(artikel 8.3.2000) MARS OCH BORTOM Det är redan en generation sedan en människa senast trampade (Apollo 17 år 1972) på en främmande himlakropp, vår måne. I skymundan har man ändå de senaste decennierna planerat för bemannade expeditioner till nästa mål, grannplaneten Mars. Under 70-talet lanserades även mycket synligt idéer om stora självförsörjande bosättningskolonier i rymden belägna mellan jorden och månen. Fysikern Gerard K O'Neill (d. 1992) förde en aktiv kampanj för projektet som kallades "High Frontier" vilket även kom upp till diskussion i amerikanska Senaten och Representanthuset. Enligt resolution 451 den 15 december 1977 förordade representanthusets kommitté för vetenskap och teknik en undersökning av möjligheterna för att år 2000 bygga de första bemannade konstruktionerna i rymden. O'Neill skrev en bok "The High Frontier" (1976) som togs väl emot och översattes också till svenska. Svallvågorna sträckte sig ända till Hufvustadsbladets sidor där det skrevs insändare om tekniska detaljer kring malmanvändningen på månen. Forskning och Framsteg hade 1978 (nr 7/78) ett temanummer om rymdkolonisering. Vetenskapens Värld vid Sveriges Radio och Tekniska Museet i Stockholm ordnade också program kring detta tema. O'Neill fick en del flankstöd från NASA till att börja med men grundade ett eget institut, Space Studies Institute (SSI) i Princeton, för att trygga en långsiktig forskning på området. Numera är det sonen Roger O'Neill som är styrelseordförande på SSI. Som president agerar den kände fysikern Freeman Dyson. Dyson är känd för sådana udda idéer som "spacechickens" - genetisk modifierade djur som skulle kunna leva i den interstellära rymden. Vid den amerikanska vetenskapsorganisationen AAAS:s möte i februari där Mars-expeditioner avhandlades föreslog Dyson denna gång att man skulle beskoga Mars med "bioengineered trees" för att smånigom göra planeten beboelig. SSI har gjort en mängd mera "jordnära" men värdefulla undersökningar och experiment för att bl a bevisa den tekniska genomförbarheten av råvaruframställning på månen. Utgångspunkten för en rymdkolonisering är att råvarumaterial måste kunna fås från månen eller asteroiderna eftersom "export" från jorden är alltför kostsam. Raketer som skjuts från jorden kan ta bara ett par futtiga procents nyttolast. En ledande idé har också varit möjligheten att konstruera rymdsolkraftverk (solar power satellite, SPS) för att generera "ren" energi för jorden, en idé som lanserades av Peter Glaser i slutet av 60-talet. Energin skulle överföras från satelliten till jorden via mikrovågor.
*** Rymdkoloniseringen fick inte någon nämnvärd politisk uppslutning. Måndammet har sedan länge lagt sig efter Armstrongs "one giant leap for mankind". Apollo-programmet som var planerat att fortsätta till Apollo 20 avbröts efter Apollo 17. President Bushs storstilade Space Exploration Initiative från 1989 som inkluderade bemannade Mars-expeditioner torkade efterhand ihop. Däremot har det satsats på satelliter och rymdsonder. Förhoppningarna om intressanta produkter i mikrogravitationsmiljö har inte förverkligats på det sätt många önskat trots erfarenheterna från Skylab, rymdskytteln och Mir. NASA ger en rosenröd bild av tekniska och medicinska underverk som förväntas kunna fabriceras på den internationella rymdstationen ISS vilken planeras vara klar kring 2004. Men NASA betonar också i sin forskningsplan för ISS dess betydelse i förberedandet av permanenta bosättningar i rymden och bemannade expeditioner till andra planeter. Rymdstationen - "our city in space" - kommer "att ge den nödvändiga kunskapsbasen för långtidsexpeditioner bortom jordbanan och möjliggöra människans utforskning av solsystemet", sägs det i rapporten. "The ISS is the next logical step in our quest to prepare humans to explore and develop the solar system." Speciellt intressant är en bostadsmodul, TransHab, som planeras för ISS men också med tanke på dess användning för rymdexpeditioner bortom jordbanan. Hur projektet med rymdstationen ISS - som drabbats av ständiga förseningar - lyckas kan alltså antas ha stor betydelse för hur planerna