Den indiske romforskningsorganisasjonen (ISRO) krysset en viktig milepæl med den vellykkede lanseringen av LVM3 M2/OneWeb India-1-oppdraget på søndag. LVM3-raketten bar nesten 6 tonn nyttelast i bane rundt jorden, det meste som noen ISRO-oppdrag har levert ut i verdensrommet til dags dato. Suksessen til flyturen bekreftet ikke bare levedyktigheten til LVM3-raketten, ISROs mest avanserte bærerakett, for etterlengtede oppdrag som Gaganyaan, men bekreftet også byråets påstand som en seriøs aktør i markedet for tunge satellittoppskytninger.
Svært få land har kapasitet til å skyte opp satellitter som veier mer enn 2 tonn. Inntil nylig pleide til og med ISRO å ta tjenestene til Ariane-raketter i Europa for å skyte opp sine tunge satellitter. LVM3-raketten, som tidligere ble kalt GSLV Mk-III, er ment å avslutte denne avhengigheten, og også bli kjøretøyet for de mer ambisiøse delene av Indias romprogrammer – bemannede oppdrag, månelandinger og dype romutforskninger – i nærme framtid.
Indias raketter
India har for tiden tre operative bæreraketter — Polar Satellite Launch Vehicle eller PSLV, hvorav det finnes flere versjoner; det geosynkrone satellittoppskytningskjøretøyet eller GSLV Mk-II; og Launch Vehicle Mark-3 eller LVM3.
PSLV har vært den mest brukte, etter å ha gjennomført så mange som 53 vellykkede oppdrag siden 1993. Bare to flyvninger med PSLV har mislyktes.
GSLV-MkII-raketten har blitt brukt i 14 oppdrag, hvorav fire har endt med feil, senest i august i fjor. LVM3 har fløyet fem ganger, inkludert Chandrayaan 2 oppdrag, og har aldri skuffet.
I tillegg har ISRO jobbet med en gjenbrukbar bærerakett (RLV). I motsetning til andre raketter ville ikke RLV havnet i verdensrommet som avfall. I stedet kan den bringes tilbake og pusses opp for bruk flere ganger.
India har for tiden tre operative bæreraketter — Polar Satellite Launch Vehicle eller PSLV, hvorav det finnes flere versjoner; det geosynkrone satellittoppskytningskjøretøyet eller GSLV Mk-II; og Launch Vehicle Mark-3 eller LVM3.
Tyngre raketter
LVM3 er kulminasjonen av mer enn tre tiår med innsats for å utvikle en rakett som kan bære tyngre nyttelast, eller dra mye dypere ut i verdensrommet. Disse kravene resulterer ikke bare i en massiv økning i størrelsen på raketten, men nødvendiggjør også en endring i motorene og typen drivstoff som brukes.
Sammenlignet med kjøretøyer som kjører på land, eller til og med på vann, er raketter et ekstremt ineffektivt transportmiddel. Passasjeren (eller nyttelasten) utgjør knapt 2 til 4 prosent av rakettens vekt. Mellom 80 og 90 prosent av oppskytingstidsvekten til et romoppdrag er drivstoffet eller drivstoffet. Dette er på grunn av den unike naturen til en romreise, som innebærer å overvinne den enorme tyngdekraften.
LMV3-raketten har for eksempel en løftemasse på 640 tonn, og alt den kan frakte til lavere jordbaner (LEO) — omtrent 200 km fra jordens overflate — er bare 8 tonn. Til de geostasjonære overføringsbanene (GTO) som ligger lenger fremme — opptil omtrent 35 000 km fra Jorden — kan den bære mye mindre, bare omtrent 4 tonn. LMV3 er imidlertid ikke spesielt svak sammenlignet med rakettene som brukes av andre land eller romselskaper til lignende jobber.
Ariane 5-rakettene, ofte brukt av ISRO tidligere for sine tunge nyttelaster, har en løftemasse på 780 tonn, og kan frakte 20 tonns nyttelast til lavere jordbaner og 10 tonn til GTO.
Falcon Heavy-rakettene fra SpaceX, som skal være de kraftigste moderne bærerakettene, veier over 1400 tonn ved oppskytingstidspunktet, og kan bære nyttelast som bare veier rundt 60 tonn.
PSLV har vært den mest brukte, etter å ha gjennomført så mange som 53 vellykkede oppdrag siden 1993. Bare to flyvninger med PSLV har mislyktes.
Begrensningene
Størrelsen på en bærerakett er diktert av destinasjonen i rommet den er på vei mot, hva slags drivstoff – fast, flytende, kryogenisk, blanding – som brukes, og størrelsen på nyttelasten. Valget av to av disse variablene setter alvorlige begrensninger på fleksibiliteten til den tredje, en knipe som populært blir referert til som «rakettligningens tyranni» i romsamfunnet.
Ikke overraskende forbrennes mesteparten av energien til en rakett når den reiser til den nedre jordbanen. Dette er fordi tyngdekraften er sterkest her. Reisen lenger ut i verdensrommet er mye mer jevn, og krever langt mindre energi. Faktisk tar det halvparten så mye energi for en rakett å reise til Månen fra LEO (en reise på nesten 4 lakh km) sammenlignet med hva det tar å reise til LEO fra Jorden (ca. 200 km). Det er av denne grunn at det ofte sies at det gigantiske spranget for menneskeheten ikke satte sin fot på Månen, men i å nå LEO.
Hvis et romoppdrag er på vei mot Månen eller Mars eller et annet himmellegeme, kommer også tyngdekraften til destinasjonen inn i ligningen. Mer energi ville blitt brukt på å nå en slik destinasjon, sammenlignet med å bare oppnå en rombane for å deponere en satellitt.
Effektiviteten til drivstoffet som brukes er den andre begrensningen på rakettens flyvning. Flere kjemikalier brukes som rakettdrivstoff. De leverer forskjellige trøkk. De fleste moderne raketter bruker flere sett med drivstoff for å drive de forskjellige stadiene av flyturen for å optimalisere resultatene. LMV3, for eksempel, har fast brensel i boosterne som gir ekstra skyvekraft under løftet, et væsketrinn og et kryogent trinn.
Teknisk oppfinnsomhet
Med drømmer om å sette opp en permanent stasjon på Månen, og ta mennesker til Mars og utover, ville raketter måtte frakte flere og flere ting til verdensrommet. Men kapasiteten til raketter er sterkt begrenset.
Det er to typer ingeniørinnovasjoner som kan brukes for å oppfylle målene for fremtidige oppdrag. Rakettene kan gjøre flere turer, og bære komponenter av større strukturer som kan settes sammen i verdensrommet. Slik ble den internasjonale romstasjonen og andre lignende anlegg bygget.
Den andre er muligheten for bruk av ressurser tilgjengelig in situ på Månen og Mars. Faktisk er alle fremtidige oppdrag til Månen innstilt på å utforske denne muligheten.