Startram kan vara verklighet 2032

Att skicka ut saker i omloppsbana kring jorden är extremt dyrt. Och att skicka ut människor är ännu dyrare.
Därför söker forskare och ingenjörer efter nya, enklare och framför allt billigare metoder att nå ut i rymden.
Ett projekt går ut på att accelerera upp rymdkapslar med maglevteknik till en hastighet där de når ut i omloppsbana. För det krävs bland annat en högteknologisk version av det indiska reptricket.

En anläggning för maglevavfyrning av rymdkapslar är en dyr historia­, men när den väl står klar är det billigt att få ut saker – och människor – i rymden. Bild: StarTram

En anläggning för maglevavfyrning av rymdkapslar är en dyr historia­, men när den väl står klar är det billigt att få ut saker – och människor – i rymden. Bild: StarTram

Medan flera asiatiska länder behållit tron på en framtid för maglevtågen har intresset i väst under senare år väsentligen svalnat. Nu hettar det till igen. Men denna gång handlar det inte om svävande marktransporter i svindlande fart utan om resor bortom jordens atmosfär, i låg omloppsbana – och till ett avsevärt billigare pris än mer traditionella rymdresor kan erbjuda.

Det är åtminstone vad forskare och intressenter bakom den nya satsningen gör gällande och entusiasmen är påtaglig. Trots att maglevteknikens framtidsutsikter under senare tid varit­ ett mycket omdiskuterat ämne finns drömmen om att den ska ta oss ut i rymden kvar.

James Powell utvecklade tillsammans med Gordon Danby det supraledande maglevsystemet. Många år senare är nu Powell i nära samarbete med George Maise och John Rather vid Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i färd med att utveckla ett system som är tänkt att skicka ut kapslar i omloppsbana runt jorden. Tekniken är inte identisk, men snarlik maglev. Systemen kan baseras på repulserande eller attraherande magnetfält. I båda fallen bygger det hela på att rälsen är försedd med elslingor och tågen med magneter. När tåget passerar slingorna i rälsen induceras ström och gör dem till elektromagneter med motsatt polaritet till magneterna i tåget. Med trefas växelström skiftas polariteten snabbt och tåget svävar framåt i fantastiska hastigheter på 500 kilometer i timmen eller mer, förutsatt att datastyrningen av ström- och magnetstyrka fungerar på ett tillfredsställande sätt.

Ouppnåeligt för de flesta

Medan nya frågor ständigt väcks om utvecklingen och utbyggnaden av systemen på jorden ser Powell, Maise och Rahter nya möjligheter för tekniken om man höjer perspektivet en avsevärd bit över marknivå.

Problemen med rymdfärder i skyttlar eller raketdrivna kapslar är ju bland annat att de är så infernaliskt dyra, och de lär inte bli billigare under överskådlig framtid. Under det senaste halvseklet har det i princip bara varit professionellt utbildade astronauter som, efter åratal av träning, fått resa ut i omloppsbana. Nu finns det möjligheter även för privatpersoner – till exempel erbjuder den brittiske miljardären Richard Bransons företag Virgin Galactic redan från i år tre timmar långa turistresor i rymden. Hittills uppges runt 430 intresserade ha anmält sitt intresse, men priset på 200 000 dollar begränsar vilka som kan åka.

Att få den långa vakuumtunneln att sväva med hjälp av supraledande magneter är som det klassiska indiska reptricket i högteknologisk version. Och det är fullt möjligt, enligt StarTram. Det gäller bara att ösa på med tillräcklig strömstyrka – upp mot 200 miljoner ampere. Bild: StarTram

Att få den långa vakuumtunneln att sväva med hjälp av supraledande magneter är som det klassiska indiska reptricket i högteknologisk version. Och det är fullt möjligt, enligt StarTram. Det gäller bara att ösa på med tillräcklig strömstyrka – upp mot 200 miljoner ampere. Bild: StarTram

Här kan maglevtekniken öppna nya möjligheter.

Ledningen för rymdmaglevprojektet StarTram tror att man kan sända gods i omloppsbana, StarTram Generation 1, redan om ett decennium. Passagerarkapslar, generation 2, ligger tjugo år fram i tiden. Och då beräknar man att ha en kapacitet för fyra miljoner passagerare om året. Biljettpriset skulle till en början hamna på det mer överkomliga 5 000 dollar, och olycksrisken skulle inte vara större än inom det moderna passagerarflyget. Allt bygger på att man får grönt ljus för att fortsätta och fullfölja utvecklingen av systemet.

Vakuumtunnel

Själva uppskjutningsrampen är ingen liten konstruktion. Till att börja med krävs en 160 mil lång vakuumtunnel där kapslarna ska accelereras upp i tillräcklig hastighet. Mynningen på tunneln ska ligga 20 000 meter över marken, något som i sig ställer extrema konstruktionskrav.

Anläggningen är tänkt att bäras upp magnetiskt med hjälp av en supraledande­ kabel i tunneln och en i marken.

Kabeln i tunneln ska då ha den imponerande strömstyrkan på 20 miljoner ampere, och den supraledande kabeln på marken den ännu mer imponerande styrkan på 200 miljoner ampere. Tunneln hålls på plats av markförankrade dyneemalinor som är starka, tåliga och UV-resistenta. Genom tunneln skickas maglevtåget, eller snarare kapseln, med en högsta hastighet på 32 000 kilometer i timmen, vilket är tillräckligt för att den ska nå upp i omloppsbana. Rent teoretiskt skulle motsvarande hastigheter, som en följd av nollfriktionen i en vakuumtunnel, vara möjlig även på jorden. Men det skulle kräva överväldigande spårlängder i rät linje till enorma kostnader.

