eRomfart 2020-041, Norsk Astronautisk Forening, 11.08.2020
Øyeblikket da Crew Dragon Endeavour treffer havflaten etter Demo-2. Den umiddelbare beskjeden fra bakkekontrollen etter landingen var «takk for at dere flyr med SpaceX!». (NASA/Bill Ingalls)
Dette er en nyhetsnotis 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.
Crew Dragon Demo-2 tilbake på Jorden
Av Øyvind Guldbrandsen
NASA-astronautene Robert Behnken og Douglas Hurley, også kjent som Bob og Doug, plasket i god behold ned i Mexicogolfen utenfor Florida i Dragon Crew-kapselen Endeavour kl. 20:48 norsk sommertid 2. august, etter 64 dager i rommet. Litt etter kl. 22 ble de hjulpet ut av kapselen, som da allerede var heist om bord i bergingsfartøyet "Go Navigator". Etter en medisinsk sjekk ble astronautene brakt i land med et helikopter.
Demo-2-ferden, den første bemannede romferden fra amerikansk jord på ni år og historiens første kommersielle bemannede romferd, var dermed gjennomført, tilsynelatende uten nevneverdige problemer. Crew Dragon var blitt koblet fra ISS kl. 01:30 natt til 2. august, norsk tid.
62 av de 64 dagene i rommet oppholdt Bob og Doug seg i Den internasjonale romstasjonen ISS, sammen med amerikaneren Chris Cassidy og de russiske kosmonautene Ivan Vagner og Anatoli Ivanishin. De tre sistnevnte ble skutt opp med det russiske romfartøyet Sojuz MS-16 den 9. april og skal returnere til Jorden i samme romfartøy i oktober. Siden 17. april har romfarerne, inkludert Demo-2-astronautene mens de også var oppe, utgjort romstasjonens Ekspedisjon 63-besetning.
Bob og Doug ble skutt opp i Dragon-romfartøyet med en Falcon 9-bærerakett 30. mai. Ikke siden romfergene ble satt på bakken for godt i 2011 hadde da en bemannet oppskyting til kretsløp skjedd fra USA. I mellomtiden hadde alle romfarere blitt brakt til og fra ISS med russiske Sojuz-romfarøy.
Demo-2 var i utgangspunktet tenkt som en to-ukers bemannet testferd, men denne ble vedtatt forlenget en tid før oppskytingen. Bob og Doug har dermed kunnet avlaste Cassidy med det betydelige vitenskapelige arbeidet innen en rekke fagområder som utføres i ISS, samt med vedlikehold og «husarbeid» nødvendig for å holde stasjonen i drift.
Crew Dragon benytter fire store hovedskjermer. Disse ble koblet fra kapselen kort til etter landingen til havs og brakt i land for nærmere inspeksjon. (NASA/Bill Ingalls)
ROMVANDRINGER
Noe av det viktigste i sistnevnte kategori var fire romvandringer som Bob (Behnken) gjennomførte sammen med Cassidy. Disse fant sted 26. juni og 1., 16. og 21. juli, alle fra den amerikanske luftslusemodulen Quest.
De fire romvandringene hadde vært planlagt siden før oppskytingen, og dedikert til å bytte ut de siste av ISS' 48 gamle nikkel-hydrogenbatterier til 24 nye og mer effektive litium-ionbatterier. Dette arbeidet startet ved ISS allerede i januar 2017, og forskjellige astronauter har deretter systematisk tatt for seg det ene settet etter det andre. Behnken og Cassidy fikk fullført denne jobben allerede etter tre romvandringer, og kunne bruke den siste til annet arbeid utenfor ISS.
PROGRESS MS-15
Den 23. juli tok Ekspedisjon 63-besetningen imot det ubemannede, russiske forsyningsromfartøyet Progress MS-15, som bare tre timer og 19 minutter tidligere var blitt skutt opp fra Bajkonur i Kazakhstan med en bærerakett av typen Sojuz-2.1a. En programvarefeil sendte fartøyet litt ut av kurs og skapte en del bekymring rett før sammenkoblingen, men Progress kom seg selv på rett spor, uten at det ble nødvendig å avbryte og deretter gjennomføre sammenkoblingen manuelt.
Progress MS-15 koblet seg til den russiske Pirs-modulen, som Progress MS-13 hadde koblet seg fra 9. juli for å frigjøre plassen til det nye forsyningsfartøyet. MS-15 hadde med seg 1520 kg tørrlast, 420 kg vann, 46 kg frisk luft under trykk og 600 kg drivstoff som skal overførest til ISS' drivstofftanker. ISS bremses uhyre svakt opp av luftmolekylene som befinner seg i høyden ISS kretser (rundt 400 km), og må avfyre rakettmotorene sine jevnlig for å vedlikeholde banehøyden.
En og annen gang må ISS også manøvrere for å unngå risikere å treffe romskrap som også kretser i bane rundt Jorden.
