eRomfart 2021-005, Norsk Astronautisk Forening, 11.02.2021
Artikkelen 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.
NASA dropper SLS fra Europa Clipper
Av Øyvind Guldbrandsen
NASA annonserte 10. februar at de har besluttet å IKKE benytte den planlagte, superkraftige bæreraketten SLS (Space Launch System) til å skyte opp Europa Clipper, NASAs neste såkalte «flaggskip»-sonde. I stedet vil romorganisasjonen benytte en kommersielt tilgjengelig bærerakett. Det betyr at sondens reisetid fra Jorden til Jupiter forlenges fra rundt to og et halvt til minst fem og et halvt år. Det betyr også at NASA, etter eget utsagn, sparer inntil 1,5 milliarder dollar.
NASA tar sikte på å skyte opp Europa Clipper i 2024. Hvilken bærerakett som da skal benyttes skal formelt avgjøres om et års tid, men det meste peker i retning av at det blir SpaceX' Falcon Heavy. I tilfelle vil sonden være fremme ved Jupiter i 2030. Sonden skal gå inn i kretsløp rundt planeten og gjøre rundt 45 nærpasseringer av den store månen Europa, ned til avstander av 25 km. Alt tyder på at Europa har et dypt, globalt hav av flytende vann under den islagte overflaten, som er full av sprekker, noen som det tilsynelatende pipler eller med stor kraft spruter vann ut av. Europa Clipper skal ha med ni avanserte instrumenter, deriblant en undergrunnsradar som skal studere islaget og muligens havet under, som regnes som stedet i Solsystemet utenom Jorden med de beste forholdene for at liv kan eksistere.
Det er ikke uvanlig at man bestemmer seg for å bytte bærerakett både én og kanskje flere ganger underveis i planleggingen av et romprosjekt. Før oppskyting av kommersielle satellitter kan det godt skje meget sent, kanskje også etter at satellitten er ferdigbygget, f. eks dersom raketten man hadde tenkt å bruke av en eller annen grunn ikke lenger er tilgjengelig. Det som gjør denne saken verdt å bemerke er at den amerikanske Kongressen i utgangspunktet hadde lovpålagt NASA å benytte SLS til å skyte opp Europa Clipper.
Illustrasjon av en SLS Block 1-bærerakett, med et Orion-fartøy på toppen (NASA)
ALT ER POLITIKK
Det er nokså spesielt at politikerne blander seg så detaljert inn i hva slags bærerakett NASA skal benytte til et gitt prosjekt, og NASA har ikke klart å skjule sin frustrasjon over å bli styrt på denne måten. Vanligvis er det helt og holdent NASA selv som gjør denne type beslutninger i prosjekter de har fått godkjent, basert på grundige tekniske og økonomiske vurderinger.
Derfor har NASA i flere år presset på for å få en endring av lovteksten, noe de fikk sist høst, i 2021-budsjettet. I stedet for å utvetydig pålegge NASA å bruke SLS, ble det justert til at SLS skal benyttes «hvis tilgjengelig», og «dersom analyser av belastningene under oppskytingen bekrefter at det er hensiktsmessig å benytte SLS».
Både SLS' tilgjengelighet og kompatibilitet er noe som har plaget NASA. Det vil sannsynligvis bare bli bygget én SLS-rakett i året ut dette tiåret, hvorav de tre første allerede er bundet opp til Artemis 1, 2 og 3, sistnevnte med planlagt oppskyting i 2024. En SLS-oppskyting av Europa Clipper ville derfor tidligst kunnet skje i 2025, selv om selve sonden skulle blitt klar 2024.
Hvorfor Kongressen, visstnok med senator og SLS-promotor Richard Shelby i spissen, på død og liv ville at NASA skulle benytte SLS til Europa Clipper, er ikke helt godt kommunisert. Men med den gjennomsnittsalderen representantene har, er det nærliggende å si at det øker muligheten for at de får se resultater fra Europa Clipper-prosjektet før de selv havner på gamlehjem eller det som verre er (Shelby er født i 1934). SLS er kraftig nok til å sende Europa Clipper på en direkterute til Jupiter. Selv om Falcon Heavy i dag er verdens kraftigste operative bærerakett, må Europa Clipper etter oppskyting med denne ta en ekstra runde rundt Solen og passere både Mars og Jorden for å bli dyttet opp i nødvendig hastighet til å nå ut til Jupiter.
