211service.com
Rumfærgevidenskab
Det tragiske tab af rumfærgen Columbia og dens besætning forskrækkede nationen. Hvorfor? Ikke hvorfor gik det tabt? Hvorfor forskrækkede dens ødelæggelse snarere nationen?
Farerne ved Shuttle-flyvning er indlysende. Ingen inden for høreafstand vil nogensinde glemme det ødelæggende brøl. Selv de usminkede tal er svimlende. Ved opsendelsen bærer boosteren 1,8 kiloton flydende brint og ilt, energien fra 4 kilotons TNT, omkring 20 procent af den fra bomben, der ødelagde Hiroshima. Astronauterne surfer ud i rummet oven på en enorm vedvarende eksplosion. Kan det gøres sikkert? Det enkle svar: nej.
Reentry-tallene er lige så imponerende. Shuttle kommer ind igen ved 18. Mach - det er 18 gange lydens hastighed. Hvis al energien i luften, der blev skubbet ud af vejen af rumfærgen, blev omdannet til varme, ville den nå en temperatur svarende til den lokale atmosfæriske temperatur (250 grader Kelvin) ganget med 18 i anden; det er 80.000 K. Men ikke al energien omdannes til varme; den faktiske temperatur er kun 2000 K. Alligevel er selv det omkring en tredjedel af temperaturen på Solens overflade. Hobbyister, der fotograferer genindsejlingen, ser et smukt lyst spor, som en ildkugle af en meteor, lavet af ioner skabt af den intense luftvarme, der påvirker rumfærgen. Astronauter, der kigger ud af deres vinduer, er blevet lige så henrykte (og måske en smule skræmte), da rummets mørke himmel er skjult af det glødende varme plasma. Kan en sådan genindtræden gøres sikker? Ingen.
Kun fliserne, primært på bunden af Shuttle, er designet til at tage sådan varme, og selv de kan kun tage det i en begrænset periode. Under re-entry vil påvirkningen af Mach 18-luft ødelægge fartøjet, medmindre en omhyggelig balance opretholdes, og varmen er begrænset til disse fliser. Hvis rumfærgen vælter, svækkes luften hurtigt og ødelægger hele fartøjet. Vi ved endnu ikke, hvad der fik Shuttle til at vælte den 1. februar, og selv når vi gør det, vil det være umuligt at garantere, at det ikke vil ske igen. For mig er rumprogrammets bemærkelsesværdige præstation, at kun to skytter er gået tabt i 113 missioner.
Der er få job, der er mere farlige end en astronauts. Men det meste af offentligheden ved det ikke - eller rettere sagt ikke. Challenger-katastrofen var stort set blevet glemt. Det forkerte indtryk af, at rumfærgen er sikker, er i høj grad arbejdet fra NASA PR, som har stræbt efter at få flyvningerne til at lyde rutine. Rumfærgen er så sikker, at vi kan flyve senatorer og skolelærere. Shuttleflyvninger er så rutineprægede, at vi kan bruge dem til at udføre eksperimenter foreslået af gymnasieelever.
Der er en anden stor misforståelse, at NASA har spredt mere aktivt, måske fordi mange i agenturet har overbevist sig selv om, at det virkelig er sandt. Her er det: det primære mål med rumfærgen er fremme af videnskabelig viden. De fleste videnskabsmænd ruller med øjnene, når de hører denne påstand.
Misfortolk ikke, hvad jeg siger: der er god, selv stor videnskab sendt ud i rummet på rumfærgen. Resultater fra Hubble-rumteleskopet begejstrer fysikere og astronomer lige så meget som den brede offentlighed. Men der kan argumenteres for, at Hubble kunne være blevet opsendt til en lavere pris med ikke-genanvendelige raketter. Det amerikanske militær foretrækker at opsende deres spionsatellitter - tætte fætre til rumteleskoperne - med ubemandede køretøjer. Sådanne satellitter behøver ikke at være menneskekvalificerede, det vil sige, de kræver ikke de ekstra ingeniøromkostninger for at gøre dem helt sikre at være i rummet sammen med mennesker.
Sandt nok var Hubble defekt og krævede reparation af Shuttle-astronauter. Men militæret mister også sine spionteleskoper, og dets svar er at lancere en erstatning. At lancere to helt nye Hubble-teleskoper – det originale og en erstatning, med ingen af dem kvalificeret til menneskelig service (og derfor billigere) – ville uden tvivl have været billigere i det lange løb.
