OVER: Illustrasjon av SLIM i ferd med å lande på Månen, her med begge hovedmotorene i drift. En av roverne er akkurat sluppet løs.
eRomfart 2024-003, Norsk Astronautisk Forening, 26.01.2024
Dette er en nyhetsartikkel opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Slim, Peregrine og Artemis
Av Øyvind Guldbrandsen
Det er gjentatt om og igjen, særlig når ting har gått galt, at rommet er fiendtlig og romfart vanskelig. Likevel kan nok noen og enhver være forbauset over hvor problematisk denne nye bølgen med ubemannede månesonder synes å vise at det er å lande på Månen i god behold, all den tid dette var blitt mer eller mindre rutine for to generasjoner siden.
Bak dette ligger selvsagt en slags forventning om at et halvt århundre med det vi har blitt oppdratt til å tro er en rivende teknologisk utvikling burde ha gitt seg utslag i noe bedre enn fiaskoer på løpende bånd.
I eRomfart 2024-001 omtalte vi debutoppskytingen til ULAs bærerakett Vulcan Centaur med den amerikanske sonden Peregrine som nyttelast, årets første med Månen som tilsiktet endeholdeplass. Så langt kom den aldri. Den 18. januar (2024), etter 10 litt kaotiske dager i rommet, endte Peregrine som et stjerneskudd et sted nord for New Zealand, Jorden.
SLIM
Noe bedre gikk det med årets andre landingsforsøk, med den japanske sonden SLIM, for øvrig enda et eksempel på et fiffig akronym på et romprosjekt, her for det fulle navnet Smart Lander for Investigation Moon. SLIM ble skutt opp allerede 6. september 2023, men gikk ikke inn for landing før 19. januar 2024, etter å ha tegnet noen vide, men energivennlige sløyfer rundt Jorden og Månen.
SLIM skulle lande på en ganske spesiell måte. En meter eller så før touchdown skulle sonden vippe omtrent 90° over til siden, til den siden de fem landingsbena (ja, 5) stikker ut fra, som altså er en annen vei enn bremsemotorene peker. På motsatt side av landingsbena er sonden kledt med solcellepaneler, som dermed ville vært rettet mot himmelen når sonden var vel nede på denne vanskelige måneoverflaten (se illustrasjon via bildelenken.)
Siste del av den planlagte landingssekvensen til SLIM. Den endte med å rotere mer enn som så. (JAXA)
Denne måten å nærme seg problemområdet på fungerte muligens på papiret, men ikke på Månen. Der rullet sonden helt rundt, og kom til ro med rakettmotorene pekende rett opp og landingsbena pekende mot den lave, lokale morgensolen. Dermed havnet solpanelene på skyggesiden. Det var minst like ubeleilig som uplanlagt, for kun batterier som strømkilde er ingen varig energiløsning. Det innså også bakkekontrollen, som først hadde jublet over det som så ut som Japans første vellykkede månelanding, på tredje forsøket, men nå fikk det travelt med å finne på noe før batteriene gikk tomme og kanskje ble ødelagt.
Svaret ble å sette sonden i dvale rett før det skjedde, etter å ha samlet inn og overført maksimalt med data i løpet av kun 2½ time på Månen. Deretter var det bare å vente på solen bevege seg over himmelen og håpe på at den på ettermiddagen, lokal månetid, vil begynne å skinne på solpanelene i tilstrekkelig grad til å vekke sonden opp fra de halvdøde og kanskje gi litt bonustid før solen går helt ned over området og SLIM legger på røret for godt. Sonden ble ikke designet for å overleve den beinkalde månenatten, uansett landingsposisjon.
Illustrasjon av SLIM slik den skulle tatt seg ut på Månens overflate. (JAXA)
Solen beveger seg langsomt over månehimmelen. Fra soloppgang til solnedgang tar det 14 (jord-)dager, og månenatten er like lang. I skrivende stund venter man ennå på nye livstegn fra SLIM.
Japanerne har en egen forkjærlighet for små, avanserte dippedutter. En håndfull slike er spredt rundt på diverse asteroider, brakt dit av Hayabusa-prøveretursondene.
SLIM var intet unntak. To såkalte rovere, kalt LEV-1 og -2 (Lunar Excursion Vehicle), ble frigjort rett før landingsøyeblikket. Å kalle dem rovere er muligens å tøye begrepet. Dette er heller innretninger som benytter forskjellige metoder for å sprette eller vagge mer eller mindre tilfeldig rundt på overflaten, den ene uten engang å utnytte menneskehetens kanskje best utprøvde oppfinnelse: Hjulet.
