Meta & Fysikken: Afsnit 77: Starship - Hvad skal vi med det?

I dagens afsnit taler vi om Starship. Vi taler om opbygning, brændstof og det egentlige formål med det hele. Og det bringer os ind på den menneskelige moral omkring det at kolonisere vores solsystem.

Karinas noter til dagens afsnit:

1: Opsendelse af den største motor til dato.

https://videnskab.dk/rummet/kan-starship-aendre-rumfarten/

Måneprogrammet tidline kort: Næste år er Artemis 2, som skal flyve en gang rundt om månen. I 2026 lander vi igen på månen.

Starship er en enorm raket. Med en startvægt på 4.400 ton er den større end både den gamle Saturn 5-måneraket og NASAs nye SLS-raket (Space Launch System), der blev anvendt til opsendelse af Artemis 1.

Efter starten fra Starbase skal første trin lande i den Mexicanske Golf, mens andet trin skal lande i Stillehavet nær Hawaii.

Starships andet trin er ikke bare et raket-trin, men også et rumskib med kabiner og plads til mange (mindst 20 og måske flere) passagerer. De får hver deres kabine, et fælles areal hvor alle kan mødes, og der er et særligt strålingsbeskyttet rum, hvis der kommer en solstorm, som fylder rummet med dødbringende stråling.

Men størrelsen er også et problem. Starship kan sende 150 ton i bane om Jorden, og så store satellitter findes der ikke mange af.

Én årsag til, at NASA for 50 år siden holdt op med at producere og bruge Saturn 5 var netop, at der efter Apollo og rumstationen Skylab ikke var et behov for en så stor raket.

En raket af den størrelse kræver enten et stort regeringsbetalt rumprogram eller en privat sektor, som har behov for raketter, der kan sende over 100 ton i bane. Begge dele manglede i 1970’erne.

Derfor er det helt centralt, at Starship er konstrueret, så begge trin kan genanvendes.

Starship har to trin. Det første trin er 70 meter langt og har en diameter på ni meter. Det hedder officielt ’Super Heavy’ og har ikke mindre end 33 raketmotorer af typen Raptor, der bruger flydende metan og ilt som brændstof.

Hver Raptor-motor har en løfteevne på 230 ton, så de 33 motorer giver en samlet løfteevne på 7.590 ton, hvilket er mere end nok til at få raketten af sted, også selvom et par motorer skulle svigte.

Andet trin hedder Starship, men det bruges ofte som betegnelse for hele raketten. Officielt hedder raketten ’Super Heavy Starship’, men det navn bruges ikke i praksis.

Men for at vende tilbage til andet trin, så er det 50 meter langt og har 6 Raptor-motorer. Det laster 1.200 ton flydende metan og flydende ilt, og det er beregnet til at blive optanket ude i rummet.

Materiale: Rustfrit Stål, et metal, man hidtil har anset for at være alt for tungt til raketter, der normalt bygges af et letmetal som aluminium.

Der er imidlertid tre gode grunde til dette valg:

• Prisen: Stål er meget billigere end aluminium

• Styrke: Stål er meget stærkere end aluminium, så man kan gøre delene på raketten meget tyndere end med aluminium. I sidste ende bliver delene lettere

• Korrosion: Fordi Starship er beregnet til at kunne genanvendes, skal materialerne kunne tåle gentagne gange at stå på en rampe i et fugtigt klima uden at korrodere, og det kan den rette stål-legering godt klare

Brændstof:

metan som brændstof i stedet for den mere effektive brint. Her er fire gode grunde:

• Massefylde: Flydende metan har en højere massefylde end flydende brint, og det betyder, at man kan bruge mindre – og derfor lettere – brændstoftanke

• (Helium 0.167kg/m^3 , Methane 41kg/m^3)

• Temperatur: Metan bliver flydende allerede ved en temperatur på -162 grader og skal ikke som brint køles ned til -253 grader for at blive flydende – altså er det meget lettere at varmeisolere en tank med flydende metan end en tank med flydende brint

• Sod: Metanmolekylet CH4 indeholder kun ét kulstofatom i modsætning til et flybrændstof som kerosin, hvor molekylerne indeholder 10-16 kulstofatomer, og derfor soder det ikke meget at forbrænde metan, så motorerne bliver lettere at rense efter brug

• Kan produceres på Mars: Det er forholdsvis let at producere metan på Mars, da atmosfæren består af CO2, og der desuden findes is i undergrunden, hvilket giver en mulighed for at tanke op på Mars – når den tid kommer

2: Danks student-sattelit med Space-X i rummet: (Lørdag 15.4)

Det sker med en Falcon 9-raket fra rumfirmaet Space X, som opsendes fra Vandenberg-rumbasen i Californien i USA.

https://videnskab.dk/rummet/foelg-med-danske-studerende-sender-ny-satellit-i-rummet/

3 års arbejde og 4 danske universiteter der samarbejder om at sende DISKO satelitter ud i rummet. (Det er studerende fra Aalborg Universitet, Syddansk Universitet, Aarhus Universitet og IT-Universitetet, som har bygget, designet og testet den nye satellit.)

