å lage elektrisitet, som igjen skulle sette fart i drivmediet.

Men renessansen endte i tidlig død. Prosjektet ble strupet av manglende bevilgninger allerede to år senere, i 2005.

Prometheus I, som var planlagt sendt til Jupiters måner ved hjelp av en atomrakett. Planene ble skrinlagt i 2005. (Illustrasjon: NASA)
Prometheus I, som var planlagt sendt til Jupiters måner ved hjelp av en atomrakett. Planene ble skrinlagt i 2005. (Illustrasjon: NASA)

Noe skjer

- Det har vært umulig å foreslå kjernekraft i rakettmotorer i mange år, på grunn av risikoen hvis noe skulle gå galt under oppskytningen, og det radioaktive stoffet kom på avveier, forteller Erik Tandberg.

- Slike rakettmotorer vil uansett ikke være aktuelle i raketter som starter fra jorda. De vil bare bli brukt i romskip som settes sammen i jordbane for ferder videre ut, understreker Tandberg.

- Det radioaktive kjernebrenselet vil måtte pakkes godt inn, slik at det vil være trygt innkapslet ved et havari, fortsetter han.

- Amerikanske myndigheter har holdt en veldig lav profil i mange år. Men nå ser det ut til at det skjer noe under overflaten, som det kan komme noe ut av, sier Tandberg.

Russisk renessanse

Også russerne er i ferd med å gjenopplive skrinlagte prosjekter for atomraketter.

- Det russiske Roskosmos, i samarbeid med det russiske atomenergibyrået Rosatom, tok initiativet til en internasjonal konferanse om temaet, forteller Tandberg.

- Det virker som om det bevisst holdes en lav profil rundt disse møtene, med den japanske atomulykken ferskt i minne og tjuefem år siden Tsjernobyl, sier han.

Tandberg har ennå ikke fått noen bekreftelse på at møtene faktisk har funnet sted.

- Russerne har sagt at de skal ha klar en termisk nukleær motor i 2012, til en pris av rundt 600 millioner dollar. Det er derfor Russland som i denne omgang har tatt initiativet til det som nå skjer, sier Erik Tandberg.

Også Tom Markusic fra SpaceX foreslår samarbeid med russerne.

- Det kunne virke fornuftig å la russerne lede utviklingen, sa han i fjor sommer ifølge Aviation Weekly.

Men er disse planene fra SpaceX bare vidløftige drømmer fra gründeren Egon Musk, en multimilliardær som nå sprøyter formuen han tjente på betalingstjenesten PayPal inn i romfart?

Oppsiktsvekkende suksess

Obama og SpaceX-gründer Elon Musk på Cape Canaveral 15.april 2010. (Foto: NASA)
Obama og SpaceX-gründer Elon Musk på Cape Canaveral 15.april 2010. (Foto: NASA)

- Egon Musk er en interessant type. Den ubemannede oppskytningen av romskipet Dragon med raketten Falcon-9 i desember i fjor var nesten oppsiktsvekkende vellykket, kommenterer Tandberg.

- SpaceX har derfor god støtte av NASA. SpaceX regner med å sende opp forsyninger til den internasjonale romstasjonen allerede neste år, hvis Russland tilater.

- Russerne krever nemlig flere prøveresultater og opplysninger om romfartøyet Dragon før de tillater at det tilkobles romstasjonen, sier Tandberg.

Og SpaceX er i gang med å utvikle neste generasjon Falcon-rakett, den såkalte Falcon Heavy.

- Denne vil kunne frakte 53 tonn til lav jordbane. Dette er vesentlig mer enn europeernes Ariane-5 og amerikanernes Delta 4 Heavy. Bæreraketten er den kraftigste siden Saturn V, som fraktet mennesker til månen, sier Erik Tandberg.

- Jeg tror vi vil sende våre første mennesker opp i rommet om tre år, sa Elon Musk i videointervjuet til Wall Street Journal.

Shippingselskap i rommet

Falcon Heavy skal etter planen testflys i 2013.

- Jeg ville like å se en selvforsynt base på Mars. Vi vil gjerne være som shippingselskapene som fraktet kolonistene fra Europa over til Amerika, fortsatte Musk i videointervjuet.

- Vi vil være de som gjør det mulig å frakte folk og last til andre planeter, og så er det opp til folk om de har lyst til å reise, sa Musk.

Lenker:

Nettsidene til SpaceX

Videointervju med Elon Musk på nettsidene til Wall Street Journal.
(Mesteparten av intervjuet handler om elbilen Tesla, som Musk også leder utviklingen av. Slutten av intervjuet handler om Mars-planene.)

Artikkel om framtidsplanene til SpaceX, Aviation Week 9. august 2010