I dag tager turen syv måneder: Gamle atomraketter kan gøre Mars-rejse til smuttur

Atomteknologi fra 1960'erne kan erobre rummet. Men det er ikke uden problemer.

(© Nasa - Grafik: Lasse From)

Rummet er et meget stort sted. Der er langt til alt.

Der er mere end 380.000 kilometer til Månen og 55 millioner kilometer til Jordens naboplanet Mars - når den er tættest på os.

Mars2020-missionen, der netop er sendt afsted, er knap syv måneder om at nå til Mars.

En rejsetid på seks måneder for at nå den røde planet er det bedste vi kan præstere lige nu.

Skal vi hurtigere derud, skal vi finde på noget nyt. Eller måske genopdage noget gammelt.

Vores raketter er for dårlige

Uanset hvilken eksisterende raket eller hvilket rumskib, man hiver frem, er rejsetiden til andre planeter enorm.

Problemet er, at vores raketter og fremdriftsmidler simpelthen ikke er gode nok.

Det forklarer Kjartan Kinch, der er rumforsker og Mars-ekspert ved Niels Bohr Institutet.

- Grunlæggende er de raketter, vi bruger i dag, de samme som for 70 år siden, siger han.

- Det, som for eksempel virksomheden SpaceX arbejder med, altså genbrug af dele af raketten, er et fremskridt. Men det er ikke et fundamentalt gennembrud. Det er grundlæggende de samme kemiske raketter, som faktisk ikke er særligt komplekse.

Mars2020-missionen blev opsendt med en Atlas V-541 raket, der er en af de mest pålidelige raketter i brug i dag.

Den er en klassisk, kemisk flertrins-raket, der drives af både flydende og fast brændstof.

Gammel idé tages op igen

Tanken om bedre og mere effektive raketter er ikke ny.

Faktisk foreslog en af den moderne rumfarts fædre, Wernher von Braun, en løsning for mere end 50 år siden. Inden Apollo-projektet sendte de første mennesker til Månen.

Løsningen var atomraketter. Raketter, der bruger kernekræfter som fremdrift i stedet for kemiske eksplosioner.

Ideen resulterede i projekt Nerva (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application). Det blev dog aldrig til mere end en idé.

Planerne for atomdrevne raketter har stort set ligget stille siden 1970'erne.

Men nu tyder noget på, at idéerne måske er klar til at blive gravet frem fra skufferne igen.

Det amerikanske forsvarsministeriums nærmest mytologiske udviklingslaboratorium, Darpa, er nemlig for nyligt begyndt at interessere sig for en teknologi, der kaldes Nuclear Thermal Propulsion (NTP).

Nerva var en en radioaktiv raketmotor, der brugte kræfterne fra en atomreaktor til at drive rumskibet frem med. Motoren blev testet på jorden, men kom aldrig ud at flyve. Projektet blev skrinlagt i 1973. (© Wikimedia Commons - Grafik: Lasse From)

Atomkraft sætter skub i rumskibet

Gennem et program kaldet Draco - Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (Darpa elsker smarte forkortelser) - vil Darpa have et funktionelt rumskib klar allerede i 2025.

Det skriver techmediet Ars Technica.

Som med så meget andet er termonukleare raketter en gammel ide.

Det fortæller Michael Linden-Vørnle, der er astrofysiker og chefkonsulent ved DTU Space.

- Det er en ide tilbage fra 60'erne, som nu dukker op igen, siger han.

- USA er ved at manifestere sig på rumområdet igen. De har gjort det klart, at de vil gøre deres fodaftryk i rummet større - særligt omkring Månen, og så har de bedt Darpa om at finde alt frem, som kan hjælpe dem i den retning.

Det var en af den moderne rumfarts fædre, Wernher von Braun, der for mere end 50 år siden foreslog en atomdrevet løsning. (© Nasa - Grafik: Lasse From)

Men hvordan fungerer teknologien så?

Termonukleare raketter, forklarer professor John Leif Jørgensen fra DTU Space, er næste skridt, hvis vi skal langt ud i rummet. Hurtigt.

I dag sendes rumsonder ud i rummet med kemiske raketter, der drives fremad ved at afbrænde for eksempel brint og flydende ilt, som nærmest eksploderer bagud af raketten.