Der er tale om en såkaldt cubesat – en mini-satellit, som blot måler 10 x 10 x 10 centimeter og vejer lidt over 1 kilo.

Satellitten hedder DISCO-1 og er dermed den første af sin art i det nye studenter-satellit-program kaldet DISCO.

DISCO-1 skal teste teknologien forud for den efterfølgende klimasatellit DISCO-2, der efter planen skal sendes op til næste sommer og overvåge afsmeltning af is i Grønland.

3: Jupiter Sonder, aka Jupiter-trioen, som består af tre store rumsonder, der skal udforske Jupiter og dens måner.

A) Juno, der siden 2016 har kredset om Jupiter.

https://videnskab.dk/rummet/hvad-juno-har-laert-os-om-jupiter/

-Lyn højere oppe i atmosfæren.

-Flere stationære Cycloner på Jupiters pol.

-Mindre Amoniak end forventet højere oppe i atmosfæren.

-Fortyndet kerne: (på engelsk: dilute core), hvor de tunge grundstoffer er blandet op med brint og helium. Fœr mente man at kernen var så tæt pakket som de indre planeter.

Denne ’fortyndede kerne’ har en radius på ikke mindre end 63% af Jupiters radius, og der er ingen skarp overgang mellem kerne og kappe som på Jorden.

Det er nu blevet en udfordring for astronomerne at forklare, hvordan den er dannet. En af teorierne går ud på, at Jupiter blev dannet med en ’normal’ kerne. Men så var planeten så uheldig at støde frontalt sammen med en planet på mindst 10 gange Jordens masse, der ødelagde den oprindelige kerne og som førte til dannelsen af den ’fortyndede’ kerne, hvor der findes stoffer både fra Jupiters oprindelige kerne og kernen fra planeten.

Som nævnt er der mange teorier, og den endelige forklaring på den fortyndede kerne har vi nok ikke endnu.

B) Juice blev sendt op Fredag 14.4.23 fra Kourou i Fransk Guyana i Sydamerika. Den 6,2 ton tunge rumsonde er monteret på en Ariane 5-raket. Juice = JUpiter Icy Moons Explorer
https://videnskab.dk/rummet/opsendelse-af-juice-nu-begynder-europas-storstilede-ekspedition-til-jupiters-maaner

Selve rejsen til Jupiter vil tage ikke mindre end 8 år med en ankomst til Jupiter i juli 2031, hvor Juice går i bane om Jupiter.

Hele rejsen slutter i 2035, eller måske 2036, når Juice bliver bragt til at styrte ned på Ganymedes.

Juice-sonden har fem opgaver

Juice skal sendes i bane om Jupiter og især udforske tre af de fire store måner, nemlig Europa, Ganymedes og Callisto.

Grunden til, at man har valgt netop disse måner, er, at man mener, at de alle har oceaner dybt under deres overflader. Man har en teori om, at der på de tre måner tilsammen findes mere end seks gange så meget vand som i Jordens oceaner og dermed de muligheder, det giver for liv.

ESA har beskrevet de fem opgaver, Juice skal løse, således:

• Udforske oceanerne: Juice skal indsamle data, både om hvor dybt nede under overfladen oceanerne befinder sig, og hvor meget vand de indeholder.

• Er der, eller har der været, liv på nogle af Jupiters måner? Juice kan ikke søge direkte efter liv, da det vil kræve, at man lander på månerne. Men man kan lede efter de stoffer, som er nødvendige for liv, som kulstof, ilt, kvælstof (nitrogen), magnesium og jern samt lede efter organiske stoffer på overfladen af månerne.

• Hvordan påvirker Jupiters magnetfelt og strålingsbælter månerne? Jupiter har et meget komplekst og meget stærkt magnetfelt, 20 gange stærkere end Jordens magnetfelt. Hertil kommer strålingsbælter, som konstant bombarderer månerne med atomare partikler med høj energi – det gælder især Europa. Denne meget intense stråling, som er dødelig for os, kan ikke have undgået at påvirke månerne – men hvordan? Og hvilken betydning har det for muligheden for liv?

• Udforske Ganymedes: Jupiters største måne, Ganymedes, er større end både Merkur og Pluto, og det er den eneste måne med eget magnetfelt. Ganymedes har også en ret interessant geologi med både højderygge og dybe riller. Derfor skal Juice ende sin lange rejse med at gå i bane om Ganymedes, som man så vil bruge mindst et år på at udforske nærmere.

• Hvordan fungerer Jupiter? I forrige artikel fortalte vi om Juno, der har søgt at studere Jupiters indre opbygning. Men der er uendeligt meget mere at studere, så Juice vil selvfølgelig også kigge på Jupiter, når den ikke lige er optaget af at se på månerne. Således skal Juice undersøge de processer, der driver Jupiters vejr, kemi og klima, og man vil studere, hvordan de forskellige lag af atmosfæren påvirker hinanden – og der er mange andre opgaver.

C) 2024 Europa Clipper

4: Norad changed sensitivity on the filter, now finding smaller slow moving things not observed before. China Balloon

https://twitter.com/georebekah/status/1624810262971793412?s=46&t=xELAp5h8YdFaTjYQ6GaSIQ