Hvordan sender vi ting ud i rummet?

Det korte svar:

Vi sender ting ud i rummet ved at sætte dem på raketter med nok brændstof – kaldet drivmiddel – til at få dem op over det meste af Jordens atmosfære. Når raketten når den rette afstand fra Jorden, slipper den satellitten eller rumfartøjet fri.

Vi sender satellitter og rumfartøjer ud i rummet ved at sætte dem på raketter med tonsvis af drivmidler. Drivstofferne giver raketten energi nok til at sætte den i vejret væk fra Jordens overflade. På grund af Jordens tyngdekraft har de største og tungeste rumfartøjer brug for de største raketter og mest drivmiddel.

Rumsonden GRACE Follow-On blev sendt i kredsløb i maj 2018. Credit: NASA/Bill Ingalls

Hvordan letter en raket?

For mere end 300 år siden opstillede en videnskabsmand ved navn Isaac Newton tre grundlæggende love, der beskriver den måde, tingene bevæger sig på. En af lovene siger, at for enhver handling er der en lige stor og modsatrettet reaktion. Dette er den vigtigste idé bag, hvordan raketter fungerer.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Hvis du ser billeder eller videoer af en opsendelse, vil du se udstødningsgassen strømme ud i bunden af raketten. Udstødning er de flammer, de varme gasser og den røg, der kommer fra forbrændingen af rakettens drivmidler.

Udstødningen skubbes ud af en raketmotor ned mod jorden. Det er handlingskraften. Som reaktion herpå begynder raketten at bevæge sig i den modsatte retning og løfter sig fra jorden. Det er reaktionskraften.

Når en raket er affyret, vil den så blive ved med at køre?

Det er ikke så enkelt. Jordens tyngdekraft trækker stadig ned på raketten. Når en raket forbrænder drivgasser og skubber udstødningsgas ud, skaber det en opadrettet kraft, der kaldes skub. For at kunne opsendes skal raketten have nok drivmidler, så den fremdrift, der skubber raketten opad, er større end den tyngdekraft, der trækker raketten nedad.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

En raket skal have en hastighed på mindst 17.800 miles i timen – og flyve over det meste af atmosfæren i en kurvet bane omkring Jorden. Det sikrer, at den ikke vil blive trukket ned til jorden igen. Men det næste skridt er forskelligt, alt efter hvor du vil hen.

Hvordan man kommer i kredsløb om Jorden:

Lad os sige, at du ønsker at opsende en satellit, der kredser om Jorden. Raketten opsendes, og når den når en bestemt afstand fra Jorden, slipper den satellitten fri.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Satellitten forbliver i kredsløb, fordi den stadig har momentum – energi, som den har fået fra raketten – der trækker den i én retning. Jordens tyngdekraft trækker den i en anden retning. Denne balance mellem tyngdekraft og momentum holder satellitten i kredsløb om Jorden.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Satellitter, der kredser tæt på Jorden, mærker et stærkere træk fra Jordens tyngdekraft. For at blive i kredsløb må de bevæge sig hurtigere end en satellit, der er i kredsløb længere væk.

Den internationale rumstation er i kredsløb omkring 250 miles over Jorden og bevæger sig med en hastighed på omkring 17.150 miles i timen. Sammenlign det med sporings- og datarelay-satellitterne, som hjælper os med at få oplysninger til og fra andre NASA-missioner. Disse satellitter kredser i en højde på mere end 22.000 miles og bevæger sig meget langsommere – ca. 6.700 miles i timen – for at opretholde deres høje kredsløb.

Kredit: NASA/JPL-Caltech

Sådan kommer man til andre planeter:

Hvis man forsøger at komme til en anden planet, har man brug for en raket, der bevæger sig hurtigt, for at overvinde Jordens tyngdekraft. For at gøre det, skal du have en hastighed på omkring 25.000 mph. Men du skal også finde ud af, hvornår det er bedst at forlade Jorden for at komme til den pågældende planet.

For eksempel når Mars og Jorden deres nærmeste afstand til hinanden ca. hvert andet år. Dette er det bedste tidspunkt at tage til Mars på, da det kræver mindst drivmiddel og tid at komme dertil. Men du skal stadig opsende din raket på det rigtige tidspunkt for at sikre, at rumfartøjet og Mars ankommer til det samme sted på samme tid.

Du bliver også nødt til at planlægge dine rejser nøje, hvis du vil rejse til det ydre solsystem. Hvis du f.eks. sender et rumfartøj af sted for at studere Saturn, ønsker du så at støde på Mars og Jupiter på vejen dertil?