1. No category

RYMDEN
Utställningsfakta
1
Plötsligt är du ute i den kalla rymden. Här känns allt
oändligt stort. Solen lyser svagt som vilken stjärna
som helst och jorden syns som en blå planet omgiven av tunn atmosfär.
Varför ramlar inte månen ner på jorden? Hur
lever egentligen astronauterna och varför åker de
överhuvudtaget upp till rymden? Kommer människan
kunna bo på Mars i framtiden?
I utställningen Rymden gör du en resa ut i universum.
Ta dig till rymdstationen ISS, testa att hoppa på månen och fortsätt längre bort från jorden mot svarta
hål och vackra stjärnor. Trevlig resa!
TYNGDKRAFT
Du har säkert sett hur astronauterna svävar
omkring i sina rymdfarkoster runt jorden. Men
har du någon gång funderat på varför? Svaret
är att de befinner sig i fritt fall, eftersom de
enbart påverkas av jordens gravitation och
inga andra krafter. Om du däremot står på
marken kommer den att motverka gravitationen så att du är i jämvikt och känner en
tyngd.
När man använder ordet tyngdlös menar man
i de allra flesta fall att man befinner sig i fritt
fall, och inte frånvaron av gravitation. Astronauterna i omloppsbana runt jorden befinner
sig konstant i fritt fall med en hastighet som
är avpassad så att de inte faller ner mot
jorden, utan konstant faller ”runt” jorden.
GRAVITATION
Gravitationen (av latin gravis som betyder
tung), eller tyngdkraften, är en av universums
fyra fundamentala krafter. Det är den attraherande kraft som massor utsätter varandra för,
och ger upphov till det som vi kallar massans
tyngd.
På månen, med mindre gravitation än jorden,
blir också din tyngd mindre. Din massa
däremot är densamma som på jorden.
FRITT FALL
Om det däremot inte finns någon kraft som
motverkar gravitationen, kan du inte känna
någon tyngd. Då finns det heller inget som
hindrar dig från att falla. Du befinner dig då i
s k fritt fall – du är tyngdlös.
Det är just fritt fall som gör att astronauterna
blir tyngdlösa. Både astronauten och rymdfärjan – och köttbullarna, pennorna och allt
annat inne i rymdfärjan – befinner sig i fritt
fall runt jorden, och allt faller precis lika fort.
Observera alltså att tyngdlöshet inte är det
samma som frånvaro av gravitation.
Låt oss studera begreppet fritt fall lite
närmare. På jorden, om vi försummar luftmotståndet, faller alla föremål exakt lika fort mot
marken. Jordens gravitation får alla fallande
föremål att accelerera med den konstanta
accelerationen 9,81 m/s2. Det innebär att alla
objekt faller så att hastigheten ökar med 9,81
m/s för varje sekund de faller. (I praktiken
däremot kan vi naturligtvis inte försumma
luftmotståndet, och alla vet vi att en sten
faller fortare mot marken än en fjäder.)
Astronauterna i banor runt jorden befinner
sig konstant i fritt fall med en hastighet som
är avpassad så att de inte faller ner mot
jorden, utan konstant faller ”runt” jorden.
2
Men du behöver inte vara astronaut i rymden
för att vara tyngdlös. Även på jorden kan
du uppleva tyngdlöshet. Du kan exempelvis
hoppa från ett hopptorn eller åka Uppskjutet
på Liseberg, där du också accelererar 9,81
m/s varje sekund du åker neråt. Med andra
ord; du befinner dig i fritt fall.
MIKROGRAVITATION
Att göra experiment i mikrogravitation (definieras som en miljö mycket nära tyngdlöshet)
har många fördelar ur forskningssynpunkt.
Och mikrogravitation kan uppnås på två sätt.
Ett sätt är att resa bort från jorden, eftersom
gravitationen alltid minskar med avståndet.
För att nå en punkt där jordens gravitation
har reducerats till exempelvis en miljondel av
gravitationen på jordens yta, måste vi resa
6,37 miljoner km bort från jorden (nästan 17
gånger så långt bort som månen). Men det
verkar mycket opraktiskt, åtminstone för
bemannade rymdfarkoster. Som tur är finns
ett enklare sätt att skapa mikrogravitation –
fritt fall!
Fritt fall åstadkommer vi antingen i bana runt
jorden, t ex i en rymdfärja som nämnts ovan,
eller med hjälp av sondraketer. Sondraketen
skickas ut från jorden, och när den har nått
en viss höjd vänder den och faller ner mot
jorden igen. Under en kort stund kommer
raketen och dess innehåll att falla fritt och
vara i tyngdlöst tillstånd, på det sätt som
redan beskrivits ovan. Under denna korta tid
utförs experimenten. Man kan också skapa
tyngdlöshet under en flygresa genom att
flyga i parabler.
3
MÅNEN
Månen ligger på ett avstånd som är ca 30 x jordens diameter.
Avståndet till månen är 9,5 x jordens omkrets eller 30 x jordens
diameter.
4
RYMDSTATIONEN ISS
Ungefär 400 km över våra huvuden snurrar
den internationella rymdstationen (ISS).
Denna station är det största internationella
samarbete någonsin. Tillsammans jobbar
Europas rymdorganisation (via ESA:s 15
medlemsländer) med rymdorganisationerna
i USA, Ryssland, Japan och Kanada för att
utveckla, konstruera och bygga ihop en
rymdstation. Den sista rymdfärjan till ISS
skickades upp under 2010.
Gravitationen på 400 km höjd är ca 90
procent av den som vi känner på jordens yta.
Men rymdstationens rörelse runt jorden gör
att allting i stationen befinner sig i ett fritt fall
och blir tyngdlöst.