SLS OG ARTEMIS
Nå er det mye som er usikkert med tidsskjemaet til både SLS og Artemis. Inntil nylig håpte NASA å få skutt opp den første SLS-raketten på den ubemannede Artemis 1-ferden tur/retur månebane innen utgangen av året. Men dette blir sannsynligvis forskjøvet til 2022 som følge av at den såkalte Green Run-testen 16. januar ikke gikk helt som planlagt. Meningen var da å avfyre det første SLS-kjernetrinnet med alle de fire RS-25-rakettmotorene (alle tidligere benyttet på flere romfergeferder) i over åtte minutter ved en testfasilitet på bakken. I stedet ble avfyringen automatisk stanset etter bare 67 sekunder. Siden mer enn fire minutter var ansett som minimum for å få de nødvendige testdataene, har NASA og Boeing besluttet å gjennomføre en ny Green Run-test med det samme trinnet, tidligst i slutten av februar.
Mens han ennå var president instruerte Trump NASA om å gjennomføre den første bemannede månelandingen siden Apollo innen utgangen av 2024. Da var det få som trodde NASA ville rekke dette tidsskjemaet, og det er enda færre nå. 2024 ville vært Trumps siste år som president dersom han hadde vunnet valget sist høst og unngått å bli avsatt etterpå.
I en tid etter valget syntes fremtiden til Artemis og SLS noe uklar, ettersom nåværende president Biden har vært nokså vag om emnet. Muligens prioriterte han ikke å sette seg så veldig inn i saken. Inntil relativt nylig, hvor det har kommet signaler om at Biden-administrasjonen vil gi sin fulle støtte til Artemis-programmet.
Det betyr på ingen måte noen månelanding i 2024. Det ville krevd en kræsjbevilgning på over tre milliarder dollar til et månelandingsfartøy, noe den nå nylig avgåtte NASA-administratoren Jim Bridenstine ba om over 2021-budsjettet, men bare fikk en brøkdel av. Det ville også krevd at landingsferden måtte ha skjedd på Artemis 3. Altså på den tredje SLS-oppskytingen, den andre bemannede Artemis/SLS-ferden og trolig den første hvor et Artemis-månelandingsfartøy var brakt til Månens nærhet. Enhver risikoansvarlig kunne fått insomnia av mindre.
LUNAR GATEWAY
I stedet vil NASA trolig falle tilbake på de tidligere planene, hvor de i litt mer ro og mak først bygger romstasjonen Lunar Gateway i en bane nær Månen sammen med ESA, Japan og Canada (ikke Russland eller Kina), og så tar månelandingen derfra, antakelig rundt 2028.
NASA annonserte for øvrig også denne uken at de har valgt Falcon Heavy til skyte opp to første Gateway-modulene, HALO og PPE (HAbitation and Logistics Outpost og Power and Propulsion Element). NASA bestemte seg i fjor for å slå sammen de to elementene før oppskytingen, i stedet for i rommet, med forventning om at dette vil forenkle det hele, selv om generalinspektøren for denslags afferer senere har uttrykt andre oppfatninger. Sammenslåingen ble muliggjort etter at det amerikanske forsvarsdepartementet valgte SpaceX til å skyte opp noen av deres største satellitter frem til 2028, som på sin side krever utvikling av en nytt og lengre nyttelastdeksel til Falcon Heavy, et hvor også HALO og PPE får plass sammen. I kombinasjon er HALO og PPE imidlertid for massive til at raketten klarer å sende dem direkte til destinasjonen i rommet nær Månen. Modulene må derfor selv ta seg dit fra høy jordbane, noe som er ventet å ta 10 måneder, gjennom langtidig bruk av PPEs ionemotorer. Oppskytingen er planlagt til mai 2024.
Man skulle tro at det antatt litt slakkere Artemis-programmet under Biden potensielt kunne frigjort en SLS til Europa Clipper. Men NASA selv mener at de trenger alle SLS-rakettene de kan anskaffe til Artemis/Lunar Gateway, selv om mange av elementene skal skytes opp med kommersielle bæreraketter. NASA krever også at en så verdifull nyttelast som Europa Clipper, med foreløpig anslått prislapp på 4,25 milliarder dollar, skytes opp med en bærerakett som har hatt minst tre feilfrie oppskytingsforsøk, derav begge de to siste. Hvor mange feilfrie SLS-oppskytinger som vil være gjennomført i 2025, enn si 2024, er fortsatt i det blå, all den tid gigantprosjektet allerede er flere år bak skjema, og ingen vet hva mer det måtte bli rammet av. Fordelen av tre års kortere reisetid kunne lett blitt spist opp og vel så det av fremtidige, uforutsette SLS-forsinkelser.
