Peak Space

The Economist hade i somras en artikel med titeln "The End of the Space Age". Själva artikeln är läsvärd, men bäst är ändå kommentarerna. Väldigt många personer blev väldigt arga och såg The Economist som brittiska kättare som försökte nedvärdera framtida amerikanska rymdprogram.

I somras flög den sista rymdfärjan och en rymdepok var därmed slut när Atlantis landade den 21 juli. Totalt under perioden 1981 till 2011 gjordes 135 rymdflygningar med rymdfärjorna. Totalt fem rymdfärjor byggdes, varav en förstördes vid starten och en vid inträdet i jordatmosfären. Ett mycket riskfyllt färdsätt, med andra ord.

Rymdfärjorna har dock aldrig åkt högre än till låg jordbana, d.v.s. inte högre än runt 640 km från jordytan och vanligen bara på 320 km höjd. Detta ska jämföras med att Jordens radie vid ekvatorn är 6378 km - rymdfärjorna var alltså aldrig längre från Jorden än en tiondel av radien. Om man tar en vanlig jordglob med 30 cm diameter var de aldrig högre än ett par centimeter över ytan! Detta gäller för övrigt alla bemannade rymdfärder de senaste årtiondena.

"Riktiga" bemannade rymdfärder var istället de som amerikanerna gjorde till månen, cirka 385 000 km från Jorden eller omkring 30 gånger Jordens diameter. Då lösgjorde man sig från Jordens gravitation och hamnade istället i månens gravitation. 1968 cirklade Apollo 8 runt månen som första bemannade farkost till en annan himlakropp och 1969 landade Apollo 11 på månen. Därefter följde ett antal månlandningar, varav den sista var Apollo 17 i december 1972. Denna färd slog ett antal rekord - längsta bemannade månlandningsfärd, längsta totala besättningstid på månens yta utanför månlandaren, största mängd hämtade prover från månen och längsta tiden i bana runt månen. Det anser jag vara "peak space". Som av en händelse råkar månlandningarna sammanfalla med tiden för toppen för USA:s oljeproduktion.

Sedan 1972 har alltså ingen människa varit längre från jordytan än en låg jordbana. Visserligen har vi skjutit upp en mängd satelliter i olika banor och till fjärran planeter, men de har alla varit obemannade. USA:s förre president George W. Bush föreslog i januari 2004 en ny bemannad färd till månen planerad till 2019 och en månbas 2024. Ett program sattes igång, men skrotades sedermera till förmån för program för en bemannad asteroidlandning 2025 och bemannad Marsfärd 2035. Det är dock högst tveksamt om dessa blir av (även om man lyckas lösa de enorma praktiska problemen) så som världsekonomin ser ut nu. USA har nog med problem på marken, både inom och utom sina gränser. Fysiklektorn Tom Murphy har räknat lite på rymdresor för den som är intresserad av hur stort projekt det egentligen skulle vara att skicka bemannade rymdskepp till andra planeter och slår hål på en mängd rymdmyter.

Så vad har vi kvar nu när rymdfärjorna slutat flyga? Den internationella rymdstationen finns kvar och man räknar med att ha den bemannad åtminstone fram till 2020. Den är dock en lågflygare på en höjd av 278-460 km över jordytan. En stor fördel med den låga höjden är att rymdstationen delvis skyddas från strålning av Jordens magnetfält. För att komma till och från denna rymdstation används ryska Sojuz-farkoster nu när rymdfärjorna slutat flyga. Lite nesligt för USA.

Utöver det finns en mängd olika satelliter för kommunikation, spionage eller kartering och inte minst Hubble-teleskopet, som kommer att fungera åtminstone fram till 2014. Skickas ingen servicepatrull upp för att bland annat byta batterier, så är det då slut för Hubble-teleskopet. Lite snopet känns det - jag trodde faktiskt att det skulle finnas kvar i bruk längre än så.