för Mars-expeitioner, månbaser och rymdkolonier avancerar. *** O'Neill skisserar i "Alternative plan for U.S. national space program" (kan läsas på SSI:s websajt) ett intressant rymdprojekt som går ut på att i jämn takt bygga upp depåer i rymden (t ex genom att ta tillvara rymdskyttelns yttre bränsletankar). Till månen skulle skickas miniatyrfabriker som fjärrstyrs från jorden och som med hjälp av solenergi framställer bränsle och andra råvaror utav månmalmen för fortsatt uppbyggnad. Det som gör dessa planer intressanta är att det handlar om jämförelsevis små kostnader. Ett nytänkande har också sett dagens ljus visavi bemannade rymdfärder till Mars. Marsnumret (3/2000) av Scientific American har faktiskt Mars-expeditioner som tema. Sakkännare är eniga om att tekniken redan finns för en sådan
expedition. Man har kommit på nya lösningar som kan reducera kostnaderna avsevärt jämfört med tidigare beräknade prislappar på hundratals miljarder dollar. En av de aktivaste förespråkarna för bemannade Mars-expeditioner, Robert Zubrin, beskriver ett scenario (Mars Direct Project) där man först skickar iväg en obemannad modul till Mars som innhåller farkosten (ERV = Earth Return Vehicle) som skall föra astronauterna tillbaka, samt en kemisk processenhet som tillverkar bränsle (metan) och vatten genom att låta Marsatmosfärens koldioxid reagera med väte som förts med från jorden. (NASA har testat en typ av "In-Situ Propellant Precursor" (MIP) som skall sändas med Mars-sonden Mars Surveyor 2001. MIP-prototypen producerar syre katalytiskt direkt från koldioxid i en upphettad zirkoniumcell.) Två år senare skulle fyra astronauter anlända som stannar på Mars för ca 500 dagar och utforskar planeten. Med hjälp av "Mars-bilar" (rovers) skulle de hinna sondera tusentals kilometer terräng. Zubrin beskriver det nya konceptet som "travel light" och "living off the land" i kontrast till tidigare gigantiska "Battlestar Galactica" projekt som bl a Wernher von Braun skisserade redan 1952. NASA fattade intresse för Mars Direct i modifierad version (NASA Reference Mission) som bl a ökar antalet astronauter till sex och kom 1994 fram till en prislapp på 50 miljarder dollar (att jämföra med en tidigare projektberäkning 1989 som slutade på 450 miljarder dollar). Zubrin anser att kostnaden kan sänkas ytterligare till omkr 20-30 miljarder dollar som spenderad på en tioårs period motsvarar ca 20 procent av NASA: s budget på årsnivå eller 1 procent av den militära budgeten i USA för att nu inte jämföra med miljarderna som slängts bort på Reagans "Star Wars" program. Det kritiserade antimissilförsvarssystemet NMD uppges ha en budget på 27 miljarder dollar. (Många experter anser att NMD bygger på orealistiska idéer. Pentagons tester för utvärdera konceptet har misslyckats gång på gång. Dessutom beskylls en av entrepenörerna för att ha falsifierat data - se New York Times 7.3.2000: "Ex-employee says contractor faked results of missile tests".) Apollo-programmet kostade 70 miljarder i dagens dollarvärde. Räknar men grovt att det kostar 20 000 dollar per kg att skicka last i bana kring jorden blir enbart fraktkostnaderna för det 460 ton material som rymdstationen ISS skall bestå av i storleksordningen 9 miljarder dollar. 20 miljarder dollar är verkar inte vara någon "astronomisk" summa i sammanhanget för en Mars-expedition. "It is a small price to pay for a new world", menar Zubrin. ***
En attitydsvängning har också kunnat märkas bland forskarna som hittills föredragit rymdsonder när det gäller utforskning av solsystemet. Under Apollo-projektet fick vetenskapen en undaskymd plats - endast en vetenskapsman rymdes med bland alla tolv astronauter under programmet. I de nya programmen prioriteras forskningen. Teleskop på månen skulle öppna ett eldorado för astronomerna varför månbaser är vetenskapligt intressanta. Djupa månkratrar är t ex idealiska platser för infrarödteleskop. På månen kan man också eliminera störningar från jordiska källor som begränsar observationsmöjligheterna på jorden. Vad gäller utforskningen av Mars har man också insett begränsningen hos automatiska sonder. En