SLIM slik den faktisk tar seg ut, i ferd med å utøve avansert yoga på Månens overlate. Den ene, gjenværende hovedmotoren peker omtrent rett opp, landingsbena peker ut på venstre side og solpanelene befinner seg på skyggesiden på høyre side av romfartøyet. Bildet er tatt fra LEV-2.
Det var bilder fra LEV-2 som bekreftet at SLIM står på hodet, med solpanelene tilfeldigvis rettet mot vest, altså der solen går ned. LEV-roverne kommuniserer direkte med Jorden, uten å bruke SLIM som reléstasjon. Det er mottatt data, men ikke bilder fra LEV-1.
Et primært formål med SLIM var å forsøke en presisjonslanding. Sonden skulle selv styre seg ned inntil 100 meter fra det forutbestemte landingspunktet, ved å se og kjenne igjen kratre og andre landskapstrekk kartlagt av Japans tidligere orbitalsonde Kaguya.
Den 25. januar opplyste den japanske romorganisasjonen JAXA at den ene av SLIMs to hovedbremsemotorer sviktet rett før landingen, i en høyde av 50 meter. Bilder tatt under og etter landingen synes å vise at rakettmotorens dyse rett og slett ramlet av, sammen noen mindre biter. SLIM fullførte nedstigningen med bare én hovedmotor i drift, men denne kunne ikke hindre SLIM i å akkumulere en sidelengs bevegelse og treffe overflaten med en horisontal hastighet på 9 m/s, som er den sannsynlige årsaken til at SLIM umiddelbart stupte kråke.
Til tross for den sideveis bevegelsen traff SLIM bare 55 meter fra det forutbestemte landingspunktet på den skrånende innsiden av Shioli-krateret, 13° sør for ekvator. Da motoren sviktet lå SLIM an til å lande bare 3 til 4 meter fra målet.
Måneoverflaten fotografert fra SLIM. Til høyre uformelle kallenavn på noen av steinene i området.
Peregrine
Tilbake til den amerikanske sonden Peregrine. Den ble som planlagt frakoblet bærerakettens Centaur-trinn i en svært avlang bane rundt Jorden den 8. januar, og skulle derfra selv manøvrere seg ut av jordbane, inn i bane rundt Månen og deretter ned til en landing den 23. februar, det første amerikanske romfartøy til å myklande der siden Apollo 17 i 1972.
Bare timer etter oppskytingen ble det klart at det ikke kom til å skje. Årsaken synes nå å være en stuck heliumventil. I likhet med mange andre raketter og romfartøy hadde Peregrine heliumgass under høyt trykk i små, men robuste tanker. Heliumet overføres gradvis og etter behov til de større, men ikke like robuste drivstofftankene, for å presse drivstoff derfra inn til rakettmotorene.
For Peregrine fortsatte heliumet å strømme inn i tanken med oksidasjonsmiddel helt til den sprakk. Det fjernet effektivt ethvert håp om noen månelanding for dette romfartøyet. På den annen side klarte selskapet Astrobotic, som hadde bygget og kontrollerte Peregrine på oppdrag fra NASA, å beholde kontroll på det vesentlig lenger enn hva man innledningsvis trodde ville være mulig etter at den begredelige situasjonen kom for en dag. En grunn var at lekkasjen gradvis avtok.
Man benyttet tiden i jordbane til å blant annet skru på instrumentene i sonden, bare for å ha gjort det. Dataene man fikk inn var kanskje ikke spesielt givende, instrumentene var jo beregnet på å gjøre observasjonene sine på måneoverflaten. Man vekket til og med opp roverne, som hadde hjul, men aldri fikk noe å kjøre på. Peregrine hadde med seg hele seks rovere. En liten firehjuling, og fem enda mindre tohjulinger. De sistnevnte var bygget i Mexico og skulle sparkes ut på overflaten og deretter kjøre rundt i samlet flokk.
Peregrine i ferd med å forlate Vulcan-rakettens Centaur-trinn. Man ser undersiden av romfartøyet, med to av landingsføttene helt nederst på bildet.
Siden Astrobotic klarte å opprettholde et minimum av kontroll på romfartøyet, ønsket selskapet å bruke de små manøvreringsmulighetene man hadde til å i hvert fall forsøke å sette det i bane rundt Månen. I konsultasjon med NASA ble det imidlertid bestemt å i stedet sende det tilbake, inn i jordatmosfæren, hvor det brant opp den 18. januar. I tillegg til instrumenter og rovere hadde romfartøyet for øvrig med seg DNA og asken etter over 70 avdøde personer, som dermed ble kremert for andre gang, og på en annen klode enn de drømte om før livet ebbet ut.
