Stjärnorna inom räckhåll

av Keith Hindley Forum 1987-18, sida 06-08, 19.11.1987

Taggar: Teman: kapplöpningen

Att skörda solenero (I) Stjärnorn inom räckhåll

Den massiva raketen Energia är juvelen i Sovjetunionens krona. På dess rygg rider det sovjetiska hoppet om att kunna bygga up | ett ekonomiskt imperium i rymden. Keith Hindley uppskattar i denna artikel raketens egenskaper och potential.

en femtonde maj i år avfyrades en D raket vid det sovjetiska rymdkomplexet i Tjuratam på den kazakhstanska slätten. Raketen var inledningen till en ny era i exploateringen av rymden — en era till vilken Sovjetunionen ensamt har den teknologiska nyckeln. Raketen Energia, som onstruerats för att ta med sig last som är nio gånger så tung som amerikanska rymdskytteln kan ta, kan skära ned kostnaderna för uppskjutning med en faktor över tio. Inbesparingar på denna nivå kan innebära, att projekt av ovärderlig industriell och politisk betydelse, som tidigare liknade science iction, nu kan bli ekonomiskt attraktiva. Av expertutlåtanden om fotografier av den nya raketen är det möjligt att dra klara slutsatser om dess sannolika prestanda. Nästan 70 meter hög utklassar den alla tonventionella raketer i väst. Endast det europeiska rymdplanet Hotol (horizontal takeoff and landing) — i vilket Storbritanniens andel nu är i riskzonen — och det amerikanska rymdflygplanet, som kan realiseras örst om 30 år, erbjuder jämförbar kostnadseffektivitet. Hotol, som kanske flyger redan 1998, kan ta en last på bara åtta ton, medan den maximala potentiella lasten som Energia kan ta är 270 ton.

Återanvändningen central

Alla de tre farkosterna är ekonomiska genom att de kan användas på nytt. Rymdskytteln som anses vara återanvändningsfilosofins föregångare, är återanvändbar endast delvis. Den gör av med element som är värda miljoner USD under varje flygning.

Men Energia konstruerades speciellt för att bli billig, och för att det skulle vara lätt att återställa och återanvända alla dess delar. Studier som gjorts av Commercial Space Technologies, den ledande rymdkonsulten i Storbritannien, antyder att Energia redan under sin första flygning hade lägre kostnader per ton än den amerikanska rymdskytteln (13 000 USD per kg) för att placera material i bana runt jorden. Efter 20 års användning kan uppskjutningskostnaderna för Energias del sjunka så lågt som till 170 dollar per kg.

Rymdflygningsingenjör Alan Bond vid CST, som skapade raketmotorn för Hotolfarkosten, hyser aktning för Energia.

— Sedan uppskjutningen av den första sputniken år 1957, har alla raketer och motorer som utvecklats i Sovjetunionen varit state-ofthe-art och längre utvecklade än alla andra raketer i världen, säger Alan Bond.

Han avfärdar påståenden i väst om att sovjetisk teknologi på detta område är efterapning eller low+tech.

— Alltid när Sovjetunionen har tagit en ny raket i bruk, har konstruktionen varit deras egen. De tittar på allt vad vi gör, men tillsvidare har ingenting de sett inverkat på deras egen linje för raketutveckling, säger Bond.

18/1987 PORUN

Högeffektiva raketmotorer

Energia består av en central kärna omgiven av fyra till åtta startraketer, som vanligen kallas strap-ons. Själva kärnan har fyra effektiva motorer med flytande väte/flytande syre, som enligt CST är mycket mera avancerade än motorerna på den amerikanska rymdskytteln. Varje strap-on har en jättelik motor som förbränner flygbensin och flytande syre med 800 tons drivkraft, och är de starkaste raketmotorerna baserade på flytande bränsle som någonsin byggts. Raketmotorn för lasten, som arbetar i färdens sista skede före banan runt jorden, fungerade inte uncer första flygningen, men

STARTRAKETEN SOM SKJUTER UPP ETT RYMDIMPERIU återanvändbara startraketern (Last: 60—90 ton)

Energia-raketerna utgör en stark potential och Yexibel familj rymdraketer, därför att de kan återställas och återanvändas. Strap-on-startaketerna och kärnsteget kan tankas och åter användas upp till 50 gånger.