tränad geolog på platsen skulle samla in prover betydligt effektivare än någon robot kan göra. Svårigheterna skall heller inte underskattas. Speciellt Mars bjuder på besvärliga förhållanden på grund av det allstädesvarande dammet. Erfarenheter från den likaså dammiga månen visade att rymddräkterna började läcka efter två dagar. Farligast kan eventuellt bli mikroskopiska små kvartspartiklar (kieselhaltigt damm) som torde finnas på Mars och som förstör lungorna om man andas in dem (silikos). Dessutom är Marspartiklarna täckta med korroderande lager av kemikalier såsom väteperoxid. Långa vistelser i viktlöst tillstånd har också visat ha negativa biologiska konsekvenser som erinrar om förtidigt åldrande såsom benskörhet och muskelförtvining. På Mars är gravitationen ca 38 procent av jordgravitationen men under resan mellan Mars och jorden på ca sex månader hamnar astronauterna att vistas i viktlöst tillstånd ifall man inte ordnar artificiell gravitation genom att spänna en vajer mellan bostadsmodulen och den utbrunna "boostern" och sätter dem att kretsa kring varandra. Kosmonauten Valeri Polyakov som vistats 438 dygn på Mir utan allvarligare bekymmer bevisar att människor borde klara överfarten till Mars och tillbaka. Ett ständigt faromoment i rymden är kraftiga soleruptioner som sänder ut dödande doser strålning. Rymdfarkoster måste därför förses med ett "skyddsrum" där besättningen kan ta sin tillflykt under eruptionerna. Därtill får man räkna med den konstanta kosmiska strålningen vars hälsorisk kan jämföras med rökning. Slutligen, men inte minst, måste man kunna hantera det psykologiska samspelet ombord. Som kompensation för alla besvärligheter har Zubrin föreslagit en dagspeng på en miljon dollar för varje dag på Mars. Vem vill bli Robinson på Mars? Man kan spekulera, att ifall det kommer en dag med permanenta bosättningar på Mars, utvecklas då småningom en ny människoras anpassad till de marsianska förhållandena med lägre gravitation och högre strålningsnivå?
*** Med tanke på strömmen av tekniska innovationer kan vi räkna med att kostnaderna för bemannade Mars-expeditioner eller månbaser kommer att kontinuerligt minska. Frågan är vilka instanser som kommer att ta det avgörande steget. Blir det ett internationellt projekt mellan rymdfartsorganisationer i USA, Europa, Japan, Kanada, Ryssland, m fl, eller någon excentrisk miljardär och privata organisationer som banar vägen? Rymdorganisationerna önskar ofta poängtera de kommersiella potentialerna, men jag tror det blir magert på den sidan. Samma gäller rymdkolonier. Vilken slum som helst på jorden är gästvänligare än ödsliga planeter eller den tomma rymden. Förhållandena på Mars har förliknats vid det som skulle råda i "extremt torr öken belägen i stratosfären". Verkliga rymdstäder ligger antagligen hundratals år i framtiden. Däremot är det troligt att vetenskapliga expeditioner och forskningsstationer bortom jordbanan kommer att förverkligas inom några årtionden. Det kan jämföras med dagens forskningsaktiviteter vid Sydpolen och Nordpolen. På jorden kommer en av de stora utmaningarna inom den nära framtiden att vara omläggningen av det fossila energisystemet. I det perspektivet är rymdkolonier en andra rangens fråga fastän endel velat se dessa som lösningen på energiproblemet och miljöförstöringen (med fortsatt utplundring har vi snart förvandlat jorden till en marslik jätteöken anyway). "Rymdens erövring" förknippas speciellt i de amerikanska organisationernas skriverier med nybyggaranda a la Vilda Västern. Knappast en överraskning om samma survalisttyper som samlar källaren full av konserver i händelse av atombombskrig också lockas av rymdkoloniprospekten. Också Zubrin har frotterat sig med den ärkekonservative Newt Gingrich och hans Progress and Freedom Foundation för att få fram en finanseringsplan för Mars-expeditioner. Troligt är dock att rymdkolonier av nödvändighet skulle bli de mest hårt kontrollerade teknokratiska samhällen som någosin existerat i människans historia. Romantiseringen kan vara ett sätt att få bredare stöd för mindre glamorösa rymdprojekt. Å andra sidan kan