En av utmaningarna med bemannade rymdresor med StarTrams teknik är g-krafterna. Själva accelerationen går att hantera, men när kapseln kommer ut ur vakuumtunneln, in i atmosfären, bromsas den kraftigt. För att lösa detta måste mynningen ligga högt där luften är tunn och där det krävs lägre hastighet för att nå ut i omloppsbana. Bild: StarTram

En av utmaningarna med bemannade rymdresor med StarTrams teknik är g-krafterna. Själva accelerationen går att hantera, men när kapseln kommer ut ur vakuumtunneln, in i atmosfären, bromsas den kraftigt. För att lösa detta måste mynningen ligga högt där luften är tunn och där det krävs lägre hastighet för att nå ut i omloppsbana. Bild: StarTram

På 20 000 meters höjd, där tunnel­mynningen är tänkt att befinna sig, är lufttrycket betydligt lägre än på marken. Trots det måste tunnelns vakuum isoleras från atomsfären där uppe, och tanken är att använda ett så kallat plasmafönster i mynningen. Tekniken finns, och innebär att en skiva av plasma – extremt upphettad gas där atomkärnor och elektroner skiljts från varandra – reglerar trycket i tunneln.

Den 20 kilometer långa dyneemakabeln kräver visserligen en del underhåll, men det blir långt mycket billigare än vad det skulle bli med en rymdhiss, ett annat förslag för rymdresor som diskuteras.

99,5 procent billigare

Var uppskjutningsplatsen ska ligga diskuteras. Lämpliga platser är till exempel Sibirien, Grönland, norra Kanada eller kanske allra bäst på det antarktiska istäcket. Men att placera en sådan jätteanläggning på en frusen kontinent utan konstruktionsinfrastruktur, dit allt måste skeppas över haven, kan bli svårt och än är inget bestämt.

Forskarna räknar med att det skulle ta ungefär två decennier att bygga­ ett StarTram-system anpassat för passagerartrafik. Det skulle kosta 60 miljarder dollar eller i runda tal 420 miljarder svenska kronor. Det är möjligen en glädjekalkyl, men ändå bara en tredjedel av kostnaderna USA lade ner på att få rymdskytteln i trafik.

När anläggningen väl är på plats skulle det enligt beräkningarna kosta ungefär 50 dollar kilot att få upp saker­ och ting i omloppsbana, vilket kan jämföras med dagens pris på 10 000 dollar kilot för last och 100 000 dollar kilot för människor.

Den leviterande vakuumtunneln ska hållas på plats med dyneematampar, ett slags rep som blivit mycket vanligt på bland annat segelbåtar. Bild: StartTram

Den leviterande vakuumtunneln ska hållas på plats med dyneematampar, ett slags rep som blivit mycket vanligt på bland annat segelbåtar. Bild: StartTram

På internationell basis

Rymdfart har med åren mognat och handlar inte lika mycket om stora äventyr och nationell prestige som vid månfärderna. Nu söker man mer efter nyttoaspekter, och det finns en hel del sådana.

Det talas bland annat om att kunna utnyttja råvaruresurser på bland annat asteroider, där vissa har ett överflöd av viktiga grundämnen som är ovanliga på jorden. Det är också tänkt att StarTram ska användas för att bygga anläggningar som på ett eller annat sätt tillvaratar solenergi i rymden och sänder den ner till jorden.

En annan intressant möjlighet är att bygga effektiva försvar mot asteroider och andra objekt som hotar att slå ner på jorden.

De nuvarande planerna med StarTram är alltså helt och hållet fredliga. Därför ser organisationen kring projektet ett internationellt samförstånd som mycket viktigt – risken är annars att det skulle kunna ge upphov till en ny militär kapprustning.
Nu håller forskarna tummarna i väntan på politiska beslut.

Det är en fascinerande tanke att det första kommersiella maglevspåret som 1984 öppnades i Birmingham och var 600 meter långt kanske kommer att bli preludiet till en ny väg ut i rymden. 

Fakta: 
Två generationer
StarTram generation 2 i en vision från Nasa. Bild: Nasa

StarTram generation 2 i en vision från Nasa. Bild: Nasa

Det första steget i StarTramprojektet, generation 1, ska göra det möjligt att skicka ut gods i rymden. Vakuumtunneln ska i det fallet inte sväva med hjälp av supraledande magneter, utan byggas på ett berg. Mynningen ska befinna sig på en höjd av omkring 7 000 meter. När kapseln går ut i atmosfären bromsas den in med mellan 10 och 20 g, vilket är för mycket för människor.

 

Generation 2 ska dock vara anpassat för människor, och då krävs att mynningen befinner sig på en betydligt högre höjd. Det möjliggör en lägre hastighet och i den tunnare luften bromsas kapseln in med omkring 2 g, vilket inte är ett problem för människor. Vakuumröret ska sväva med hjälp av supraledande kablar för att nå en höjd på 20 000 meter.

Material från
Allt om Vetenskap nr 4 - 2012

Mest lästa

Fler nyheter

Fler nyheter