I sin mest simple form erstatter termonukleare raketter energien fra den kemiske reaktion i en traditionel raket med energien fra de kerneprocesser, man kender fra en atomreaktor.

I en termonuklear raket opvarmes en væske - ofte flydende brint - af kerneprocesserne.

Brinten udvider sig voldsomt ud gennem raketdysen bagerst, og rumskibet drives fremad.

- Det kan give en enormt kraftig fremdrift over lang tid. For at komme hurtigt ud til for eksempel Mars skal vi bruge kraft, og der er den termonukleare motor det næste skridt, siger John Leif Jørgensen.

En sådan raket har desværre aldrig fløjet før. Selvom forskellige designs blev testet af Nasa i en årrække mellem 1959 og 1970.

Nasa arbejder igen seriøst på såkaldt Nuclear Thermal Propulsion-raketter, der bruger varmen fra en atomreaktor til at drive et rumskib fremad. Her har en kunstner forestillet sig, hvordan sådan en raket kunne se ud ved ankomsten til Mars.

Der arbejdes på atomraketter flere steder

Men noget er altså i gære.

Om kort tid mødes Space Nuclear Propulsion Technologies Commitee under Academies of Sciences for at diskutere atomraketter som fremdriftsmiddel.

Og Nasa arbejder også selv på Nuclear Thermal Propulsion igen efter en pause på omkring 46 år.

I 2018 sagde Doyce "Sonny" Mitchell, lederen af Nasas NTP-projekt ved Marshall Space Flight Center i Alabama, sådan her:

- Vi arbejder på et første generations NTP-system, der har stort vækstpotentiale. Avancerede NTP-systemer kan give os hurtigere transit-tider til Mars.

Ifølge Kjartan Kinch fra Niels Bohr Instituttet, er den lange rejsetid i rummet ikke et problem, så længe det er robotter, vi sender til Mars.

- I forhold til ubemandede missioner er det mere et planlægningsproblem. Det er jo ikke rejsetiden som sådan, der er problemet, siger han.

- Men når vi skal vi længere ud i solsystemet med robotter, tager det måske ti år i dag. Det kan være svært at holde sammen på et hold i så mange år.

Men han mener, det er oplagt at kigge mod nye teknologier, når vi snart skal til at sende mennesker afsted mod Mars.

- I det øjeblik det drejer sig om mennesker, bliver rejsetiden et problem. Astronauterne skal holde sig i live og være i nogenlunde form, når de når frem, siger han.

- Hvis man kunne udvikle nogle raketteknologier, der gav en signifikant forbedring af rejsetiden, ville det lette mange af problemerne.

I dag sender vi rumsonder til planeter langt væk ved at bruge såkaldte "slingshot-manøvrer" i fællesskab med elektriske motorer, der ofte er af typen ion-motorer.

Her accellereres elektrisk ladede partikler bagud af et elektrisk felt, så partiklerne driver rumskibet fremad.

Den metode bruger næsten ingen brændstof. Desværre er accellerationen lille, og rejsetiden dermed meget lang.

Kan ikke selv forlade Jorden

Der arbejdes altså seriøst på at bruge kernekraft som fremdrift i rummet.

Men hvad så med at komme ud i rummet? Kan atomdrevne raketter også erstatte de brølende raketter, vi kender?

Ikke i den form som Nasa og Darpa udvikler i retningen af nu.

De termonukleare motorer, der arbejdes på, skal fragtes ud i rummet med traditionelle kemiske raketter.

I rummet kan de tændes og accellerere rumskibene op til hidtil usete hastigheder - og måske nå til Mars meget hurtigere end i dag.

Den hellige gral er, at den samme motor kan løfte rumskibet ud af Jordens tyngdebrønd og bringe den hele vejen til Mars på ingen tid.

Men det forbliver foreløbigt en science fiction-drøm.

Det bedste og mest realistiske bud på sådan en teknologi blev - måske ikke overraskende - også udviklet i 1950'erne.

Til Mars med atombomber i lasten

Den måske skøreste ide til at komme hurtigt rundt i Solsystemet på, involverer at affyre atombomber bagved rumskibet i en lind strøm.