Zvezda var en av de första delarna till ISS
som placerades i omloppsbana. Ryssarnas
erfarenheter från Mir har spelat stor roll i
utvecklingen av ISS. Kolla in rymdstationens status på esa.int/export/esaHS/iss och
Building the ISS.
Fundera över hur livet är ombord. Vad
händer med kroppen i tyngdlöshet? Hur går
man på toaletten? Vad äter man? Man kan
jämföra den slutliga utbredningen av ISS med
höjden av ett 20-våningshus och ytan av två
fotbollsplaner. Stationen är planerad att ta
fyra år att bygga (effektiv tid) och den kan ta
en besättning på 2-7 personer.
Den höjd stationen ska röra sig på innebär att
stationen måste ha en kort omloppstid för att
inte dras in mot jorden. Stationens hastighet
är ca 8 km/sek, vilket innebär att ett varv tar
90 min. Eller annorlunda uttryckt: Solen går
upp eller ner var 45:e minut. En skillnad på
den höjden är att stjärnorna lyser starkare
och med klarare färger än på jordytan.
IHOPBYGGANDET AV
ISS
1:a uppsändningen: Zarya, rysk självförsörjande modul som är själva ankaret i stationen.
Den har egna solpaneler och ett vatten- och
luftsystem som fungerar själv.
2:a: Node 1 – USA.
3:e: Zvezda, rysk service modul med bl a
plats för två ”living quarters”, matberedningsrum och toalett.
4:e: C1 trust – fäste för solpanelerna och
robotarm.
5:e: P6 powermodule.
6:e: Unity – USA laboratory.
7:e: Canadian arm
8:e: USA airlock
9:e: Russian airlock
10:e: SO anker of the trust
EUROPAS BIDRAG TILL
ISS
Columbus – största delen av stationens forskningsinnehåll. Specialitet; vätskefysik, materialvetenskap och livsforskning.
ATV – utrustningsskepp (se nedan).
DSM-R-datasystem.
Cupola – kontrollrummet i stationen.
”Fönstret mot rymden”.
2 noder som binder samman stationen.
ERA – robotarm som ska assistera
vid sammansättningen av vissa delar
påstationen.
Transportmodul för tryckförpackad last.
CUPOLA
Forskare vid Arbetslivsinstitiutet Väst och
tidigare Lindholmen Utveckling har utvärderat ergonomin i en del av ISS. Det gäller
Cuploa, en observations- och manövermodul
och görs i samarbete med den italienska tillverkaren Alenia Aerospazio.
Cupolaprogrammet är ett resultat av en överens-kommelse mellan NASA och ESA som
säger att ESA ska leverera Cupola till ISS i
utbyte mot transport av europeisk utrustning
5
till rymdstationen. Dessutom ges möjlighet
för Europa att genomföra forskningsexperiment ombord.
Cupolan är en hexagon med fönster i alla
riktningar. Huvudsyftet är att därifrån sköta
manövreringen av den robotarm som
används vid olika operationer på stationens utsida, t ex urlastning av utrustning
från rymdfärjan. Cupolan kommer även att
användas för vetenskapliga observationer
av jorden och rymden. Forskarteamet har
haft till uppgift att ur ergonomisk synvinkel
utvärdera den invändiga utformningen. Målet
har varit att utveckla en operationsmiljö
som tillfredsställer NASA:s mycket omfattande och detaljerade kravspecifikation över
ergonomi och säkerhet för rymdstationens
besättning.
En stor del av arbetet har bestått av datorsimuleringar. I dessa har datormiljöer skapats
som återspeglar Cupolan med dess olika
ingående utrustningar och komponenter. I
denna miljö har sedan en avancerad datormanekin, TransomJack, integrerats. Denna
har fått simulera de arbetsuppgifter som
astronauterna planeras att utföra. På så sätt
har arbetsområden för att utföra vissa arbetsuppgifter bestämts. Man har också kunnat
testa utförandet av ett arbete på ett föreslaget vis utan att komma i konflikt mellan
ergonomiska krav och krav på säkerhet.
Forskargruppen har också byggt en fullskalemodell (mock-up) av Cupolan. Mock-upen
har också använts för ytterligare utvärderingar av ergonomin i Cupolan. Byggandet av
modellen har utförts av Designkonsulterna i
Göteborg. Det är denna modell som Universeum har fått och som nu hänger i taket på
Kalejdo.
Utvärderingsförsöken i modellen har utförts
dels med hjälp av försökspersoner, utan
erfarenhet från vistelse i rymden, och dels vid
två olika tillfällen av sammanlagt fyra astronauter från NASA och ESA. Alla resultat av
de ergonomiska utvärderingarna har återförts
till konstruktörerna och designförbättringar
har genomförts. Cupolan skjöts upp i februari
2010.
6
TRANSPORT TILL OCH
FRÅN ISS
Man skulle kunna jämföra rymdstationen
ISS med en öde ö. Det är långt till andra
människor och platser och att ta sig dit
och hem kräver mycket planering. På båda
ställena måste man se till att ha tillräckligt
med mat och vatten. Till rymdstationen
måste man dessutom ta med sig luften
man ska andas. Som tur är, är ISS inte helt
isolerad. Det finns sätt att föra människor,
vatten, mat och andra nödvändiga saker
mellan jorden och stationen.
Människor kan åka till och från rymdstationen
på två sätt: Med de amerikanska rymdfärjorna och med de ryska Soyuzkapslarna. I
rymdfärjan en besättning på sju personer och
i Soyuz tre personer. Rymdfärjan landar på
jorden som ett stort flygplan, medan den del
av Soyuz som astronauterna sitter i landar
med fallskärm och resten brinner upp vid
återinträdet i atmosfären.
RYMDFÄRJA
En amerikansk rymdskyttel har använts fram
till och med 2012 för att transportera upp allt
material som byggt upp ISS.