Så när tar rymdåldern slut? Ett stort antal satelliter lär ligga kvar länge och cirkla runt Jorden, särskilt de som går längre ut i geostationär bana, även om inte heller de håller sig kvar i sin bana för evigt. I jordnära banor finns dock ett problem och det är att det finns en massa rymdskrot också. 2009 krockade två satelliter med följd att ännu mer rymdskrot spreds. Även centimeterstora bitar kan vara förödande om de smäller in i en satellit eller rymdfarkost, eftersom farterna är så höga (tusentals kilometer i timmen). Som det är nu följer NASA alla större bitar som snurrar runt och kan därmed varna om en satellit riskerar att krocka med någon av dem, så att man kan göra en undanmanöver. Många är dock rädda för en lavineffekt när det blir för mycket skrot, så att de flesta satelliter slås ut. Vi får väl se hur det blir med det.

Bemannade rymdfärder har dock definitivt passerat sin topp 1972. Tyvärr - interplanetära flygningar hör hemma i science fiction och inte i verkligheten.

GPS-beroendet

Satellitnavigeringssystemet GPS används idag över hela världen till alla möjliga ändamål. Grunden i systemet är cirka 25 satelliter i omloppsbanor runt jorden. Detta positioneringssystem har kommit att få mängder av tillämpningar de senaste åren och får idag ses som en mycket viktig del av den globala infrastrukturen. Samhället har efterhand gjort sig alltmer beroende av GPS. GPS är ett system som den amerikanska militären har ansvar för och det är egentligen bara deras välvilja som gör det tillgängligt för civila tillämpningar världen över. I princip kan de närsomhelst börja att koda signalerna igen. Dock känns det i dagsläget ganska osannolikt att de skulle göra det, eftersom det skulle få sådana omfattande konsekvenser. Det hela beror dock på det globala säkerhetspolitiska läget ur ett amerikanskt perspektiv. För tillfället är det ganska lugnt, men om läget skulle försämras kan prioriteringarna komma att se helt annorlunda ut.

Det finns dock andra problem med GPS-systemet. I början av maj varnade USA:s riksrevisionsverk GAO för att det är tveksamt om militären kommer att kunna underhålla GPS-systemet framöver. Nästa år riskerar flera av de gamla satelliterna att börja störta ned. Nya satelliter skulle ha börjat skjutas upp i början av 2007, men ännu har inget hänt - den första uppskjutningen är beräknad till slutet av detta år.

It is uncertain whether the Air Force will be able to acquire new satellites in time to maintain current GPS service without interruption. If not, some military operations and some civilian users could be adversely affected. (1) In recent years, the Air Force has struggled to successfully build GPS satellites within cost and schedule goals; it encountered significant technical problems that still threaten its delivery schedule; and it struggled with a different contractor. As a result, the current IIF satellite program has overrun its original cost estimate by about $870 million and the launch of its first satellite has been delayed to November 2009--almost 3 years late.

Det handlar alltså om att kostnaderna har sprungit iväg för att skaffa nya satelliter för att ersätta de gamla efterhand som de slutar fungera. Förutom den ökade kostnaden har det varit tekniska problem. För att ytterligare förvärra situationen så har kongressen nyligen skurit ner nästa års budget för GPS-programmet med 97 miljoner dollar.

GAO kritiserar också flygvapnet för att ha för optimistiska tidsplaner för GPS-programmet och att med erfarenhet av tidigare projekt så ser det inte ljust ut för det redan försenade projektet, som dessutom verkar ha ledningsproblem. GAO:s sammanfattning är:

If the Air Force does not meet its schedule goals for development of GPS IIIA satellites, there will be an increased likelihood that in 2010, as old satellites begin to fail, the overall GPS constellation will fall below the number of satellites required to provide the level of GPS service that the U.S. government commits to.