någon ny tekniskt innovation radikalt förändra prospekten för rymdkolonisering över en natt och science fiction kan bli verklighet. Om t ex kostnaden för att skicka last i bana runt jorden kostar 2 dollar per kg istället för nuvarande 20 000 dollar är det klart att det grundligt ändrar förutsättningarna för expansion i rymden. Leik Myrbo har t ex testat i små skala "lightcraft", ett system där föremål framdrivs genom att man riktar laserljus mot dem som upphettar luften kring dem till flera tusen grader. För faktiska farkoster och satelliter skulle istället användas
mikrovågsstrålning som får sin energi från rymdsolkraftverk. En annan fantastisk idé är en rymdhiss konstruerad kring en vajer, som förbinder jorden med en geostationär rymdplattform på 36 000 kilometers höjd, längs vilken personer och frakt transporteras upp och ner. Inget material har idag det styrke/vikt-förhållande som fodras för en sådan vajer, men en vajer tvinnad av små trådar av kolatomer arrangerade som "nanotuber" antas vara en möjlig lösning. Rymdhissen förslogs först av ryssen Y N Artsutanov 1960 och bl a A C Clarke använder idén i sin roman The Fountains of the Paradise med händelserna förlagda till 2100-talet. I mindre skala har vajersystem testats på rymdskytteln. I princip kan vajer (space tethers) användas för att slunga satelliter upp i högre banor. *** Antag vi får en rymdexodus. Vilken blir Finlands, Europas eller FN:s roll? Idag domineras rymdverksamheten av USA som i sina rymdprogram alltid betonar betydelsen att bevara "the american leadership" inom industri och forskning. Rymdkapplöpningen kom att förknippa rymdexpeditioner med nationell prestige. Huvudsaken är dock att man lyckas avvärja en militarisering av rymden för vilket det fodras internationella överenskommelser. I övrigt är det naturligt att anta att det är grundforskningen (astronomi, geologi, metereologi, högenergifysik, m m) som de närmaste decennierna kommer att driva på rymdverksamheten, om man undantar telekommunikation. Utvecklingen kan ta snabba ryck. Det gick t ex bara drygt ett decennium från Sputniken till landstigningen på månen. Postapollo stiltjen tycks småningom vända till en medvindsbris för tramp i rymden igen. Förresten har Vint Cerf redan planerat InterPlanNet, internetsystem för hela solsystemet, vilket borde ju ha fällt det sista hindret för det stora rymdsprånget. ROCKET'N FLY Något om raketens historia Raketens historia brukar spåras tillbaka till kinesiska fyrverkerier. Vill man ha ett födelseår kan man välja år 1232 då chefen Kiang-chin i staden Kai-fung-fu försökte mota en mongolisk invasion med raketer. Denna historia lär också att raketer redan från början har haft en militär anknytning. Fast den ryske folkskolläraren och raketpionjären Konstantin Tsiolkovski (1857-1935) hade
vidare visioner. För honom var jorden människans vagga och rymden hennes nästa hem. I en bok från 1920 ("Bortom planeten jorden") skisserade Tsiolkovski planerna för ett internationellt projekt för att kolonisera rymden. Andra kända raketpionjärer är tysken Hermann Oberth (1894-1989) och amerikanen Robert Goddard (1882-1945). Oberth publicerade 1923 en liten skrift om rymdfart, "Die Rakete zu den Planetenräume", och blev överraskad det stora intresset den väckte. Rymdsällsakp växte fram nästan som svampar ur marken. Det centrala tekniska problemet var att konstruera en tillräckligt effektiv raketmotor som krävde flytande bränsle till skillnad från de enklare krutraketerna. Wernher von Braun (1912-1977) och Sergei Kovalev (1906-1966) kunde omsätta grundprinciperna utarbetade av raketpionjärerna i fungerande raketer. Kovalev var inne på raketprojekt i sovjet redan på 30-talet men hamnade i fångläger 1937-38 under Stalins utrensningar varifrån han räddades av en annan fånge, Sergei Tupolev. Efter kriget blev Kovalev chefskonstruktör för ballistiska missiler och utvecklade R-7 som kom att sända Sputniken på sin berömda färd. Kovalev drev under 60-talet en kampanj för ett sovjetiskt månprojekt och började konstruera en kraftig raket N-1 samtidigt som von Braun i amerika (där han arbetade sedan 