Framtida rymdskeppskoncept

Den ungerskfödde ingenjören Adriann Mann i Icarusprojektet, ett projekt som är ämnat att leda till att vi kan ta oss till ett annat stjärnsystem, är även en duktig grafisk designer, och har i en serie illustrationer visat på de olika befintliga koncept som finns för att ta oss bort från jorden, och så småningom även bortom solsystemet.

De flesta förslag utgår från exotiska framdrivningssystem, atomkraft och antimateria.

Följande bilder är ett urval av existerande koncept.

Rymdskeppet NERVA

Två atomdrivna NERVA-rymdskepp monteras i omloppsbana runt jorden för vidare färd till Mars. Besättningen transporteras med en rymdfärja till rymdskeppen.

1963 inledde USA det s.k. NERVA-projektet (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) för att utveckla ett kärnkraftbaserat framdrivningssystem för bemannade interplanetära färder.

NERVA demonstrerade att kärnkraftsdrift var genomförbart och tillförlitligt, och i slutet av 1968 certifierades den senaste motorn NRX/XE, som uppfyllde kraven för att ta ett bemannat rymdskepp till Mars.

1973 lades emellertid projektet ned av flera olika orsaker, bl.a. på grund av ett minskat politiskt intresse och av miljömässiga skäl. Dessutom investerades allt mer i obemannade lågkostnads rymdsonder.

Rymdskeppet Orion

Saturn V-raketen skulle också ha kunnat användas för att sända upp ett Orion-rymdskepp i omloppsbana. Atombombsexplosioner bakom skeppet accelererar skeppet inför färden till Mars.

Projektet Orion var en studie som hade som mål att driva ett rymdskepp genom en serie explosioner från miniatyratombomber bakom skeppet (nukleär pulsdrift).

Orions Marsrymdskepp, som visas här, har en besättningssektion, två Marslandare i form av självlyftande flygkroppar, och tillräckligt med kärnladdningar för att ta skeppet till och från Mars.

Orions pulsdrift kombinerade mycket höga utströmningshastigheter, upp till 115 000 km/t, med flera meganewtons dragkraft. Uppdragen för Orion-skeppet innefattade färder till Mars, någon av Saturnus månar och någon av de större asteroiderna. Senare beräkningar, där man använde kraftiga deuteriumbaserade vätebomber tydde på att det t.om. skulle vara möjligt att nå den närmaste stjärnan inom 50 år (med en topphastighet på runt 10 % av ljushastigheten).

Projektet lades ner 1963 strax efter att fördraget mot provsprängning trätt i kraft.

Constellation-programmet

NASA planerar att sända ett rymdskepp till Mars under 2030-talet. I Constellation-programmet (som är det senaste förslaget) skickas besättningen upp med en Ares V-raket, varifrån dess rymdkapsel Orion CEV dockar med det 400 ton tunga Marskeppet i omloppsbana.

Efter en sex till sju månader lång resa till Mars landar en speciell landningsfarkost på planeten. Därefter är det tänkt att astronauterna ska stanna i 550 dagar. Var 26:e månad ska sedan en ny grupp astronauter skickas till planeten.

Bussard rammjet

Det största problemet med att konstruera ett rymdskepp som ska kunna färdas mellan stjärnorna är att få bränslet att räcka. Robert Bussard tog 1963 fram en plan på ett skepp som skulle använda en jättelik magnetisk tratt för att samla in vätet från rymden. Vätet skulle sedan användas som bränsle i rammjetmotorn.

Bussards rammjetmotor var en variant av fusionsmotorn, där enorma elektromagnetiska fält (från några kilometer till tusentals kilometer i diameter) används som en skopa för att samla in och komprimera vätet från den interstellära rymden. Genom rymdskeppets höga hastighet komprimeras vätet med hjälp av det allt mer sammanpressade magnetfältet för att till slut fusionera. Energin som utvecklas ur fusionen leds därefter ut genom raketmunstycket och accelererar skeppet.

Beräkningar har emellertid visat att motståndet, som uppkommer i den magnetiska tratten, skulle vara större än kraften som driver skeppet framåt. En lösning som föreslagits är att i stället för elektromagnetiska fält använda elektrostatiska fält som samlar in joniserad vätgas, men även här skulle nettokraften i bästa fall bara bli något större än noll.

