Europa utforsker rommet

Men hva betyr dette for Europa og ikke minst for Norge?

Norge er med i den Europeiske Romorganisasjonen ESA, og ESA taler derfor også på Norges vegne når de foreslår Europas del i denne felles satsningen. ESA jobber nå med sitt forslag til et program for utforskning til det såkalte ministerrådsmøtet i slutten av 2019. Her velger de europeiske landene hvilke av ESAs foreslåtte programmer de ønsker å være med i og på hvilket nivå. Dette er programmer som for eksempel jordobservasjon, telekommunikasjon, menneskelig utforskning av verdensrommet, osv.

Illustrasjon av Atmosphere-Space Interactions Monitor, ASIM, nederste boksen, montert på ESAs Columbus-modul. Ill: ESA–D. Ducros.

Det totale økonomiske bidraget til programmene setter rammene for ESAs aktiviteter, og når totalbidraget fra landene er kjent går de i dialog med ESA for å bli enige om hvilke aktiviteter som bør prioriteres innenfor hvert program, med oppstart fra 2020.

ESA jobber nå med å sette sammen et godt program for Europeisk deltagelse i bemannet utforskning av verdensrommet, eller såkalt «Exploration». ESA foreslår fire hjørnesteiner;  videre bruk av romstasjonen ISS og andre muligheter i lav jordbane, utforskning utover lav jordbane – i form av en romstasjon i bane rundt månen, robotisk og menneskelig utforskning av månens overflate, og robotisk utforskning av Mars-overflaten – som et første steg mot framtidig menneskelig utforskning.

Lav jordbane

NASA har formidlet et ønske om endring fra den nåværende samarbeidsmodellen for romstasjonen ISS, når den internasjonale samarbeidsavtalen går ut i 2024. De ønsker i større grad å kommersialisere utnyttelsen av romstasjonen. Russland fokuserer på videre bruk av ISS, med planlagt oppskytning av sin modul «Nauka» i 2019, og utvikler også en erstatning for Soyuz. De andre ISS-partnerne Japan og Canada ønsker å videreføre samarbeidet om ISS.

ESA på sin side ønsker en videreføring av samarbeidet, og foreslår å i større grad benytte ISS til teknologidemonstrasjoner og forskning som fokuserer på framtidig menneskelig utforskning av verdensrommet. Samtidig kommersialiserer også ESA deler av sin utnyttelse av romstasjonen.  

En ekstern nyttelastfasilitet, Bartolomeo, skal installeres på utsiden av den europeiske eksperimentmodulen Columbus i 2019. Bartolomeo skal brukes til forskningsprosjekter, jordobservasjon, kommunikasjonsnyttelaster og teknologiprosjekter. Fasiliteten er utviklet av tyske Airbus Defence and Space, og skal dels brukes til kommersielle nyttelaster fra verden over, dels til ESAs egne forsknings- og teknologidemonstrasjonsprosjekter. Navnet til den eksterne fasiliteten er valgt med omhu – Bartolomeo var lillebroren til Christoffer Columbus.

Den kommende eksterne forskningsplattformen Bartolomeo på Colum-bus-modulen, kalt ISS balkongen, for testing av nye teknologi. Foto: NASA.

Tirsdag 5. juni 2018 ble en europeisk kommersiell intern nyttelastfasilitet installert kalt ICE CUBES. Denne har plass til 10cm store kuber med «plug and play» interface, eller kombinasjoner av slike kuber, med plass til 20 kuber totalt. Fasiliteten er utviklet av belgiske Space Applications Services, og denne fasiliteten skal i tillegg til kommersiell forskning også brukes til ESA-eksperimenter. De første kubene skytes opp med et SpaceX Dragon forsyningsfartøy i juni 2018, og bringer med seg eksperimenter innen planteforskning og forskning på mikrober i vektløshet.

ICE CUBE montert i en mock-up av Columbus-modulen. Foto: NASA.

ESA ønsker også et utvidet samarbeid med Kina, slik at europeiske forskere og potensielt europeiske astronauter skal få tilgang til den kinesiske romstasjonen når den blir skutt opp tidlig på 2020-tallet. Samarbeidet er allerede i gang, ved at kinesiske forskere er invitert inn i samarbeid med europeiske forskere på enkelte prosjekter på ISS, og ved at europeiske astronauter allerede har trent sammen med kinesiske astronauter i Kina.

ESA ser også for seg at kommersielle aktører potensielt kommer på banen med forskningsmoduler i lav jordbane (LEO), med mulighet for europeiske forskningsprosjekter å kjøpe seg inn for eksperimentgjennomføring.

