Rumrejsen 2018

Sådan rejser vi milliarder af kilometer ud i rummet

Rumfartøjer får bl.a. fart på ved at stjæle kræfter fra planeter. Og de finder vej ved hjælp af stjernerne.

I 1977 blev Allan Simonsen kåret som Europas bedste fodboldspiller. Shu-bi-Dua udgav deres fjerde album. Og Hewlett-Packard lancerede et ur med både lommeregner og elektronisk display.

Men 1977 var også et år, hvor en lille rumsonde blev sendt op fra Cape Canaveral i Florida.

Sonden hedder Voyager 1. Og siden opsendelsen har den fortsat sin rejse ud i rummet. Den er nu 21 milliarder kilometer væk fra Jorden.

Voyager er dermed det fartøj, som mennesket har sendt længst ud i rummet.

Og selvom sonden blev sendt op i en tidsalder, hvor lommeregnere var de hotteste gadgets, har den formået at være forbi både Jupiter og Saturn. Og sonden er stadig i kontakt med os på Jorden.

Teknologien har ændret sig meget siden opsendelsen. Men grundprincipperne for at sende sonder ud i rummet er stadig de samme. Og her spiller viden om fysikkens love en afgørende rolle.

Stjæler kræfter fra planeter

Når en rumsonde skal på mission, bliver den skudt afsted med en raket. Men så snart sonden ryger op i rummet, kan den fortsætte rejsen af sig selv - helt uden at bruge brændstof. Det skyldes, at sonden når langt nok væk fra Jordens tyngdekraft.

Ifølge fysiker Isaac Newtons første lov flyver et objekt afsted i rummet med samme hastighed og retning, så længe det ikke bliver påvirket af kræfter fra Solen eller andre himmellegemer. I princippet kan et objekt drive afsted i uendelighed.

- Når du giver en rumsonde et ordentligt spark, så fortsætter den, indtil du giver den et spark i en anden retning, siger Ole J. Knudsen, kommunikationsmedarbejder på Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

For at kunne komme omkring i Solsystemet, skal der tilstrækkelig fart på rumsonderne. Og det kan planeter hjælpe med.

- Du udnytter en kombination af planetens tyngdekraft og dens bevægelse rundt om Solen. Når en rumsonde nærmer sig en planet, bliver den tiltrukket af planetens tyngdekraft. Når sonden bevæger sig væk igen, bliver den bremset og mister dermed hastigheden, siger astrofysiker og chefkonsulent på DTU Space, Michael Linden-Vørnle.

- Tricket er så, at rumsonden sætter af på planetens tyngdekraft, så den overtager en lille smule af planetens bevægelse rundt om Solen. Planeten bliver dermed bremset en anelse, mens rumsonden får et ordentligt spark, fortsætter han.

Da Voyager 1 passerede Jupiter og Saturn, udnyttede den planeternes tyngdekraft til at slynge sig selv videre ud i rummet. Nu tonser sonden afsted med cirka 62.140 kilometer i timen.

Orienterer sig ved hjælp af stjernerne

Rumsonder er forskellige, da de bygges til forskellige formål. Nogle skal i kredsløb om et himmellegeme, andre skal lede efter planeter eller måske tyngdebølger. Og nogle har til formål at lande på en planet eller komet.

Men alle rumsonder er normalt udstyret med antenner, styreraketter, brændstoftanke, batterier eller solceller og forskellige måleinstrumenter. Og så vil rumsonder typisk være udstyret med et stjernekompas.

- Det består af kameraer, der tager billeder af stjernehimlen. Herefter sammenlignes billederne med et stjernekort i kameraets computer. På den måde kan du finde ud af, hvilken orientering rumsonden har, siger Michael Linden-Vørnle.

Stjernekameraerne kan til en vis grad også bruges til navigation.

- Du måler, hvor planeter og asteroider står i forhold til stjernerne. Og så måler du, hvor langt rumsonden har bevæget sig fra et punkt til et andet punkt. Det er ligesom med navigation på havene. Her bevæger du dig bare i 3D, siger Ole J. Knudsen fra Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

- I princippet er det meget enkelt, men i praksis er det vanvittig kompliceret.

DTU Space i Danmark har udviklet stjernekompasser til mere end 75 internationale rummissioner, heriblandt NASA-sonden Juno, der lige nu kredser om Jupiter.

I øjeblikket arbejder DTU Space på at udvikle en særlig udgave af stjernekameraet til NASA's Mars 2020-mission. Her skal det bruges på det køretøj, der skal lede efter liv på planeten.

Bliver styret fra Jorden

Allerede når en rumsonde bliver sendt afsted med en raket, har folkene bag missionen en detaljeret plan for, hvilken retning sonden skal sendes afsted i.

- Ofte sender du først rumsonden i kredsløb om Jorden. Og fra kredsløb om Jorden affyrer du så raketmotoren en sidste gang og sender derved sonden af sted mod sit rejsemål, siger astrofysiker Michael Linden-Vørnle.

Herefter er kontrolcentret på Jorden løbende i kontakt med rumsonden via radiosignaler.

- Afhængigt af hvordan sonden bevæger sig i forhold til Jorden, vil frekvensen på de radiosignaler, den sender afsted, ændre sig en smule. Og det kan du måle. Så du laver beregninger og målinger for at have styr på, hvor rumsonden er, og hvordan den bevæger sig, siger Michael Linden-Vørnle og fortsætter:

- Undervejs kan du være nødt til at lave nogle små kurskorrektioner, fordi sondens bane ikke er helt korrekt. Her vil du aktivere rumsondens raketmotorer til at justere kurs og fart, siger han.

19 timer om at sende signaler til Jorden

Rumsonderne sender deres radiosignaler til kæmpe paraboler på Jorden.

Voyager 1 er udstyret med en sender med en effekt på cirka 23 watt. Det er højere end for eksempel mobiltelefoner, som typisk har en sender med en effekt på 3 watt. Men det er stadig ikke meget, når sonden er flere milliarder kilometer væk.

- Det er imponerende, at vi stadig kan få kontakt til den rumsonde, siger Michael Linden-Vørnle.

Det tager cirka 19 timer at sende et signal til sonden. Ligesom det også tager 19 timer at modtage et signal fra sonden.

- I stedet for at sende i alle mulige retninger, bliver de 23 watt sendt i én bestemt retning, nemlig mod modtagerparabolen på Jorden. Samtidig kommunikerer sonden på en frekvens, hvor der ikke er så meget støj, siger Michael Linden-Vørnle.

Facebook
Twitter