Rymdskeppet Daedalus

Rymdskeppet Daedalus sfäriska tankar innehåller bränslekulor för fusionsmotorn.

Daedalus-projektet var en studie som företogs mellan 1973 och 1980 av British Interplanetary Society för att få fram en rimlig konstruktion på ett interstellärt rymdskepp. Skeppet skulle använda befintlig teknik eller teknik som ligger nära in i framtiden, och måste kunna nå sitt mål inom en människas livstid.

Med en bruttovikt på 60 000 ton framstår även den väldiga Saturn V-raketen som en dvärg.

Daedalus skulle monteras i omloppsbana runt jorden och ha med sig 500 ton vetenskaplig utrustning (bl.a. självreplikerande system). Daedalus är ett tvåstegs rymdskepp. För en resa till den närmaste stjärnan gällde följande: Det första steget accelererar skeppet upp till 7,1 % av ljushastigheten under två år. Efter att det första steget kopplats ifrån, brinner det andra steget under 1,8 år och tar skeppet upp till ungefär 12 % av ljushastigheten. Därefter stängs motorn av och skeppet driver fritt mot målet under 30 år.

VARIES-rymdskepp

VARIES (Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System - Raket för interstellär utforskning med vakuum till antimateria-system) är ett koncept från fysikern Richard Obousy, där ett antimateriaskepp använder enorma solpaneler för att leverera ström till extremt kraftfulla lasrar. Lasrarna avfyras mot den tomma rymden och skapar antimateriapartiklar som lagras i speciella antimateriatankar. Antimaterian används senare som bränsle vid returresan.

Rymdskeppet Icarus

Icarus Starfinder Interstellar med sköld av grafen.

Projektet Icarus har som mål att ta människan till ett annat stjärnsystem före år 2100. För att testa olika tekniker, bl.a. VASIMR-motorn (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) och material har man tänkt sig att först utveckla mindre testfarkoster (Icarus Pathfinder [1000 AU], Icarus Starfinder Mk I [10 000 AU] och Icarus Starfinder Mk II [50 000 AU = Oorts moln på ett ljusårs avstånd]

Icarus Starfinder Mk II

Det interstellära rymdskeppet kommer sannolikt att drivas av fusionsmotorer. För närvarande förespråkas ICF pulsfusion (Inertial Confinement Fusion), där bränslekulor fås att fusionera med hjälp av lasrar.

Enligt planen ska rymdskeppet kunna nå upp till ca. 20 % av ljushastigheten.

Rymskeppet Troy

Rymdskeppet Troy är det brittiska företagets Reaction Engines Ltd. (konstruktör av rymdplanet SKYLON) förslag på ett bemannat skepp som ska ta sig till planeten Mars år 2028. Troy ska sättas ihop i en rymddocka som kretsar runt jorden med hjälp av komponenter som skickats upp med rymdplanet SKYLON. Sammanlagt skickas tre bemannade rymdskepp till Mars.

Efter en färd på 251 dagar landsätts tre landningsmoduler på en förbestämd plats på Mars. Basen kommer att inhysa sex astronauter som stannar i fjorton månader på planeten (senare kommer två ytterligare baser att etableras på Mars. Med hjälp av Marsbilar ska man kunna ta sig mellan baserna).

100-årsrymdskeppet

100-årsrymdskeppet är ett samarbetsprojekt mellan DARPA och NASA med målet att ta sig till de närmaste stjärnorna inom hundra år. Huvudsyftet med projektet, som inleddes i januari 2012, är till en början att hitta tekniska lösningar på de problem och utmaningar som är förenade med interstellära rymdfärder.

Så småningom, långt in i framtiden, kanske vi har rymdskepp som kan färdas med nära ljusets hastighet, och ta sig till andra galaxer... (rymdskeppet ovan accelererar upp till 99,9 % av ljushastigheten. Med den hastigheten tar det bara ungefär sju månader [tid ombord på rymdskeppet] att nå vår närmaste stjärna Alfa Centauri!)

(Huvudsakliga informationskällor: Visions of Interstellar Starship Travel och Wikipedia)