I Norge har vi aktører som har gjennomført forskning og teknologidemonstrasjoner på ISS innen for eksempel planteforskning, skipsovervåkning, rompsykologi og luftovervåking. CIRiS i Trondheim har dessuten i en årrekke hatt ansvar for bakkestøtte og operasjon av ESAs plante-eksperimentmodul på ISS. Plante-eksperimentmodulen er nå nylig koblet fra, og CIRiS er inne i nye roller i forhold til ESA.

I april i år ble det dansk/norsk/spanske ESA-eksperimentet Atmosphere-Space Interactions Monitor(ASIM) skutt opp til ISS. Dette eksperimentet sitter på forsiden av Columbus og måler røntgen- og gammastråler fra tordensystemer. Det planlegges i neste omgang både norske forskningsprosjekter og teknologidemonstrasjoner på ISS, og teknologiutvikling hvor norske aktører er involvert. 

Gateway

ESA har allerede et samarbeid med NASA utenfor LEO. ESA utvikler en videreutvikling av ATV – et fartøy som leverte forsyninger til ISS. Denne videreutviklingen kalles European Service Module (ESM), og leverer skyvekraft og power, vann, temperaturkontroll og atmosfærekontroll for mannskapet, på NASAs bemannede farkost Orion. Orion skal sendes opp med raketten SLS, der første oppskytning er planlagt i 2020 og vil være ubemannet.

Den neste oppskytningen vil følge et par år etter. Avtalen med NASA er å levere ESM for de to første oppskytningene av Orion, men diskusjoner pågår for å utvide dette til en serieleveranse etter hvert som NASA skal sende opp flere Orion framover i tid. Leveransene av ESM blir en slags europeisk «inngangsbillett» i det internasjonale samarbeidet.

ESA har også pågående diskusjoner med NASA, JAXA og kanadiske CSA om samarbeid om en stasjon i bane rundt månen. Også Roscosmos er interessert i deltagelse. Stasjonen har tidligere blitt omtalt som Deep Space Gateway, men man har nå blitt enige om navnet Lunar Orbital Platform – Gateway (LOP-G eller Gateway).

De internasjonale aktørene planlegger en stegvis tilnærming, og foreslår å bruke Orion-oppskytningene med raketten SLS, samt kommersielle oppskytninger, til å bringe moduler i bane rundt månen fra 2022/2023. Disse modulene skal kobles sammen og danne en nokså enkel romstasjon i bane på relativt kort sikt. På lengre sikt, og etter hvert som man etter planen får sendt opp én modul per år, vil Gateway utvikle seg til en mer avansert stasjon. Dialogen mellom de internasjonale potensielle partnerne er om en stasjon hvor astronautene reiser opp og blir en kort tidsperiode opp til 3 måneder fra 2022/2023, for så å returnere til jorda når forsyningene de har med seg er oppbrukt.

Fra 2026/2027 ser man for seg en mer avansert stasjon som i større grad skal være selvforsynt og hvor astronautene derfor kan oppholde seg i lengre perioder. Det er teknologidemonstrasjon som er primært fokus for denne romstasjonen, men det vil også gjennomføres forskningsprosjekter. ESA anser at det meste man kan forske på i en romstasjon i bane rundt månen vil man også kunne bruke romstasjonen ISS til, å man kan også nyttiggjøre seg ISS til slik forskning.  Ett unntak er forskning på effekter av strålingen man blir utsatt for i bane rundt månen. Man kan ikke simulere denne strålingen verken på landjorda eller på ISS, og forskning må derfor skje in situ.

ESA foreslår at den europeiske innsatsen til Gateway i første rekke skal være docking- og airlock-teknologi, teknologi i forbindelse med drivstoffhåndtering, kommunikasjonsteknologi, og i tillegg til utvikling av livsstøttesystemer og en egen ESA-utviklet habitasjonsmodul til Gateway. Relevante tidlige studier har allerede pågått i ESA og hos europeiske aktører en lang stund – mens mer konkrete utviklingsprosjekter settes i gang nå i vår.

Norske aktører er med i enkelte av disse studiene og de teknologiske demonstrasjonsprosjektene, og det er også en liten norsk teknologileveranse til ESM 1 og 2. Det er svært relevante kandidater blant norske institutter og norsk industri for de oppgavene ESA foreslår at skal gjennomføres av europeiske aktører.

Utforskning av månens overflate

Ettersom Gateway videreutvikles, planlegges det også å utforske månens overflate. Allerede i fjor høst og i vår har ESA søkt etter europeiske aktører som ønsker å delta i en demonstrasjon kalt ISRU – in situ resource utilisation demonstration. Dette prosjektet vil sette en installasjon på månens overflate, som skal ta fram oksygen og vann utvunnet av materialer fra overflaten. Vannet kan i neste omgang brukes til å lage drivstoff som på lengre sikt kan brukes til å frakte laster fra månens overflate og tilbake til Gateway, tilbake til Jorda, eller videre til Mars.