At man valgte å sendte romfartøyet tilbake til Jorden skyldtes neppe protestene fra Navaho-indianerne, som mislikte å høre at den, i følge deres tro, hellige månen skulle besudles med asken etter avdøde mennesker. Mer viktig for NASA var det å ikke risikere at Peregrines kaputte fremdriftsystem kanskje skulle eksplodere og etterlate masse romskrap i bane rundt Månen. Månen har som kjent ingen atmosfære som bremser opp og over tid rensker opp i skrotet som måtte etterlates i kretsløp, og heller ingen radarstasjoner som gjør det mulig å holde oversikt over det.
Det beregnede stedet østenfor for Australia og nordenfor for New Zealand hvor Peregrine brant opp i atmosfæren sammen med de allerede kremerte levningene etter over 70 personer.
Tidligere månelandinger
Apollo 17 er dermed fortsatt USAs siste månelanding (ikke medregnet sonder som tilsiktet har krasjet der), den sjette og siste av Apollo-programmets månelandinger, som hver brakte to astronauter til måneoverflaten fra 1969 til 1972. Som en forberedelse til Apollo skjøt NASA opp syv sonder i Surveyor-programmet, hvorav fem lyktes med å myklande og sende bilder og data fra overflaten.
Det var likevel Sovjetunionen som var først til å myklande et ubemannet romfartøy på Månen. Det var med Luna 9 i 1966, etter flere mislykkede forsøk. Sovjetunionen hadde i det hele tatt mye høyere feilrate på sine månefartøy enn USA, og fikk heller aldri gjennomført noen av de to planlagte, bemannede måneprogrammene sine: Ett som skulle sende kosmonauter i en loop rundt Månen i L-1 romfartøy skutt opp med Proton-bæreraketter, og et som skulle landsette én kosmonaut per ferd, brakt til månebane med L-3-romfartøy skutt opp sammen med et månelandingsfartøy med den langt kraftigere N1-bæreraketten. Kun ubemannede ferder ble gjennomført rundt Månen i L-1, under Zond-programmet, mens N1-programmet ble oppgitt i 1974 etter fire mislykkede testoppskytinger. Både L-1 og L-3 var basert på Sojuz.
Fasit ble i hvert fall at Sovjetunionen lyktes med å myklande tilsammen syv ubemannede romfartøy på Månen på 1960- og -70-tallet. Av disse hadde to med seg svært vellykkede Lunokhod-kjøretøy, mens tre returnerte til Jorden med måneprøver. Det nest siste forsøket var med Luna 23, som veltet etter landingen. Altså ikke ulikt SLIM, bortsett fra at Luna 23 skulle vært sendt hjem til Jorden igjen. Det klarte Sovjetunionen, for deres vedkommende tredje og siste gang, med Luna 24 i 1976, som også ble det siste fartøyet til å både forsøke og å lykkes med å myklande der frem til Kina tok opp stafettpinnen og landsatte Chang'e 3, med den lille roveren Yutu, i 2013.
Kina har fulgt opp med Chang'e 4, som i 2018 ble første romfartøy til å lande på Månens bakside, og Chang'e 5, som returnerte med måneprøver i 2020. Kina har så langt hatt et meget vellykket måneprogram, tilsynelatende uten noen mislykkede sonder.
Dette i sterk kontrast til alle andre nasjoners forsøk på å landsette romsonder der etter Luna 24, eller for den saks skyld etter Chang'e 4. Der er statistikken nesten ufattelig dårlig. For å ramse opp: Israels Beresheet krasjet i 2019 (privat prosjekt); Indias første Vikram, brakt til månebane med Chandrayaan-2, led samme skjebne senere samme år; Japans Omotenashi, skutt opp sammen med Artemis 1 med SLS i 2022, mistet kontakten på veien og passerte Månen i all stillhet noen dager litt senere. Samme nasjon traff, men alt for hardt, med Hakuto-R 1 i april 2023 (privat sonde, skutt opp i desember 2022 med Falcon 9), før Russland klinket til og la til enda et krater med Luna 25 sist august. Det var Russlands første månesonde etter at Russland igjen ble Russland, og en langt mindre en enn f.eks. Luna 24, men som det likevel tok russerne omtrent et kvart århundre på å skru sammen. Styrten skjedde etter at et forsøk på å trimme kretsløpet rundt Månen gikk over styr og sendte fartøyet på kollisjonskurs. Få dager etter fikk India det faktisk til med sin andre Vikram (offisielt uten 2-tall bak), som ble den første vellykkede månelandingen fra en annen nasjon enn Sovjetunionen, USA og Kina. Deretter fulgte altså SLIM og Peregrine med til sammen en halv vellykket landing, som vi allerede har omtalt i denne artikkelen.