Versionen med fyra startraketer testades I ”naj och samma raket väntas skjuta upp den sovjetiska rymdskytteln inom ett år. Versiosen med sex startraketer år den verkliga ar betshästen, som väntas bli tagen I bruk inom två eller tre år Superraketen för stora laster som följer i mitten av 1990-talet kommer att användas för ati placera jättelika laboratorier och fabriker i bana runt jorden.

FÖRUN, 18/198 själva Energia, med kärna och startraketer, fungerade perfekt. Strap-on-motorerna har strömlinjeformade lådor som är tillräckligt stora att rymma en hel buss. Man tror att de innehåller utrustning för att återställa raketen. När startraketerna faller ner i atmosfären, bromsas de troligen upp av fallskärmar tillräckligt mycket för att de skall kunna fälla ut uppblåsbara vingar, paravingar, som tillåter dem glida nedåt under kontroll av en autopilot för att sedan landa på bromsbanor som tydligt kan iakttas på fotografier. Världens största lastflygplan, Antonov124, kan tänkas vara utvecklat som en del av programmet för att hämta strap-on-motorerna till återanvändning snabbt och billigt.

ast i bana (till 300 kilometers h an i bana (190 kilometer)

Radiostyrd landning

Antonov 12 transporterar alla startraketer tillbaka till base

Landning på bromsbanor

Det togs i bruk just när testerna på strapon-motorerna vidtog, och motorerna ryms nätt och och jämt, en och en, i planets rymliga innandöme.

Den tomma Energia-kärnan i bana runt jorden passerar direkt över Tjuratam fyra och tre kvarts timmar efter uppskjutningen och kan återinträda i atmosfären för att landa mjukt med hjälp av fjärrkontroll. Efter att ha tömts på bränsle har den samma densitet som en plastflaska för läskedrycker och kan med lätthet förstärkas i nosen för att motstå hettan vid återinträdet.

Även rymdskyttel

I sitt utförande med fyra startraketer kommer Energia också att skjuta upp den sovjetiska rymdskytteln. Denna farkost påminner om den amerikanska skytteln, men den behöver inte huvudmotorer, eftersom dessa finns på Energia. Viktinbesparingen som erhålls på detta sätt fördubblar skyttelns nyttolast och farkosten klarar sig med små jetmotorer som kan kopplas på efter återinträdet i atmosfären.

Versioner av Energia med sex eller åtta strap-on-startraketer är ännu effektivare. Utförandet med sex startraketer är förmodligen den mest kostnadseffektiva versionen. Den jättelika versionen med åtta startraketer är reserverad för uppskjutning av stora enstaka föremål som laboratorie- eller fabriksmoduler som väger mer än 250 ton.

Huvudfunktionen för skytteln är en annan än för den amerikanska motsvarigheten. Den kommer att koncentreras till bemannade rymdfärder där det är nödvändigt med rymdpromenader. Den kan även användas till att hämta ner stora forskningsmoduler, tomma bränsletankar och enheter av rymdstationer till jorden för service och återanvändning, och till att transportera specialutbildade byggnadsarbetare upp i bana för att testa anpassningen till viktlösheten.

Flexibiliteten ge oanade möjligheter Strap-on-startraketerna kan användas som kraftfulla raketer för den lilla sovjetiska rymdskytteln som enligt rykten håller på att utvecklas. Den kan transportera manskap på upp till sex personer till och från stationer i bana runt jorden. Modeller av skytteln nerskalade till en tredjedel testades under åren 1982—85.

Den stora flexibiliteten hos Energia ger oanade möjligheter. Raketen utgör den felande länken i den sovjetiska utrustningen och den höjer den övriga teknikens potential betydlig. Den kan skjuta upp en Mirrymdstation till 35 900 kilometers höjd, där en satellit kan sväva omkring i evighet över en punkt i sin geostationära bana. Idealiskt för övervakning.

Energia gör det även möjligt för Sovjetunionen att använda utrustning som utvecklades för det nu åsidosatta månpro vän forts från föreg sid grammet från 1960-talet. Den ger de sovjetiska rymdexperterna potential att genomföra en serie månlandningar av Apollo-typ när som helst eller att placera en Mirstation i bana kring månen. De har redan tillgång till ”rymdbogserare” — andra och tredje steget av Proton-raketen — för att flytta laster mellan en låg bana runt jorden, en hopsättningsbana på 300 kilometers höjd eller en geostationär bana.