UPPSÄNDNING
Rymdskytteln skickades iväg genom den
tjockaste delen av atmosfären, de första 48
km, på 2 minuter och sedan ökades hastigheten till fyra gånger ljudets hastighet. När
skytteln nått 100 km över jorden blev besättningen verkligen astronauter.
De två första minuterna användes fast
raketbränsle (syre plus kemikalier). När det
bränslet var slut kopplades dessa raketer loss
från skytteln och återvände i fallskärm till
jorden för återanvändning. Resten av resan
användes flytande bränsle från en extern
tank. Trycket på besättningen i skytteln blev
då 3xg (för Soyuz blir det 4xg).
8-9 min efter avfärd stängdes huvudmotorerna av. Då befann sig skytteln på ca 113 km
höjd och kraften i skytteln försvann. Allt var
då i fritt fall. Den externa tanken släpptes
och på väg ner mot jorden brann den upp i
atmosfären. Små manövreringsbara motorer
användes för att anpassa banan. Ca 45
minuter från uppskjutning hade skytteln
förflyttat sig mer än halvvägs runt jorden från
uppskjutningsrampen.
SOYUZKAPSEL
Soyuz sänds upp med protonraketer. Det
tar 9 min från start tills Soyuz är i rymden.
Sedan dockar den med stationen på sitt 34:e
varv runt jorden (motsvarar ett par dagar)
Den kommer tillbaka med fallskärm med en
hastighet som ger en kraft på 18 g (!) vid
nedslag.
Mycket dämpas av att stolen tar upp kraften.
Kroppen känner av 4 g. Tiden för nerfart är
ca 2 timmar. Den är tillverkad för att fungera
i rymden i 6 månader, sedan behöver den
bytas ut. Kapseln återanvänds inte.
Soyuz är en trestegsfarkost som är 49 m lång
och väger ca 310 ton när den är lastad med
bemannad kapsel och ett räddningstorn.
Kapaciteten för last är ca 8 ton för att nå en
låg omloppsbana.
På ISS finns alltid en Soyuz som fungerar som
en räddningskapsel (Emergency crew return
vehicle). Den har en livstid på 200 dagar
vilket gör att en ny måste upp till stationen
var sjätte månad. Detta genomförs med en
s k taxiresa på tio dagar där även icke ryska
passagerare kan medfölja. Kapseln väger 7,7
ton med tre personers besättning och en last
på 30-50 kg.
UPPSÄNDNING
Vid uppsändningen av soyuzraketen är steg
1 de fyra utanpåliggande startraketer som är
nästan 20 m långa och består av en undre
cylindrisk del och en övre konformad. Varje
raket med flytande raketbränsle ger en
drivkraft på 102 ton.
Steg 2 är en central kärna på 28 m och tänds
samtidigt som steg 1, men de brinner längre.
Steg 2 ger en drivkraft på 96 ton.
7
Steg 3 sätter soyuzkapseln i bana. Detta steg
är ca 8 m långt och 2,7 m brett med drivkraften 30 ton. Efter 9 min har soyuz nått
önskad hastighet. Motorerna slocknar och
den bemannade kapseln separeras från steg
3.
SOYUZ UPPBYGGNAD
Soyuz består av tre moduldelar. Den bakre
delen är 2,5 m lång och innehåller motorerna,
manövreringsbara drivraketer och bränsletank. Här sitter också en tryckkabin med
kontrollsystem för temperatur, batterier, höjdkontroll och datorer. Två solpaneler (ca 3 m
långa) förser Soyuz med ström under största
delen av resan.
En annan modul är en ca 2 m lång nedfärdskapsel, men är den del där astronauterna/
kosmonauterna sitter vid uppskjutning. Här
finns de flesta huvudkontrollerna, radio och
livsuppehållande system. För återinträdet
finns också en värmesköld, fallskärm och
mjuklandningsmotorer.
Dockad med ISS lastas de obemannade
farkosterna om och fylls med sopor. Allt
brinner sedan upp i atmosfären vid återinträdet. Innan de lossas från ISS kan Progress
och ATV:n användas för att korrigera höjden
på ISS. Hur och varför flyttas stationen? Lite
atmosfär finns fortfarande på den höjd som
stationen ligger på. Det gör att ISS bromsas
något och behöver korrigeras i höjd ibland.
Korrigering sker även för att utjämna temperaturskillnader (banan har en lutning på
51,5° mot ekvatorn). Vanligast är att detta
sker med skytteln då den lämnar stationen,
men också med de obemannade farkosterna. Skytteln använder små jetmotorer som
kräver bränsle. Det finns även ett gyro (CMG)
i mitten av stationen som fungerar som en
kontrollmotor.
Den sista delen är en omloppsmodul. Den
används för måltider, sovande och förströelse
under lugna perioder av flygningen. Här finns
också luft och reningssystemet. På dess nos
sitter dockningsenheten.
OBEMANNADE
FARKOSTER
Det finns också obemannade farkoster som
transporterar förnödenheter mellan jorden
och rymdstationen. Nu används en rysk
modell som heter Progress (liknar Soyuskapseln till det yttre).
Europa håller också på att utveckla en
ny obemannad farkost som kallas ATV
(Automated Transfer Vehicle) som ska
användas. Saab i Göteborg är med och
utvecklar det datorsystem som ska övervaka
dockningen mellan ATV och ISS.
Den obemannade Progress kan leverera mat,
kläder, hårdvara, reservdelar, post och gåvor
till ISS. Dockad med ISS lastas farkosten
om och fylls med sopor. Den brinner sedan
upp i atmosfären vid återinträdet. Innan den
lossas från ISS kan Progress användas för att
korrigera höjden på ISS. Den ger då stationen
en liten knuff med sina motorer.
8
TIDIGARE RYMDSTATIONER
Ryska Mir och amerikanska Skylab som skickades upp 1973 och togs ner 1979. Första resan med
rymdfärjan gjordes 1981.