Dette er altså landingsforsøk. Det har vært enda flere orbitalsonder (banesonder) til Månen. Disse ramser vi ikke opp her, men kan nevne at statistikken har vært langt mer oppløftende blant disse, vel å merke hvis vi holder oss til de større fartøyene, hvor omtrent alle har har fungert, ofte lenge. Unntakene har vært en del såkalte cubesats, eller nanosonder. Farkoster på størrelse med melkekartonger og stresskofferter, hvor prisen er lavere men risikoen høyere.
Artemis utsatt
Listen over det som er planlagt er også for lang til at vi tar den her. Men vi bør nevne Chang'e 6, som Kina planlegger å skyte opp førstkommende mai, og som skal returnere med prøver fra langt syd på Månens bakside, første gang et romfartøy henter noe fra baksiden. Ser man på hva Kina har klart hittil er det all grunn til å tro at også denne ferden vil gå bra.
Kina har i noen år sagt de i et lengre tidsperspektiv har planer om bemannede måneferder. Om ikke verdenssituasjonen forverres ytterligere er det god grunn til å tro at også dette vil bli gjennomført i overskuelig fremtid. Realistisk sett snakker vi da om 2030-tallet. Det vil si at NASAs Artemis-program med god margin burde bringe amerikanske astronauter tilbake til Månen før kineserne.
Likevel er nettopp dette, altså hvorvidt de første Artemis-astronautene vil lande på Månen før eller etter de første kineserne, et tema som titt og ofte tas opp, gjerne av talsmenn fra NASA eller den amerikanske romindustrien som prøver å skremme kongressmedlemmer til å bla opp enda mer. Med tanke på hvor stødig kineserne ser ut til å jobbe og hvordan Artemis stadig utsettes for utsettelser, blir dette spekulative scenariet stadig mindre spekulativt.
I 2019, mens Trump var president, anmodet, eller beordret han NASA til å landsette astronauter («den neste mannen og første kvinnen») på Månen innen utgangen av 2024, det vil si innen utløpet av det Trump da trodde skulle bli hans andre presidentperiode. Den tidsfristen var det få utenfor presidentkontoret som trodde var gjennomførbar. Men ingen involverte av høyere rang sa det høyt uten konsekvenser.
Senere har utsettelsene alle har ventet på kommet. Senest 10. januar, da NASA-sjef Bill Nelson annonserte om lag ett års ytterligere utsettelse for de to første bemannede Artemis-ferdene i forhold til det som da var den offisielle planen: Artemis 2, som skal bringe fire astronauter rundt Månen, ble utsatt til september 2025, mens Artemis 3, fortsatt den første som etter de offisielle planene skal bringe astronauter ned på Månen, ble utsatt til september 2026.
Artemis 2 ble utsatt fordi man vil få klarhet i hvorfor det oppstod større slitasje enn ventet på varmeskjoldet etter den ubemannede Artemis 1-ferden i 2022.
Artemis 3 er mer kompleks. Der sliter man med utviklingen av de nye romdraktene som skal brukes på Månen. Men spesielt er det alle oppgavene som SpaceX' Starship skal utføre som man trenger tid på å beherske. Det er Starship som skal bringe astronautene fra et Orion-fartøy i rommet nær Månen ned til overflaten og opp igjen. Før man gjør dette med folk om bord må Starship gjennomføre en ubemannet månelanding, nå planlagt til 2025. Før det igjen må man beherske sammenkobling og overføring av store mengder drivstoff mellom Starship-fartøy i jordbane, og oppskyting av flere Starship-fartøy over et ganske kort tidsrom for å fylle et drivstoffdepot i jordbane. Det forutsetter videre at man klarer å bringe både Starship og Super Heavy helskinnet ned til Jorden etter hver ferd, for Super Heavys vedkommende direkte tilbake til oppskytingsrampen, og klargjøre dem til en ny ferd på kort tid.
På ingen av de to første testferdene med Starship, som ble gjennomført i fjor (2023), fikk man fartøyet opp i (tilnærmet) jordbane eller prøvd tilbakevending eller innledende landingsprosedyrer, som skulle testes til havs. Den tredje testferden er nå planlagt til førstkomende februar, og SpaceX-sjef Elon Musk sier han regner med at fartøyet vil komme seg opp i (fortsatt tilnærmet) kretsløp da.
Med så mange uvisse variabler er det tvilsomt at den neste bemannede månelandingen vil kunne skje før 2027, eller mer sannsynlig 2028. Ironisk nok er det godt mulig at det da likevel blir Trump som er presidenten som hilser astronautene velkommen hjem. Uansett er det tenkelig at den første bemannede Artemis-månelandingen vil bli lagt til en senere ferd enn Artemis 3, som i stedet vil bli viet byggingen av romstasjonen Lunar Gateway.