Mars hägrar

En bemannad förbiflygning till Mars eller dess månar Phobos och Deimos kan genomföras redan så tidigt som mitten av 1990-talet. En Mir-station i bana runt Mars som yttersta bas kunde fungera som stödpunkt för bemanningen på förbiflygningar och hjälpa till att bygga upp tillräckliga erfarenheter för att genomföra en landning på Mars redan år 2005. Bemannade färder till mål bortom Mars, till asteroiderna eller till Jupiters och Saturnus månar, kunde bli möjlig att genomföra, speciellt om kärnan i Energia kunde få bränslepåfyllning i bana på låg höjd över jorden.

Men det är inte på rymdutforskningens område som Energia har sin största betydelse, det viktiga är de utsikter farkosten öppnar att tämja rymdens verkliga ekonomiska potential. Det faktum, att Sovjetunionen har försett sig med ett sådant instrument till utvecklingskostnader uppskattade till 30 miljarder USD, är det säkraste tecknet på hur allvarligt de tar på saken.

Baskoncepten bakom dessa projekt ä inte nya. Man kände till dem i väst för tjugo år sedan, med de fick aldrig någon allvarlig uppföljning från NASA:s sida, därför att finansiering inte stod att få.

I början av 1970-talet, när världen bekymrade sig för det som Romklubben kallade ”tillväxtens gränser", blev fruktan för nedsmutsningen och uttömningen av jordens resurser inspirationen till stort intresse för alternativa energikällor. När krisen sedermera såg ut att bii ett mindre angeläget ärende, sjönk intresset i väst. Men Sovjetunionens satsningar på att industrialisera rymden, som kördes igång vid samma tidpunkt, har bara accelererat.

Rymdkraftsatellite för tusentals megawat År 1968 föreslog den amerikanska vetenskapsmannen Peter Glaser att jättelika hopsättningar av solceller, många kilometer i diameter, skulle utnyttjas för att konvertera solljus till elektricitet uppe i rymden. Dessa ”ryrmdkraftsatelliter” på 5000 megawatt skulle sända ner sin energi till marken via väldiga — mikrovågsstrålar. Amerikanska rymdflygstyrelsen NASA skisserade upp förslag till pilottester med rymdkraftsatelliter. Men just då släppte energipaniken struptaget, och projektet lades på hyllan. Under tiden började stora sovjetiska forskningsprojekt som startades år 1975 finslipa Glasers förslag. Man övergav snabbt mikrovågsalternativet som rmetod för att transportera energin ner till markytan och gick i stället in för infraröd laserstrålning. Genom att arbeta med 500 MW i stället för Glasers 5 000 MW kunde man dra Mars fotograferad från amerikanska Viking 2 på en höjd av 400 000 k i augusti 1976. De fyra mörka fläckarna är jättelika vulkaner i Tharsis regionen.

matiskt sänka kostnaderna för behövligt startkapital, som hade skrämt de amerikanska planerarna.

Nu är man i Sovjetunionen fast besluten att dra nytta av årtionden av tålmodigt arbete, och det medges öppet av dem själva. Ett sammandrag av hela planen upplästes för två år sedan vid International Astronautical Federations möte i Stockholm, där ett team som leddes av akademiker Sergej Sark sjan, en ledande sovjetisk ekonomist, diskuterade ”Socioekonomisk nytta i samband med användning av rymakraft och energisystem”. När en talare hade gått igenom ett långt tekniskt anförande fyllt av matematisk analys, frågade Alan Bond: ”Är er studie bara en akademisk övning, eller har ni verkligen ett rymdprogram?” Den sovjetiska delegationen kröp ihop och viskade i flera minuter. Deras talesman riktade sig direkt till Glaser, vetenskapsmannen som först lanserade konceptet, och som bättre än någon annan närvarande kunde förstå meddelandets stora betydelse. ”Vi har följt med era studier I väst, och vi håller med er i era huvudsakliga slutsatser”, sade talesmannen. “Vi har verkligen ett program, och de första elementen ingår i den nuvarande femårsplanen. I sinom tid kommer vi att erbjuda väst samarbete.”

Därefter slog den sovjetiska delegationen ihop sina foldrar och avlägsnade sig. De hade framfört sitt budskap.

Keith Hindley 9

Keith Hindley analyserade i Forum 17/87

Sovjets satsningar på industrialisering av rymden.

Mars måne Phobos fotograferad av Viking Orbiter 1 på en höjd av 1 20 km i februari 1977. Bilden visar norra ”halvklotet”.