Modell av MIR
9
OMBORD PÅ
RYMDSTATIONEN
MAT
Liksom allt på rymdstationen måste maten
förpackas och förvaras på ett sätt så att den
inte svävar iväg. För att maten ska hålla länge
är den frystorkad. Man tillsätter vatten till
förpackningen och värmer sedan maten med
hjälp av varm luft. När rymdfärjan anländer
till stationen kan astronauterna även få vissa
färska matvaror. När maten tillagas läggs den
på en special-designad bricka som håller kvar
förpackningarna. Sedan använder astronauterna gaffel eller sked. Om maten är tillräckligt kladdig fastnar den på besticken, annars
får man skyffla in maten i munnen.
Om innehållet i en förpackning är flytande
används sugrör. Men på jorden sugs vätskan
upp och sedan drar gravitationen den ner
igen. I rymden flyter vätskan tills du stoppar
den. Därför har sugrören klämmor för att
stoppa vätskan. ”Tappad” vätska bildar
klotrunda droppar som åker runt i luften.
När måltiden är över packas rester och avfall
ihop och förvaras tills nästa besökande rymdfarkost kommer och kan ta hand om soporna.
Det är antingen rymdfärjan eller mer vanligt
Progress, en obemannad farkost som kan
frakta mat, luft, vatten och andra förnödenheter till stationen.
Det har visat sig att lukt och smak ändras
i rymden. Astonauterna vill ha maten
mer kryddad än vanligtvis på jorden. All
kryddning och sammansättning av astronauternas mat under vistelsen på stationen
bestäms innan avfärd från jorden.
SÖMN
Varje astronaut som ingår i besättningen
ombord på ISS har ett litet eget utrymme.
Det är inte mer än en garderob i storlek. I
det egna utrymmet kan astronauterna ha
bilder på sina nära och kära, sätta upp sina
maskotar och förvara sina personliga saker.
Här finns ett fönster och sovsäcken sitter fast
med hjälp av gummiband.
Då solen går upp eller ner var 45:e minut
behöver astronauterna använda någon
form av ögonbindel. Likaså låter det mycket
ombord ISS från fläktar och elektronisk
utrustning. Därför är de egna sovrummen
vadderade på insidan. Men öronproppar kan
ändå vara bra att ha med sig.
I rymden kan du sova på den bästa luftmadrassen. Fast du behöver inte madrassen,
du kan sova på luft! Tänk, inga lakan att
tvätta! Men för att undvika att åka runt i
stationen behöver en astronaut som ska
sova spänna fast sig. De flesta astronauter
använder en sovsäck att sova i, men en del
föredrar att bara vara fastspända. Sovsäck
eller inte så sover alla i samma ställning:
Kroppen är rak och händerna flyter naturligt
fram framför kroppen med slappa handleder.
TOALETTBESÖK
Badrummet är inte heller större än en
garderob. Där inne finns en toalettstol som
du måste spänna fast dig på och ett handfat
som du måste sticka in händerna i. Toaletten
fungerar nästan som en dammsugare. När
du öppnar locket till toaletten börjar fläktar
i sitsen att låta. Fläktarna drar in luft genom
hål under sitsen. Utan sugen skulle inget
samlas i toaletten, utan flyta runt som allt gör
i tyngdlöshet. Det gäller att det är tillräckligt
sug från toaletten så att bajset inte fastnar på
kroppen!
När du ska sätta dig på toaletten öppnar
du först locket, sätter fast dina fötter och
spänner sedan fast låren så du kan sitta kvar
på toalettstolen. Kissar gör man i en speciell
behållare och varje astronaut, kvinna som
man, har sitt eget munstycke. Urin samlas
upp separat för att kunna separera luft från
vätskan. Det görs i en centrifug och sedan
kan urinet tas till vara. Urin innehåller mycket
vatten och när det är renat skulle vattnet
kunna användas i stationens kretslopp.
Idag sker inte detta av etiska skäl, enligt
Rymdstyrelsen.
10
I toalettstolen sitter en påse som samlar
upp avfallet. När du är färdig knyter du ihop
påsen och skickar iväg den ner i toalettstolen.
Påsen från toaletten hamnar i en stor
behållare och nästan allt går iväg med annat
avfall. En del avföring sparas och tas med till
jorden för analys. En ny plastpåse sätt sedan
på stolen och locket fälls ner. Fläkten stängs
inte av förrän locket är stängt. Ingen lämnar
toalettlocket uppe i rymden!
HYGIEN
När du har varit på toaletten ska händerna
tvättas. Vattnet får inte komma ut i rymdstationen då det är mycket elektronik som kan
kortslutas. Därför används ett handfat som är
mer eller mindre tillslutet och bara händerna
kan stickas in. Vattnet rinner inte heller som
på jorden utan formar kulor som flyter runt.
Därför sprutar man vatten på en handduk
och torkar sedan händerna med den.
En dusch tar du på samma sätt. Du torkar av
dig med en fuktig handduk. Det går också
att skvätta vatten på kroppen och sedan
torka sig. Vattnet från duschen får sedan
dammsugas upp innan dörren till duschen
öppnas. En dusch i rymden tar mycket längre
tid än en på jorden!
Hur borstar man förresten tänderna i
rymden?
FÖRVARING OCH
AVFALL
Allting i rymdstationen måste spännas
fast eller stängas in för att inte flyta iväg.
Eftersom luften pumpas runt i rymdstationen av fläktar kommer ett tappat föremål
röra sig mot ventilationsluckorna. Mycket
av astronauternas tid på stationen under
ihopbyggandet går åt till att packa och
stuva utrustning och förnödenheter. Avfall
lagras ombord och packas på en obemannad
Progress (se också under rubriken Dockning i
tyngdlöshet). Farkosten brinner upp vid återinträdet genom atmosfären. En del avfall tas
också tillbaka till jorden med rymdfärjan.