Måneferden Heracles sin rover under testing. Heracles er et samarbeidsprosjekt mellom ESA, CSA og JAXA. Foto: CSA

ISRU demonstrasjonen planlegges for oppstart i ca. 2025. I neste omgang ser man for seg mer avanserte ISRU aktiviteter, hvor f.eks måneregolith kan brukes til 3D-printing av nødvendig utstyr.

ESA har også fokus på fjernstyring av robotikk på månens overflate og i samarbeid med astronauter som befinner seg både på overflaten og på Gateway. ESA har i samarbeid med CSA og JAXA gjennomført studier på en aktivitet kalt HERACLES, for å forberede denne typen aktiviteter på månen sent på 2020-tallet. En rover skal utforske månens overflate, og via Gateway vil HERACLES også sende prøver tilbake til jorda.

I arbeidet med ISRU og HERACLES er flere norske aktører svært relevante, og det er sterke koblinger til offshore- og maritimbransjen. En ytterligere dialog med ESA og aktørene er nødvendig for å se hvilken nytte aktiviteter knyttet til utoforskning av månen kan ha fra arbeid gjort på dette området i Norge og vice versa.

ESA har pågående samarbeid med Roscosmos om teknologileveranser og forskning på de russiske måneferdene Luna Glob og Luna Resource. ESA utforsker også muligheten for samarbeid med kinesiske CNSA, som allerede har flere måneferder og -landinger i sin langsiktige plan. ESA vurderer om europeiske aktører enten kan delta i CNSA sine aktiviteter eller om de kan gjennomføre større samarbeidsprosjekter for utforskning av månens overflate og hjemhenting av prøver.

Utforskning av Mars

ESA har allerede sendt opp sin EXOMARS Trace Gas Monitor I 2016, og i 2020 skal EXOMARS roveren sendes til Mars i samarbeid med Roscosmos. EXOMARS skal gjennomføre en rekke eksperimenter, blant annet ved bruk av en drill. NASA sin Insight mission ankommer Mars senere i år, og i 2020 sender NASA opp sin MARS 2020-rover. Denne skal blant annet ta prøver fra overflaten av Mars, og legge disse igjen i såkalte «cacher» til senere opphenting og transport til jorda. Bakkeradaren RIMFAX utviklet av FFI og norsk industri er med på MARS 2020-ferden.

Det er et sterkt ønske blant europeiske forskere å få tilgang på prøver fra Mars-overflaten, et ønske som også deles med amerikanske forskere. NASA bevilget i vår midler til tidlige aktiviteter for en Mars Sample Return mission, og i vår har også ESA igangsatt teknologistudier og -utvikling.

NASA og ESA har siden i fjor diskutert et felles samarbeid for å få til en felles sample return mission (MSR) fra Mars innen 2030. Det foreslås at NASA står ansvarlig for selve Mars-landeren, mens ESA skal stå ansvarlig for en rover som skal hente inn prøver fra MARS 2020-ferden. Samtidig foreslås det at NASA bidrar med prøvehåndteringsteknologi, mens returen til jorda skal håndteres i samarbeid, og potensielt også med andre internasjonale partnere.

I Norge har vi sterke miljøer innen planetologi som har interessei i forskningsaktiviteter knyttet til Mars og prøver derfra. Norske industrielle og institusjonelle aktører er med i teknologistudier knyttet direkte mot en potensiell MSR-ferd, og mot andre teknologiske aktiviteter som kan vise seg å ha stor nytte innen framtidig utforsking av Mars. Dette er løp med svært lang horisont.  MSR planlegges nærmere 2030 og ytterligere robotisk – og på lang sikt menneskelig – utforskning av Mars enda senere enn dette. Samtidig er det nåflere av disse løpene igangsettes, og skal norske aktører være med er det viktig å være på banen.

Nødvendig teknologi

ESA anser at for å gjennomføre menneskelig og robotisk utforskning av verdensrommet, er det nøkkelkompetanse som må både videre- og nyutvikles i Europa. ESA ønsker i stor grad å basere seg på eksisterende kompetanse, men samtidig ta i bruk nyutviklet teknologi og nye metoder.

Det er stor utvikling på flere teknologiområder hvor storsatsninger og spin-in fra andre bransjer vil gi stor drakraft og ha stor nytte i romprosjekter. Åpenbare eksempler er energiteknologi og 3D-printing, men også datarevolusjonen og kunstig intelligens gir store muligheter spesielt innenfor operasjonelle aktiviteter og AR/VR hvor ny teknologi gir et helt nytt mulighetsrom for menneskelig «tilstedeværelse».  Men dette er bare noen få eksempler blant mange.

Figuren viser hovedområdene ESA vurderer som nødvendige. Mange, faktisk stort sett alle disse teknologiområdene, er områder der norske aktører er sterke, selv om disse aktørene ikke nødvendigvis er involvert i romrelaterte aktiviteter i dag.