BESTILT AV NASA
Både Crew Dragon og Falcon 9 er utviklet og bygget av Musk sitt selskap SpaceX. De kommende årene skal SpaceX, på kontrakt med NASA, foreta flere operative Dragon-ferder til og fra ISS. Den første av disse, Crew-1, skal skytes opp tidligst i slutten av september med tre amerikanere og en japaner om bord. Den ferden er planlagt å vare i rundt seks måneder.
SUPERDRACO
SpaceX planla for noen år siden at Crew Dragon-fartøyene skulle lande på tørt land uten å benytte fallskjermer, men i stedet bremses av rakettmotorer og lande på landingsben som skulle strekkes ut, omtrent slik førstetrinnet i Falcon 9-rakettene lander etter oppskytingene. Til oppbremsingen skulle Dragon benytte de samme åtte SuperDraco-rakettmotorene som er montert rundt kapselen for å hurtig skyve den bort fra bæreraketten dersom denne svikter.
En variant av kapselen, kalt Red Dragon, skulle benytte samme teknikk for å lande besetninger på Mars.
NASA var ikke overvettes begeistret for idéen om å benytte bremseraketter, og anmodet om at konvensjonell fallskjermlanding skulle benyttes på Dragon. SpaceX så ikke poenget med å utvikle rakettlandingskonseptet for Dragon på egenhånd, og droppet også idéen om å bruke kapselen på Mars-ferder. I stedet gikk selskapet direkte over til å utvikle det mye større romfartøyet Starship.
Crew Dragon lander nå til havs under fire store fallskjermer og kan lande helt greit om en av disse ikke virker. Men selv etter at konseptet med rakettlanding ble droppet som primær landingsmetode hadde Musk et håp om at SuperDraco-motorene fortsatt ville kunne brukes som back-up dersom fallskjermsystemet som helhet skulle svikte. Men en hendelse i 2019 stanset disse planene. Som følge av en ventilfeil i SuperDraco-systemet ble kapselen som hadde blitt brukt til den ubemannede Demo-1 ferden sprengt under en påfølgende bakketest. Crew Dragon-programmet var allerede forsinket og det var ikke anledning til å redesigne hele SuperDraco-systemet. For å løse problemet kjapt ble de problematiske ventilene byttet ut med enkle men mer pålitelige engangsskiver. Dersom SuperDraco-motorene skulle bli avfyrt nå vil de brenne for full guffe til drivstofftankene er tomme, noe som ikke er forenelig med en kontrollert landing.
Det var opprinnelig meningen at kapselen brukt til Demo-1 også skulle brukes til Demo-2. Da denne kapselen ikke lenger var tilgjengelig benyttet man istedet en nyere kapsel, som også var konstruert for å oppholde seg lenger i rommet. Dette gjorde det mulig å forlenge Demo-2 fra to uker til to måneder.
STARLINER
I tillegg til SpaceX har også Boeing på kontrakt med NASA bygget et romfartøy beregnet på å bringe romfarere til og fra ISS. Boeings fartøy er kalt CST-100 Starliner og lander på land med fallskjermer. For å dempe landingsstøtet mot bakken benyttes oppblåsbare kollisjonsputer.
Starliner foretok en ubemannet testferd sist desember, men denne var ikke helt vellykket. Romfartøyet nådde aldri frem til ISS, men landet i god behold etter to dager i rommet. Både under ferden og i ettertid er det avdekket mange problemer med romfartøyets programvare, som må rettes før romfartøyet kan skytes opp på nytt. Boeing tar nå sikte på å gjennomføre en ny ubemannet Starliner-testferd i løpet av året. Dersom denne går bra kan den første bemannede antakelig skje våren 2021.
FØRSTE HAVLANDING SIDEN ASTP
Da Demo-2 kom ned var det den første landingen til havs på 45 år etter en bemannet romferd. Den forrige var med Apollo ASTP (Apollo Sojuz Test Project) i juli 1975. (STS-25 med Challenger regnes ikke, av opplagte grunner.) ASTP var første romferd hvor et sovjetisk (eller russisk) og et amerikansk romfartøy møttes og koblet seg sammen i rommet.
Den landingen ble mer dramatisk enn noen hadde ventet. Ved en feil hadde Apollo-kapselens stillingskontrollmotorer ikke blitt skrudd av under tilbakevendingen, og da kapselen lå og duppet i havet ble giftig eksos fra motorene sugd inn gjennom kapselens ventilasjonsinntak og pustet inn av de tre astronautene Thomas Stafford, Vance Brand og Deke Slayton. Mens bakkekontrollstaben i Houston applauderte over en tilsynelatende vellykkede fullført ASTP-ferd, kjempet astronautene for livet i kapselen. Stafford fikk grafset tak i tre oksygenmasker, fikk tredd den ene på seg selv mens han ga den andre til Slayton og holdt den tredje over ansiktet til Brand, som da hadde mistet bevisstheten. Historiens tre siste Apollo-astronauter tilbrakte to uker på sykehus etter hendelsen.