Metoderna i rymdstationens återvinningssystem hjälper oss att utveckla metoderna att
konservera vatten på jorden och på sikt även
för längre resor ut i rymden.
SYRE OCH KVÄVE
Syre och kväve transporteras upp i flytande
form. Dessutom utvinns syre ur vatten under
dagtimmarna. Extra luft tas från rymdskytteln
när den kommer. Det gäller inte Soyuz då
den är för liten. Då används istället flyttbara
syregeneratorer som från början utvecklats
för u-båtar. Generatorerna tänds och brinner
sedan under syreutveckling i 5-20 min.
För att undvika koldioxidförgiftning i skytteln
och i rymddräkten används litiumhydroxid
som absorberar koldioxiden. Litiumhydroxid
kan inte återvinnas. Rymdstationen är för
stor för att använda samma slags rening.
Luftreningen drivs av fläktar som för luften
genom filter och in i reningssystemet. Här
får luften, efter att den avfuktats, röra sig
över bäddar av zeolit (mineralblandning).
Koldioxid fastnar och syre och kväve transporteras vidare. När bädden är mättad stängs
luftflödet och bädden värms upp. Då frigörs
koldioxiden ur bädden och kan ventileras
ut ur stationen. Avfuktningen av luften sker
genom kondensation på kalla rör och cirkulerande rörelse tvingar vattnet in i en lagringstank för återanvändning.
VATTEN
Vattenförbrukningen minskas genom att
en vattenlös toalett används, tvätt skickas
tillbaka till jorden och mat värms med
torr värme, inte kokande. Allt detta ger en
förbrukning på ca 30 l per dag och person
(jmfr med jorden där siffran är drygt 600 l
per dag och person). Fyra personer ger ca 49
l urin och vattenavdunstning per dag. Vattnet
i detta tar ca 9 tim att återvinna. Vatten i
fast avfall återanvänds inte, inte heller vatten
absorberat av kläder, handdukar, växt- eller
djurexperiment eller av kemiska reaktioner.
SOLENERGI
Solpanelerna fångar upp solljus. Vingarna
är rörliga och roterbara. En vinge är ca
33x11 m och totalt har vingarna en area som
motsvarar ca en fotbollsplan. Varje panel
består av två ”filtar” av solceller – en på var
sida om en central mast, runt vilken vingarna
kan justeras. Solcellerna är uppbyggda av två
lager silikon med ett gap emellan. Gapet är
av storleksordningen en atomdiameter. När
ljus träffar silikonet gör energin att elektroner
11
hoppar över gapet och transporteras åt
sidan. Elektroner i rörelse är ström. Varje
panel består av 16 400 solceller och tillsammans ger de 31 kW per panel. Batterier finns
monterade nära de roterande delarna av
panelerna utanpå stationen och laddas upp
med halva den mängd ström som går åt till
”nattanvändning”.
KYLNING
Borttagning av värme ur luften görs med
hjälp av värmeväxlare. Värmeväxlaren består
av ca 30 lager av luft och vatten som är
åtskilda av lager med metall. Varmluft i
kabinen leds in i värmeväxlaren och värmer
metallen som värmer upp kallt vatten. Kyld
luft leds ur systemet och varmt vatten leds
vidare och tar upp värme från utrustning för
att sedan ledas in i en ny värmeväxlare med
ammoniak istället för luft.
Ammoniak har lägre fryspunkt än vatten.
Därför kan uppvärmd ammoniak ledas ut på
utsidan och avkyls genom att värmen strålar
iväg. Det är av säkerhetsskäl (för att inte få
ammoniak i luften) som processen görs via
två värmeväxlare.
12
NASA:S VISION
To improve life here, to extend life to
there and to find life beyond.
NASA:S FORSKNING
National Aeronautics and Space Administration (NASA) är USA:s federala myndighet för
rymdfart. Myndigheten grundades 1958 som en direkt svar på Sovjetunionens uppskjutning av
Sputnik 1, den första artificiella satelliten i omloppsbana runt jorden.
NASA bedriver forskning på en mängd områden:
●● Space Science
●● Aerospace Technology
●● Earth Science
●● Biological and Physical Research
●● Human exploration and development of Space
13
RYMDPROMENADER
En astronaut på rymdpromenad visas på en
helkroppsbild. Några detaljer finns markerade
på rymddräkten, t ex handskar, ”ryggsäcken”,
de färgade banden och säkerhetslinan.
I rymden finns ingen luft och inget vatten.
Vi kan inte bara gå ut och handla ny mat om
den tar slut, och på promenad måste vi kunna
klara en temperaturskillnad på 500oC mellan
skugga och ljus.
Runt jorden har vi atmosfären som skyddar
oss mot t ex gamma- och röntgenstrålning.
Det är också atmosfären som bidrar till att vi
har en relativt behaglig och jämn temperatur
dygnet runt. I rymden måste vi skydda oss på
annat sätt. Så länge astronauterna är inne i
rymdstationen skyddas de av dess väggar. På
rymdpromenad måste astronauterna skydda
sig mot farlig strålning och mot vakuum
genom att sätta på sig en rymddräkt.
RYMDDRÄKTEN
Det finns två olika typer av rymddräkter. Den
orange rymddräkten används i rymdskytteln
och är delvis en tryckdräkt för att klara ev
tryckfall i skytteln. Färgen är för överlevnadssyfte. Den vita rymddräkten används utanför
rymdskytteln eller ISS. Det finns en rysk och
en amerikansk variant. Rymddräkt för rymdpromenader Rymddräkten för rymdpromenader består av många lager i olika material
för att klara olikauppgifter. Innerst finns ”the
bladder”, gjort av nylon och i gulfärg. Detta
är det viktigaste vakuumskyddet. The bladder
är sytt utan sömmar som en påse, med
öppningar bara i de kanter där resten av den
amerikanska rymddräkten sätts ihop. Detta t
ex vid hjälmen, mellan byxor och överdel och
vid handskar och skor.