Eksempler hvor norske aktører allerede deltar aktivt i romrelaterte aktiviteter innenfor utforsking er brenselceller, sensorteknologi, kommunikasjonsteknologi, lukkede drivhussystemer, og luftmålesystemer. Fagfelter innenfor exploration som kan være relevante for norske aktører er for eksempel AI, AR/VR, teleoperasjon og autonome systemer, prosesser knyttet til robotikk, materialteknologi, og utvikling av mekanismer.

Deltagelse i ESAs teknologiutviklingsaktiviteter gir både kompetanseløft, god avkastning og gode ringvirkninger for disse aktørene. Det er allikevel viktig å fokusere på områder der Norge er spesielt gode fra før og hvor norske teknologiaktiviteter rettet mot menneskelig og robotisk utforskning av verdensrommet gir god mening, og er et godt bidrag til ESAs aktiviteter.

Norsk deltagelse

Det er nødvendig å vurdere viktigheten av et norsk bidrag til et storpolitisk internasjonalt samarbeidsprosjekt, slik den felles utforskningen av verdensrommet vil være. En ting er nytten i vårt eget land av deltagelsen, men det må også vurderes hvorvidt et rikt land som Norge nærmest er forpliktet til å delta i denne typen internasjonalt dugnadssamarbeid.

Norge forpliktet seg i sin tid til å delta i den europeiske delen av romstasjonsprogrammet ISS på et absolutt minimumsnivå. Dette var en politisk avgjørelse om å vise støtte, da man den gangen vurderte at den næringsmessige nytten av deltagelse var svært liten. ESAs deltagelse i romstasjonsprogrammet er på ca. 8%, og Norges deltagelse av dette var på ca. 0.5%. Etter hvert har romstasjonsprogrammet utviklet seg til et utforskningsprogram som også inkluderer aktiviteter rettet mot månen og Mars, og Norge har hatt en deltagelse på ca. 0.7% de siste årene.

Deltagelsen eller investeringen i et ESA-program kommer tilbake til landene i form av teknologiutviklingsoppdrag av tilsvarende størrelse som investeringen. I romstasjons- og utforskningsprogrammene har det vist seg at norsk deltagelse - etter en sakte start -  etter hvert gav god avkastning og god retur på den økonomiske innsatsen. Det har også vært gode ringvirkninger av ESA-kontrakter hos norske aktører.

Nå i 2018 skjer det mye. Nye og store samarbeidsprosjekter diskuteres og defineres, og internasjonale samarbeids- og intensjonsavtaler er under utarbeidelse. Mange av rollene er ikke fordelt enda når verden nå i fellesskap skal utforske månen og Mars, og mulighetsrommet er fullstendig nytt og endret. ESA forhandler fortsatt med de internasjonale partnerne, og norske aktører har muligheten nå til å posisjonere seg blant de andre europeiske aktørene.

Norsk Romsenter gjennomfører i 2018 en analyse av både kjente romaktører i Norge, nye potensielle aktører, og samarbeidsmuligheter i fagområder hvor det kan være gode roller og aktiviteter for Norge. Analysen gjennomføres i tett dialog med ESA, for å sikre forankring i langsiktige løp som planlegges finansiert fra ESAs side gjennom ESAs teknologiprogrammer, og i det nye utforskningsprogrammet som foreslås.

Samtidig deltar representanter fra Norsk Romsenter på arenaer der det er naturlig for å vise at vi er interessert i en rolle i dette internasjonale samarbeidet – alt fra møter i ESA, ekspertgrupper, konferanser og internasjonale samarbeidsmøter. Men generelt sett er det ESA som fronter de europeiske rollene og interesserene i aktiviteter i forhold til månen og Mars, men altså med Norge – Norsk Romsenter – som deltagende part.

ESA foreslår de fire pilarene LEO, Gateway, utforskning av månens overflate, og utforskning av Mars/MSR i sitt nye program innenfor bemannet utforskning av verdensrommet. Norsk Romsenter skal jobbe fram et grunnlag og et forslag til Nærings- og Fiskeridepartementet (NFD) om hvor stor den norske deltagelsen i dette programmet bør være – som ett av flere ESA-programmer vi foreslår deltagelse i. Dette forslaget leveres på senhøsten 2018 for å forberede ministerådet sent i 2019. Så er det til syvende og sist Regjeringen og Stortinget som bestemmer.

Fram til da er det å brette opp armene, analysere norske aktører og muligheter, være med og påvirke den europeiske retningen innenfor bemannet og robotisk romfart – og håpe på gode dager når budsjettet for norsk deltagelse i ESAs nye forslag til programmer med oppstart fra 2020 foreligger på høstparten i 2019, i form av statsbudsjettet som fremlegges da.

Denne teksten ble opprinnelig skrevet for medlemsbladet for Norsk astronautisk forening.