Lyder det dumt? Det er faktisk ret genialt - men nok ikke særlig miljøvenligt.

Ideen kaldes Project Orion, og den blev foreslået tilbage i 1955.

Den består ret simpelt af et rumskib fyldt med små atombomber, som hældes ud af bagenden og detoneres.

Den efterfølgende trykbølge absorberes af en trykplade i bunden af rumskibet, og fartøjet drives fremad. Hurtigere og hurtigere for hver bombe.

Flere varianter af rumskibe blev designet.

Ingeniørerne bag udviklede både koncepter, der kunne lette fra jordoverfladen - med en frygtelig masse radioaktiv forurening til følge - og udgaver, som blev løftet i kredsløb af de store, kemiske Saturn V-raketter.

Idéen er i princippet rigtig god. Den er relativt billig og ville kunne bringe os mennesker meget hurtigt og effektivt rundt i Solsystemet - og måske endda til fremmede stjerner indenfor overskuelig tid - alt sammen med eksisterende teknologi.

Et rumskib fyldt med atombomber? Virkelig?

Problemet var, at Project Orion-raketten var fyldt med radioaktivt materiale og fungerede ved hjælp af atombomben, som der var en stigende frygt for i befolkningen.

Og det konkrete arbejde på idéen døde nærmest helt, da det blev gjort ulovligt internationalt at teste atombomber i atmosfæren i 1963.

- Det blev standset, fordi folk ikke syntes, det var en god ide at fjolle rundt med atombomber i vores atmosfære, siger Michael Linden-Vørnle fra DTU Space.

Frygten for radioaktivt materiale i rummet stoppede ikke.

Og det er nok den største udfordring for nye raketteknologier som termonukleare raketter, siger John Leif-Jørgensen fra DTU Space.

- Ideen om termonukleare raketter har levet videre. Men der er stadig en modvilje i forhold til atomreaktorer i rummet. Det må vi erkende, siger han.

Han forklarer, at da rumsonden Cassini, der besøgte Jupiter og Saturn for få år siden, blev opsendt midt i halvfemserne, var der store protester.

For den havde to radiotermiske generatorer ombord, som leverede strøm til sondens instrumenter.

Da Apollo 13 i 1970 vendte tilbage til Jorden, opstod frygt for de plutonium-drevne eksperimenter ombord. (© Nasa - Grafik: Lasse From)

- Der ville aldrig blive et forureningsproblem med Cassini. Der var ikke mere radioaktivt materiale ombord, end der er på flere hospitaler i dag. Alligevel var der vilde protester, siger John Leif Jørgensen og fortsætter.

- Af samme grund sendes Mars2020 direkte til Mars. Den skal ikke omkring Jorden, fordi der er et radioaktivt batteri om bord.

- Man får ikke andet end ballade ud af at sende kernereaktorer ud i rummet.

Samme frygt opstod, da Apollo 13 måtte tage sine plutonium-drevne eksperimenter med tilbage til Jorden og dumpe dem i havet.

Forstår godt folks bekymring

Så det er udfordringen.

Og ifølge både John Leif Jørgensen, Michael Linden-Vørnle og Kjartan Kinch skal militæret nok gå forrest, hvis teknologien skal udvikles. Ingen andre tør satse på det.

- USA's militær kigger på det, fordi drømmen om Månen og kampen om ejerskabet over den er tilbage, siger John Leif Jørgensen.

Kjartan Kinch forstår godt folks bekymring, når det gælder atomkraft i rummet. Også selvom det ville gøre livet lettere for marsforskere som ham selv.

- I det øjeblik, hvor det primære drivmiddel i en raket er fission eller fusion, så forstår jeg godt, at det er noget, der leder til bekymring, siger han.

- Frygten er jo dels, at noget styrter ned ved et uheld, eller at nogen bruger teknologien til uhensigtsmæssige og ikke-fredelige formål.

Sidste år kom det frem, at Rusland var i fuld gang med at teste et atomdrevet krydsermissil, som under en test eksploderede og spredte radioaktivt materiale.

Så et kapløb om atomraketter er tilsyneladende allerede i gang.

Facebook
Twitter

Mere fra dr.dk