Sedan kommer ”the creamlayer”, ett lager i
polyester som ger dräkten sin form. Materialet är starkt och håller ihop dräkten.
Utanpå detta ligger ett prassligt ”thermolayer” gjort i ett syntetiskt material som kallas
mylar. Det skyddar astronauten från strålning.
Ytterlagret är gjort av teflon med kevlartrådar i. Teflon är slitstarkt och kevlartrådarna
fungerar som s k ”ripstop”. Det hindrar en ev
reva att sprida sig. De yttre lagren ger skydd
mot vakuum, strålning och partiklar som rör
sig i rymden och som skulle kunna tränga
igenom en människas hud.
Rymddräkten blir som en termos för astronauten. Kroppsvärmen stannar kvar och
astronauten riskerar att bli överhettad om
hen inte hade haft ett underställ som är
försett med vattenrör. Kopplat till vattenrören sitter ett kylaggregat som pumpar ut
kylvatten genom vattenrören.
I ”ryggsäcken” sitter de livsuppehållande
systemen: En batteridriven radio, luftkonditionering och tillräckligt med luft för en åtta
timmar lång promenad. Då det är vanligt
att flera astronauter är ute på promenad
samtidigt och alla har vit dräkt, identifieras
personerna med hjälp av färgade band på
olika delar av dräkten.
Under rymdpromenaden är astronauten hela
tiden fastsatt vid stationen med sin säkerhetslina. Astronauten tar sig fram genom att
dra sig mellan handtag och fotstöd. Ibland
kan robotarmarna ombord flytta astronauterna till en ny plats. Astronauten sitter
då fast på ett fotstöd på robotarmen och
manövreras från stationens insida. En fördel
med detta är också att astronauten då har
båda armarna fria för arbete.
FÖRBEREDELSER
Astronauter kan inte bara ta på sig sin
rymddräkt och gå direkt ut på promenad. Det
krävs lite förberedelse. Lufttrycket i dräkten
ska vara lägre än det på stationen. Stationen
har samma lufttryck som det är vid havsnivån
på jorden, 101,3 kPa. Dräkten ska ha ett
tryck som motsvarar ungefär en tredjedel av
detta värde. Ett lägre tryck i dräkten förhindrar att dräktenblir för stel när den kommer
ut i rymdens vakuum. Rörlighet fås också
genom de olika metallringarna som finns där
dräktens olika delar sätts ihop.
En snabb förändring från ett högt till ett
lägre tryck gör att kvävet i blodet formar
gasbubblor. Om tryck-ändringen sker för
hastigt riskerar astronauten att få ont i
blodkärlen och kan också orsaka hjärtsvikt.
14
Jämför med dykning! För att motverka detta
andas astronauten rent syre före promenaden
för att byta ut kvävet mot syre.
PÅKLÄDNAD
Först tar astronauten på sig en specialdesignad blöja som kan hålla ca 1 l avfall.
Därefter kommer ett underställ, inte för att
hålla värme utan för att kyla. Understället
innehåller ca 91 m vattenfyllda slangar. De
transporterar bort den värme som dräkten
annars skulle ha hållit kvar (som en termos).
Den ryska dräkten tar ett par minuter att ta
på sig. Hela dräkten, förutom handskarna,
sitter ihop i ett stycke. Den öppnas i ryggen
och astronauten kliver in och stänger dörren
till dräkten.
Den amerikanska tar längre tid, då den består
av fler delar. Först kommer byxdelen och
skorna och sedan överdelen. De två delarna
sätts ihop i midjan och då behöver en annan
astronaut hjälpa till. Sedan tas ev glasögon
och kommunikationstekniken på, de specialgjutna handskarna och sist hjälmen med
kamera och lampa fastsatta på.
Dräkterna är anpassade för promenad i
rymden och viktlöshet. För promenad på t
ex Mars, där gravitationen känns av, krävs en
mer rörlig dräkt.
På rymdstationen finns delar till tolv rymddräkter som komponeras efter behov.
Vanligast är att se till att fem rymddräkter
hela tiden finns beredda.
TRYCKKAMMAREN
Astronauterna går efter påklädnad in i en
tryckkammare där hälften av luften pumpas
ur. Sedan sänker de trycket i dräkterna. När
de har rätt tryck pumpas resten av luften ur
tryckkammaren till vakuum. Därefter kopplar
astronauterna loss sig från stationens system
och därefter förser astronauternas ryggsäck
dem med vatten, el, och syre. De har nu ca 7
timmar på sig att arbeta och ta sig tillbaka in.
UTANFÖR
RYMDSTATIONEN
Fläktar blåser syre över ansiktet och suger
utandningsluften ner till vristerna och handlederna. Kemiska filter tar bort koldioxiden
från luften. Utan filter och fläktar skulle
astronauten kvävas på mindre än 30 min.
Vattenånga från andningsluften och svettningen kondenseras ut som dagg genom en
vattenseparator. Borttaget vatten pumpas in i
underställets kylsystem.
En behållare med 0,65 l vatten och ett sugrör
sitter i hjälmen. Vid behov finns en fruktkaka
(som äts med papper och allt).
Verktygen som används är som vanliga
verktyg fast med tjockare handtag och med
en fastsättningsanordning, t ex som en liftkortsjojo. Vid rymdpromenader är det viktigt
att sätta fast alla verktyg. Även astronauten
är alltid fastsatt under promenaderna, men
då i ISS.
TRÄNING INFÖR
RYMDPROMENADER
The Underwater World of Space – The
Neutral Buoyancy Lab är bassängen där
astronauter tränar inför sina rymdpromenader. För varje timme en astronaut är
planerad att vara på rymdpromenad tränas
denne 3-10 tim i bassängen före avresa.