Når det kommer til selve videnskaben, er rumfærgen et dårligt valg af platforme. Mennesker er en kilde til støj-vibration, infrarød, gravitation. Det skal følsomme eksperimenter væk fra. Bare det at flyve et eksperiment på en bemandet mission øger automatisk eksperimentets omkostninger. Mange videnskabsmænd jamrer privat over videnskabelige missioner, der blev forsinket og gjort dyrere, fordi de blev flyttet væk fra ubemandede løfteraketter og tvunget til at blive en del af NASAs videnskabelige begrundelse for rumfærgen.
Hubble til side, hvad vil du nævne som NASAs virkelig strålende præstationer i de sidste 20 år? Min favorit: opdagelsen af, at hver måne på hver planet er væsentligt forskellig fra enhver anden måne, et resultat helt uventet og stadig ikke forstået. Man kan også vælge vejrsatellitternes fantastiske succes. Eller de bemærkelsesværdige billeder, du får fra dit satellit-tv-system. De, der ved, vælger måske vores rumspionsystemer. Så er der GPS - Global Positioning System, der bruges til at guide fly, både, vandrere, biler såvel som soldater og smarte våben. Disse projekter har én ting til fælles: de var alle ubemandede.
Efter Columbia-katastrofen sagde senator John McCain, at rumudforskning er en mission, som USA ikke vil opgive. Jeg håber, han har ret. Men (og her er senator McCain måske anderledes), sådan udforskning i det næste årti eller to kunne måske bedre udføres med ubemandede køretøjer. Vi sender allerede robotter til Mars. Vi har planer om at bringe prøver tilbage. En dag kan vi endda sende astronauter dertil. Men lad os ikke have travlt med at gøre det. Nye teleskoper og ubemandede instrumenter vil fortælle os mere om rummet end om astronauter i kredsløb.
Der er en fremtid for mennesker i rummet. Til sidst vil hypersonisk flyvning blive perfektioneret, og vi vil være i stand til at køre med fly i kredsløb. Men ingen ved, hvornår de nødvendige scramjet-motorer kan implementeres; de er stadig i R&D-stadiet med stor vægt på R. Tests afslører kritisk ny fysik med hvert tilføjet Mach-tal, og hypersoniske prototyper har knap nået Mach 5. Orbit kræver mere end Mach 18.
Måske vil en anden tilgang først lykkes. Udviklingen af ultrastærke kulfibre kan gøre drømmen om en rumelevator (tidligere kaldet skyhook) til virkelighed, hvilket giver os mulighed for at køre langsomt og sikkert op og ned. Men videnskaben er her ikke endnu. Om 20 år - hvem ved?
Mange i NASA tror, at fremtiden for deres agentur afhænger af fortsat og forlængelse af menneskelig rumflyvning. Uden astronauter, lyder argumentet, vil offentligheden miste interessen for rummet. Jeg mener, at dette argument er forkert. Få amerikanere vidste endda, at rumfærgen var i kredsløb - indtil astronauterne blev dræbt. Når de studerende, jeg kender på Berkeley, sætter rumplakater på deres vægge, er de ikke plakater af astronauter. De er billeder af områder, hvor stjerner bliver født, af eksploderende stjerner, af ekstremt fjerne og uhyggeligt smukke felter af galakser. De blev alle taget med instrumenter, der ikke behøvede mennesker for at komme ud i rummet, og krævede deres fravær for at tage stabile billeder.
Rumfærgen er ikke sikker, og den vil ikke være sikker i en overskuelig fremtid. Er det de tabte liv værd at bruge det? Vi skal være ærlige. Måske skulle Shuttle-missionerne fortsætte, men hvis de gør det, så lad os gøre det i fuld offentlig erkendelse af, at chancen for død på hver mission er omkring 2 procent. Soldater, der går i kamp, accepterer ofte risici, der er endnu højere end det. Astronauterne vidste altid denne fare, og de valgte at acceptere den. Kan offentligheden acceptere et så højt niveau? Jeg ved ikke. Men uanset hvad beslutningen er, bør den træffes i åbenhed og sandhed. Rumfærgen er stor ingeniørkunst; det er drømmen om mennesket i rummet; det er et eventyr. Men det er ikke sikkert, det kan ikke gøres sikkert, og det er ikke stor videnskab.