Klok av skade var det første som ble gjort da bergingsbåtene ankom den flytende Crew Dragon-kapselen å "sniffe" etter gasser som eventuelt lekket fra kapselens drivstofftanker og rakettmotorer (unnslipningssystemet, banejusteringsmotorene og stillingskontrollmotorene). Noe ble visstnok detektert, men godt under skadelig nivå. Slik sniffing var også fast rutine etter samtlige romfergelandinger.
SOJUZ 23
Én bemannet landing til vanns har skjedd mellom ASTP og Demo-2. Den ble om mulig enda mer dramatisk enn Apollo ASTP. Etter å ha mislyktes i å koble Sojuz 23-romfartøyet sitt til romstasjonen Saljut 5 i oktober 1976 måtte kosmonautene Vyacheslav Zudov og Valery Rozhdestvensky i relativt hui og hast returnere til Jorden før batteriene i fartøyet gikk tomme, nesten tre måneder før den opprinnelige planen (Sojuz-fartøyet hadde ikke solcellepaneler). Tilbakevendingskapselen traff tilfeldigvis Tengiz-sjøen i Kazakhstan, åtte km fra land, den eneste gangen et Sojuz-fartøy ikke har kommet ned på tørt land.
Den meget saltholdige Tengiz-sjøen var dekket av en slags is-sørpe som kapselen druste igjennom. Kraftig vind tok snart tak i fallskjermen, som dro kapselen over ende slik at luken kom under vann og hindret kosmonautene i å komme seg ut. I første omgang var det kanskje like greit, for utenfor var det -22 grader Celsius og snøstorm, som kosmonautene neppe ville overlevd særlig lenge. Noe det viste seg å bli behov for, for kapselens antenner var også dratt under vann og hindret stabil kommunikasjon med redningsmannskapene, som slet med å finne kapselen. Tåke og tett snødrev gjorde visuelt søk håpløst. Ikke en gang kapselens sporingslys kunne ses, og mørket falt på.
Kanskje mest alvorlig var det at ventilen som skulle slippe inn frisk luft også kom under vann. I kapselen var det oksygen og strømforsyning bare for noen få timer, og temperaturen sank. Zudov og Rozhdestvensky lot nesten være å snakke og bevege seg i den mørke kapselen for å spare oksygenet de hadde.
Ved et lykketreff havnet kapselen omsider i lyskjeglen til et av helikoptrene som var ute og lette, men isforholdene gjorde at verken gummibåter eller kjøretøy kunne komme seg ut med tilstrekkelig utstyr til å få kapselen på rett kjøl. Etter hvert fikk man likevel heist ned froskemenn som festet kabler til kapselen.
Men bergingshelikoptrene var ikke beregnet på å kunne løfte den tre tonn tunge kapselen, og den videre bergingsoperasjonen måtte etter hvert utsettes til lyset kom tilbake. En av bergingsmannskapene bestemte seg likevel for å bli ved kapselen store deler av natten, som førte til at han forfrøs og senere måtte amputere to fingre.
Så snart det demret fortsatte bergingsoperasjonen. Eneste måten å få kapselen i land på var å slepe den med helikopter over og dels gjennom isen. Selv i dagslys var dette en risikabel operasjon. Under de gjeldende forholdene fikk man ikke kuttet løs fallskjermen, som ble fylt med vind og gjorde det vanskelig å manøvrere helikopteret. I tillegg hadde saltvannet kortsluttet noe som fikk reservefallskjermen til å løse seg ut og ytterligere vanskeliggjøre operasjonen.
11 timer etter at den landet ble luken inn til kapselen åpnet. Bergingsmannskapene på land hadde allerede tilkalt et spesialteam som skulle hente ut to livløse kosmonauter, og skal ha vært overrasket over å finne dem i relativt god behold, om enn nedkjølte og omtåket.
Etter ferden innrømmet sovjetiske myndigheter at koblingen med Saljut 5 hadde mislyktes fordi Sojuz ikke hadde oppført seg som det skulle, og opplyste at landingen hadde skjedd til vanns. Det tok imidlertid flere år før detaljer om den dramatiske redningsoperasjonen begynte å sive ut.
NASA hadde ikke regnet med at mange privatbåter med skuelystne skulle samle seg rundt kapselen allerede før den var fisket opp av vannet. (NASA/Bill Ingalls)
Crew Dragon-kapselen idet den heises ombord i bergingsskipet «Go Navigator». Bob og Doug befinner seg fortsatt i kapselen. Astronautene hadde for sikkerhets skyld satellittelefoner om bord, som de drev å tulleringte til forskjellige personer med mens de ventet på å bli hentet ut av kapselen. Deriblant til NASA-sjefen og hans kone. (NASA/Bill Ingalls)
Bob (t.v.) og Doug rett etter at luken til kapselen var åpnet om bord på «Go Navigator». (NASA/Bill Ingalls)
Doug er nettopp blitt hjulpet ut av kapselen. (NASA/Bill Ingalls)