Bassängen är 31x62 m och 12 m djup (ca
fyra skolbussar får plats på rad). Det finns
plats att träna två uppdrag/tester samtidigt
och totalt kan man ha igång fem dräkter
samtidigt.
Dykarna hör all kommunikation mellan
astronauterna och kontrollrummet. De har
dessutom en egen slinga med kontrollrummet som astronauterna inte hör.
Dykarna ser till att astronauterna är rätt
avvägda. Vikter fästs på ryggen och på
bröstet. Astronauterna ska kunna rulla runt
(framåt) och ligga på rygg. Likaså avvägs
verktyg, utrustning och ev stationsdelar som
ska flyttas och monteras.
Vatten ger motstånd så för att öva på
att ge saker rätt kraft när de ska flyttas
används luftskenor. Hur rymddräktens
känns under rymdpromenaderna tränas i
vakuumkammaren.
Det finns tre typer av dykare. En är filmare
och följer rörelserna hos en och samma
astronaut. De andra är säkerhetsdykare. En
har ett övergripande ansvar för en astronaut
och kan också filma, och den andra ansvarar
för att simulera vissa rörelser hos astronauten
15
som skulle ske i rymden men som inte sker
i bassängen p g a vattnets motstånd. Det
krävs alltså tre dykare per astronaut.
Dykarna använder en nitroxblandning som
räcker 2,5-3 tim, fördelade i två tankar.
Våtdräkt, handskar, fenor, regulator m m är
”som vanligt” för dykaren. Kommunikationen
sker genom en ”fullfacemask” – samma som
amerikanska flottan använder och helmasken
är svensk!
Totalt finns det ca 70 dykare på NASA varav
42 används i dykningsövervakningar. De
jobbar i treskift och varje dräkt behöver tre
dykare. Dykarna på NASA får dyka varje dag!
16
STAR CITY
GTJC, eller Star city, är det ryska rymdcentret utanför Moskva. Här
tränar astronauter och kosmonauter bl a med Soyuzkapseln.
17
RYMDUTSTÄLLNINGEN
PLANETVÅGARNA
Vågarna är inställda på att visa det värde de
skulle få om de stod på respektive planet. Det
betyder inte att din massa skulle ändras om
du flyttade dig till en annan planet. Däremot
ändras gravitationskraften som verkar på dig.
Vågen visar i själva verket gravitationskraften
delad med tyngdfaktorn (9,81 N/kg). Om du
vill fundera på hur kraften ändras på olika
planeter kan du ta värdet som vågen visar
och multiplicera med 9,81. Ofta avrundar man
till 10 så att om vågen visar 70 kg så är gravitationskraften ca 700 N.
GRAVITATIONSTRATTEN
Hur kommer det sig att satelliter rör sig
runt jorden utan att ”ramla ner”? Här kan du
med en kula som modell simulera en satellit.
Alla rörelser i rymden styrs av gravitationen
och gravitationstratten kan användas för
att beskriva planeternas rörelser enligt de
allmänna gravitationslagarna. Tratten kan
också illustrera en planets rörelse kring en
stjärna.
DIMKAMMAREN
Kan man se saker som är mindre än en
atom? Ja! Med hjälp av dimkammaren kan
du se spår av några av de minsta partiklar
vi känner till som finns runt omkring oss. En
del kommer utifrån rymden och en del inifrån
jorden. Alfaoch betapartiklar, protoner och
myoner är några av partiklarna man kan se.
MAGIC PLANET
Se jorden på ett sätt som du aldrig gjort
förut. Undersök kontinenter, hav och olika
vädersystem. Du kan även välja andra
planeter som du vill undersöka, allt i tre
dimensioner.
MÄT DIN LÄNGD MED
RADAR
Hur lång är du egentligen? Ställ dig under
radarmätaren, räta ut ryggraden och stå still
en stund! Med hjälp av elektromagnetisk
strålning har du nu mätt dig med en millimeters noggrannhet!
SNURRPLATTOR
Fler konsekvenser av tyngdlöshet kan du
undersöka om du kliver på en av våra snurrplattor. Pröva att utföra någon av astronauternas uppgifter. Försök att dra i en spak.
Upptäck själv vilka krafter och motkrafter
som verkar.
KRAFTER OCH
MOTKRAFTER
När astronauterna rör sig i tyngdlöshet
behöver de hela tiden tänka på krafter och
motkrafter. När du är på jorden finns båda
dessa krafter, antingen du går, står eller gör
något annat. När de ska lyfta något i rymdstationen kan de inte lyfta på samma sätt
som på jorden. De måstetänka på att sätta
fast fötterna. Eller när de ska öppna en låda
eller en lucka måste de hålla fast sig och ta
spjärn i handtaget bredvid.
Newtons tre lagar om kraft ger en utgångspunkt för denna monter. Den första säger
att ett föremål är i vila eller rör sig med
konstant fart tills det påverkas av en annan
kraft som ändrar riktningen eller farten. Den
andra lagen beskriver hur ett föremål kan
accelereras med hjälp av en kraft. Den tredje
lagen behandlar krafter och motkrafter. Om
ett föremål påverkar ett annat med en given
kraft, återverkar det senare föremålet på det
förra med en lika stor men motsatt riktad
kraft.
Ta nu exemplet med luckan igen. Om du står
på golvet och öppnar luckan påverkar du
luckan med en kraft. Då återverkar luckanpå
dig med en lika stor kraft. Men friktionen
18
mellan dina fötter och marken gör att du kan
öppna luckan. När du står på plattan däremot
så finns det fortfarande friktion mellan dina
fötter och plattan, men då plattan kan röra
sig kommer motkraften från luckan att transporteras genom dig och ner till plattan.