Det ser inte ut som om GPS-systemet kommer att fallera helt, men risken finns alltså att det blir av betydligt sämre standard i framtiden. Då kanske inte Jordbruksverkets byråkrater kan roa sig med att springa runt och mäta upp beteshagar med GPS, utan måste övergå till mer traditionella lantmäterimetoder. Skämt åsido, många företag världen över bygger idag sina affärsidéer på ett väl fungerande GPS-system. Om detta system inte skulle uppnå den noggrannhet som krävs kommer dessa företag inte att kunna drivas vidare.

Om antalet fungerande satelliter blir för lågt kan USA tvingas flytta om satelliter för att förbättra täckningen i kritiska områden. Redan idag har man t.ex. bättre täckning i Mellanöstern och andra för amerikanska militären viktiga områden.

Vi ska inte heller glömma att det finns en himla massa föremål i omloppsbanor runt jorden och risken för krockar som kan slå ut GPS-satelliter är inte försumbar.

Konsekvenserna av rymdkrockar

Jag läser idag att en rysk och en amerikansk satellit krockat 80 mil över jordens yta. Det var inte helt oväntat att något sådant skulle hända förr eller senare. Det finns idag massor med objekt som ligger i banor runt jorden - många aktiva satelliter förstås, men även rent rymdskrot såsom pensionerade satelliter, utbrända raketsteg, delar av sönderbrutna satelliter, m.m.

Dagens händelse var första gången som två hela satelliter kolliderade av misstag - tidigare krockar har varit med mindre skrotbitar. Den amerikanska satelliten tillhörde satellittelefonbolaget Iridium, som tydligen ändå klarar sin täckning genom att flytta om några andra satelliter.

Omkring 500 vrakdelar spreds ut i dagens krasch. Stora delar av dessa kommer förstås att falla ner i atmosfären och brinna upp, men en del blir kvar i omloppsbanor. Även om det bara blir säg hundra bitar som ligger kvar i omloppsbana har man plötsligt hundra föremål istället för två som utgör potentiella hot mot andra satelliter. Som ESA berättar på sin informationssida om rymdskrot så kan även centimeterstora bitar vara förödande om de smäller in i en satellit eller rymdfarkost, eftersom farterna är så höga (tusentals kilometer i timmen). Idag har man fullt sjå med att hålla koll på större föremål i banor runt jorden för att se till att satelliter och rymdfarkoster inte krockar med dem. Vid flera tillfällen har undanmanövrer behövts. Problemet blir större med bitar som bara är några centimeter stora, eftersom det inte finns någon möjlighet att hålla koll på dem.

I januari 2007 orsakade Kina stort rabalder genom att skjuta upp en missil som sprängde sönder en av deras egna satelliter - helt enkelt för att bevisa att man kunde göra det och därmed bättra på sin maktposition i världen. Enligt Wikipedia orsakade detta över 2300 spårbara föremål (större än en golfboll) i omloppsbana, vilket var en ökning av totalantalet med 22%.

Vad vissa nu är rädda för är att man en dag när omloppsbanorna är fyllda med tillräckligt mycket småbitar kan få en lavineffekt - när hundratals delar sprids ut från en krock så krockar i sin tur några av dem med andra större föremål som slås sönder och sprider fler småbitar. I slutändan skulle en stor del av de befintliga satelliterna slås sönder. Detta skulle slå ut en mängd viktiga system - kommunikationslänkar via satellit, satellittelefon, satellitteve, GPS, militära spaningssatelliter. Kommer det att hända? Svårt att sia om - vissa anser att det bara är en tidsfråga innan det händer, andra att det är ett överdrivet katastrofscenario. Det hänger också på några faktorer. Dels hur många nya föremål som dyker upp (genom t.ex. explosioner, krockar och slarv) i förhållande till hur mycket som försvinner då de ramlar ner i jordatmosfären. Dels vad man lyckas göra åt problemet genom att t.ex. ta ner uttjänta satelliter på ett kontrollerat sätt, även om det inte löser problemet med småbitarna.

P.S. Läs mer om rymdskrot på Wikipedia.