KOMPATIBILITETSPROBLEMER
I fjor sommer meldte NASA også om «kompatibilitetsproblemer» mellom SLS og Europa Clipper, uten å gå særlig mer i detalj. Men trolig var forventede, kraftige vibrasjoner under oppskytingen i hvert fall en del av problemet. SLS Block 1, som eventuelt skulle skutt opp Europa Clipper, er i utgangspunktet konstruert for å sende de 26 tonn tunge Orion-fartøyene mot Månen (romfartøyene som skal brukes på Artemis-ferdene kalles altså fortsatt Orion), og nærmere analyser konkluderte med at man ikke bare kunne bolte den i overkant seks tonn tunge Europa Clipper til samme bærerakett uten modifikasjoner både her og der.
Mens NASA bokstavelig talt ventet på lov til å bruke noe annet enn SLS, fortsatte de å tilpasse sonden til både SLS og en kommersiell rakett. Dette kostet ifølge dem selv 30 millioner dollar ekstra i året, utgifter som bare ville stige ytterligere og bli mer og mer vanskelig å gjennomføre ettersom selve byggingen skred frem. For konstruktørene av sonden ble det mer og mer prekært å få klarhet i hvilken bærerakett de skulle forholde seg til. Da NASA den 25. januar sendte ut beskjed om umiddelbart å avslutte tilpassing av Europa Clipper til SLS, skal det ha vært til stor lettelse for designerne.
Oppskyting av en Falcon Heavy-rakett (Foto: SpaceX)
ALTERNATIVE BÆRERAKETTER
NASA sier at konkurransen om tilby oppskyting av Europa Clipper er åpen, men det er neppe særlig flere enn SpaceX og selskapets Falcon Heavy som er aktuelle. Falcon Heavy har hittil blitt skutt opp tre ganger, alle med suksess, og det planlegges ytterligere minst dobbelt så mange før Europa Clipper kommer seg av gårde. Blant disse er romsonden Psyche i 2022, som skal til metallasteroiden med samme navn, og som blir Falcon Heavys første NASA-hovednyttelast. Den mest hypede Falcon Heavy-oppskytingen hittil var utvilsomt den første, da Elon Musks personlige Tesla Roadster i februar 2018 ble sendt inn i bane rundt Solen. Det bør vel også nevnes at Falcon 9 nå har blitt skutt opp mer enn 100 ganger. Falcon Heavy består som kjent av av tre modifiserte Falcon 9-førstetrinn, og av Falcon 9s andretrinn.
Boeings Delta IV Heavy kunne vært en kandidat til Europa Clipper, men denne raketten skal fases ut før 2024 på grunn av høye kostnader, og de resterende rakettene er allerede booket. Vulcan Centaur (United Launch Alliance) og New Glenn (Blue Origins, selskapet til Amazon-gründer Jeff Bezos) har ennå ikke blitt skutt opp. Noen av nevnte raketter har også mindre kapasitet enn Falcon Heavy, og ville nødvendiggjort gravitasjonsdytt av Venus for at Europa Clipper skulle ha kommet seg til Jupiter. Dette vil NASA helst unngå, siden sonden da vil trenge ekstra beskyttelse mot de høyere temperaturene ved Venus.
Illustrasjon av Europa Clipper i bane rundt Jupiter, under en av passeringene av Europa (JPL/NASA)
LANG REISE
Den nåværende reiseruten til Europa Clipper, med utgangspunkt i at Falcon Heavy-raketten skipper landingsbena og bruker alt drivstoffet til oppskytingen, altså uten å kunne lande og brukes på nytt, går ut på en oppskyting mellom 10. og 30. oktober 2024, passering av Mars 28. februar 2025, passering av Jorden 2. desember 2026 og ankomst Jupiter 11. april 2030. Senere, alternative oppskytingsdatoer finnes også, men dette vil forskyve Jupiter-ankomsten til senere på 2030-tallet.
Sonden skal i 3,5 år kretse rundt Jupiter og studere både planeten og dens måner, men altså først og fremst ha fokus på Europa. Hver nærpassering av månen skal skje over forskjellige områder, slik at man over tid får kartlagt mesteparten av overflaten med stor detaljrikdom.
"FLAGGSKIP"
Europa Clipper er som nevnt klassifisert som en "flaggskip"-sonde, en betegnelse som etter hvert har blitt innarbeidet for NASAs mest ambisiøse og kostbare romsondeprosjekter, og som det noe omtrentlig bare skytes opp én av hvert tiår, eventuelt ett par, mens man fortsatt holdt på med slikt. De tidligere flaggskipprosjektene (oppskytingsår i parentes) har vært Viking 1 og 2 (1975) Voyager 1 og 2 (1977), Galileo (1989), Cassini (1997), Curiosity (2011) og Perseverance (2020)