Effekten blir att plattan börjar snurra.
RYMDTOALETT OCH
KRETSLOPP
Hur gör astronauterna när de måste gå på
toaletten? Vad gör man sedan med avfallet?
Du kan själv se hur toaletten ser ut och
fungerar på ISS.
ISS-MODULEN
Den internationella rymdstationen ISS
snurrar ungefär 400 km över våra huvuden
och är det största internationella samarbetet någonsin. Tillsammans jobbar Europas
rymdorganisation (via ESA:s 15 medlemsländer) med rymdorganisationerna i USA,
Ryssland, Japan och Kanada för att utveckla
och bygga ihop en rymdstation.
Ett varv runt jorden tar ungefär 90 min för
stationen och banan kan jämföras med ett
fritt fall. Gravitationen på 400 kilometers
höjd är ca 90% av den som vi känner på
jordens yta. Men gravitationen motverkas av
rymdstationens rörelse runt jorden och allting
i stationen befinner sig i tyngdlöshet.
Hur ser det ut på en rymdstation? Du kan gå
in i en fullskalig modell av Zvezda-modulen,
en rysk servicemodul. Modulen var en av de
första på ISS (International Space Station)
och är helt självför-sörjande. Du kan gå in i
och se föremål eller bilder av föremål som
finns på rymdstationen. Känn hur trångt det
är! I anslutning till modulen kan du även se
hur en rymddräkt fungerar.
VARDAGSBEHOV I
RYMDEN
Rymdstationen snurrar runt jorden i en
bestämd bana vilket motsvarar ett fritt fall.
Denna bana innebär att allt inne i rymdstationen faller med den. Följden blir att allt är
tyngdlöst i stationen. Tyngdlösheten gör att
många vardagliga saker beter sig annorlunda
än på jorden. Här vill vi visa på vardagsproblem som uppstår i tyngdlöshet samt
lösningar på dessa. Ställ dig på en snurrplatta
och utför några givna uppgifter! Klarar du
astronauternas arbete?
19
UPPTÄCK MER OM RYMDEN
Rymden är något som fascinerar många
barn och det finns många olika sätt att prata
om vad som finns i rymden. Här följer några
frågor och övningar som kan användas i den
”nya” delen för att koppla ihop utställningen.
Naturligtvis får de anpassas efter barnens
ålder. Hur långtbort är olika himlakroppar
och fenomen från jorden? Diskutera t ex
planet, stjärna, satellit, vintergatan, solsystem,
sol, måne, ISS, flygplan, ljusår och andra
längdmått, komet, norrsken m m.
HÖJDHOPP
Varför blir ditt höjdhopp annorlunda på
månen mot ett hopp på jorden? Hur stor är
skillnaden? Hur skulle det bli om du istället
hoppade på någon annan planet? Eller på
solen?
För äldre elever kan man prata om tyngdpunktens förflyttning. Den enkla beräkningen
att du hoppar sex gånger högre på månen än
på jorden gäller bara om det är ett jämfota
hopp med raka ben i upphoppet. Hur blir det
med en annan hoppstil?
SATELLITER
Satelliter rör sig på olika höjd från jordens yta
och med olika hastighet. Ta hjälp av Gravitationstratten och gör observationer. Vilka rör
sig snabbast? Långsammast? Hur långa är
avstånden till de olika satelliterna? Om jorden
skulle vara stor som en badboll var skulle då
den internationella rymdstationen befinna
sig? Eller en geostationär satellit? Försök
hitta något i vardagen som går att jämföra
med.
NATURVETENSKAPEN
OCH RYMDEN
Olika kulturer har haft olika förklaringar på
himlakroppar och fenomen. Hur ser den
naturvetenskapliga bilden ut? Hur långt ut i
rymden har människan varit? Vad hindrar oss
från att komma längre? Hur långt ut kan vi
se? Vilka instrument och metoder använder vi
för att studera saker ute i rymden? Varför vill
människan ut i rymden?
LEVA I RYMDEN
Att leva i rymden är annorlunda mot livet
på jorden. Kroppen fungerar annorlunda,
saker rör sig på ett ovant sätt och man måste
tänka på att skydda sig mot den ogästvänliga miljön som rymden är. Om du fick träffa
en riktig astronaut, vad skulle du helst vilja
fråga om? Mat, vatten, luft…? Vad måste man
ta med sig för att klara sig utanför jordens
atmosfär? Hur fungerar en rymddräkt?
Egentligen är vi alla astronauter på resa
genom rymden. Vårt rymdskepp är jordklotet,
men varför behöver vi inte ha rymddräkt när
vi är på jorden?
TYNGDLÖSHET
Diskutera skillnaden mellan att gå på en gata
och på en isbana. Vad är det som gör att vi
halkar och inte kan röra oss lika säkert på is
som på asfalt?
När man är i tyngdlöshet så svävar man inte
för att det inte finns någon gravitation, utan
för att man motverkar gravitationen med t
ex en rörelse. Hur rör sig saker i tyngdlöshet?
Hur går det till när man arbetar på utsidan av
en rymdstation? Hur påverkas människan av
gravitationen? Vad skulle hända om gravitationen inte fanns?
För de äldre eleverna kan begrepp som
friktion och motkraft diskuteras.
VERKLIGHET ELLER
SCIENCE FICTION?
I dag finns många filmer som utspelar sig i
framtiden och i rymden. Ta exempel från en
”rymdfilm” och diskutera vad som är möjligt
och vad som är science fiction. Hur ser det ut
om 50 år? 100 år? Hur långt ut i rymden är vi
20
då? Om vi hittar liv på en annan planet, hur
tror du att det skulle se ut? Hur ser rymdfarkosterna ut?
21
MARS
Mars yta motsvarar den sammanlagda
landytan på jorden. Tänk att undersöka den
med ”a toastersized robot”.
22