1945) gjorde ritningarna för Saturnus V som skulle föra amerikanerna till månen. Kovalevs död 1966 blev också dödsstöten för N-1 som avvecklades 1971. Det har sagts att amerikanerna lyckades med att sätta en människa på månen på rekordtid genom att exemplariskt tillämpa planekonomiska principer, medan i det kommunistiska sovjet projekten försinkades p g a att olika statliga institutioner och industrier motarbetade varandra. Till en början fanns det också split inom de amerikanska rymdprogrammen. Armén och Flygstridskrafterna (Air Force) tävlade om vem som skulle få ta hand om missilprojekten (Atlas och Titan-raketerna). Flygstridskrafterna avgick med segern 1958, varefter armén istället anställde von Braun för att utveckla kraftiga raketer för att skjuta upp spionsatelliter. Sputkniken 1957 skrämde upp amerikanerna ordentligt. Senatorn Lyndon Johnson fick Eisenhower att underteckna Space Act 1958 varmed den civila rymdorganisatioen NASA föddes. (Det var väsentligt att ha en civil rymdorganisation och arbeta öppet för att sedan ha möjlighet att använda sig av bedrifterna i den politiska propagandan, betonar en tidigare NASA-medarbetare David Baker /*/.) Snart fick armén ge ifrån sig von Braun till NASA som expanderade snabbt och började utveckla Saturnus V raketen. Eisenhower tyckte så småningom alltmedan NASA slukade alltmera resurser att Atlas och Titan var tillräckliga för militärens behov och var beredd att lägga projektet Saturnus V på hyllan 1962. Emellertid var hans andra och sista ämbetsperiod över 1961 då han
efterträddes av J F Kennedy. Följde så nästa sovjetiska skrämselskott med Yuri Gagarins rymdfärd 1961. "Do we not have a chance of beating the Soviets", var JFK:s reaktion. Medan Eisenhowers stab hade skrattat åt NASA:s tidgare föreslag om månfärder blev det nu annat ljud i skällan. Månfärd verkade vara en möjlighet att slå sovjet på fingrarna, ansåg experterna. "Tell us how much money you need and we will authorise all, I am tired at being second, I want to be first", lär kongressledamoten Fulton ha sagt. På sovjetisk sida fanns däremot ett tämligen ljumt intresse bland politikerna för att driva på ett sovjetiskt månprogram. Amerikanska Apollo-projektet kom att skapa modell för de amerikanska presidenternas rymdutspel. Tillexempel Nixons rymdgrej var "spaceplanes" medan Reagan var banérförare för "Star wars" (SDI) och rymdstationer, och Bush siade stort om bemannade Mars-expeditioner och månbaser. NASA har haft problem att hålla sig till en konsekvent och långsiktig utvecklingsplan. Rymdskyttelprogrammet var tillexempel en återgång till de ursprungliga planerna före Apollo-projekten att bygga rymdstationer som en länk mellan jorden och månen till vilket rymdskyttlarna behövdes. Rymdskyttelidén går f ö tillbaka på wienaren Eugen Sängers arbeten 1924 som kom att intressera tyskarna under 30-talet. Sängers raketplan hamnade dock i fötterna på V-2. Senare överförde Sänger alla rättigheter till sina arbeten på raketplanet till tyska Junkers på 60-talet som blivit intresserad av rymdskyttelidén. Även om europeisk industri med intresse för rymdfart tryckte för ett europeiskt rymdskyttelprojekt 1964 hade de europeiska regeringarna redan förbundit sig till Europa-raketen. Istället var det Nixon som gav klartecknet för det amerikanska rymdskyttelprojektet 1972. En annan sak är att den dyra och komplicerade rymdskytteln har blivt en sorts flaskhals för NASA, och innebar också att Saturnus V sattes i malpåse och utvecklingen av nya raketer avbröts. /*/ David Baker, "NASA explores high frontier", New Scientist, 28 Sept. 1988. --------- Om space i sajberspace:
Space Studies Institute (SSI): www.ssi.org The International Space Station. NASA research plan: spaceflight.nasa.gov/station/science/iss_final.pdf The Space Gateway - ISS: www.sci.fi/~iscsi/iss.html ESA - European Space Agency: www.esrin.esa.it Mars Direct homepage: www.magick.net/mars Tucson L5-Space Society: www.azstarnet.com/public/nonprofit/tucl5 (I Tucson, Arizona, ordnas International Space Development Conference, 25-29 maj, 2000.) Scientific American: www.sciam.com Frank Borg