Plötsligt är du ute i den kalla rymden. Här känns allt

UTSTÄLLNINGSFAKTA
RYMDEN
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 högt skulle
ditt hopp bli på månen? Hur tror du att det skulle se ut
om du hamnade i ett svart hål? Hur lever egentligen
astronauterna och varför åker man överhuvudtaget upp
till rymden? Vad forskar man om i rymden? Kommer man
att kunna bo på Mars i framtiden? Kan rymdturism bli det
senaste inom resebranschen?
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!
1
UTSTÄLLNINGSFAKTA
PÅ RYMDSTATIONEN är allting
tyngdlöst
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 är tyngdlösa, eftersom de enbart
påverkas av jordens gravitation och inga andra
krafter.
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.)
Rymdstationen ISS.
Gravitation
Gravitationen (av latin gravis = 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.
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.
Upplev tyngdlöshet på jorden
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.
2
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
Astronauter på ISS.
Den svenske astronauten Christer Fuglesang.
3
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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%
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.
Rymdstationen ISS.
Vad äter man i rymden?
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.
4
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
Sovplats eller Crew
compartment
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.
Hur går man på
toaletten i rymden?
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.
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!
5
UTSTÄLLNINGSFAKTA
Att tvätta sig i rymden
Syre och kväve
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.
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.
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 duschningen 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.
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.
6
UTSTÄLLNINGSFAKTA
Solenergi
Kylning
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.
Borttagning av värme ur luften görs med hjälp
av värmeväxlare. Värmeväxlaren består av ca
30 lager av luft och vatten som är åtskiljda
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.
Solcellerna är uppbyggda av två lager
silikon med ett gap emellan. Gapet är av
storleks¬ordningen en atomdiameter. När ljus
träffar silikonet gör energin att elektroner
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”.
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.
7
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
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 olika
uppgifter. 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.
Rymdpromenad.
Rymddräkten
Det finns två olika typer av rymddräkter.
Den orange rymddräkten används i
rymdskytteln och är delvis en tryckdräkt
Rymddräkten blir som en termos för
astronauten. Kroppsvärmen stannar kvar och
astronauten riskerar att bli överhettad om
han/hon 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,
luftkonditione¬ring och tillräckligt med luft
8
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
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.
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.
Rymdpromenad.
Rymdpromenad
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 dräkten blir för stel när den kommer ut i
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.
9
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
Dykare
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
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!
10
UTSTÄLLNINGSFAKTA
ISS tur och retur
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 ryska Soyuzkapslarna och
med de amerikanska rymdfärjorna. I Soyuz
får det plats tre personer och i rymdfärjan en
besättning på sju personer. En Soyuskapsel
finns alltid kopplad till rymdstationen och
fungerar då som en räddningsfarkost ifall
astronauterna måste lämna ISS p g a en
olycka. 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.
Rymdfärjan
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.
Soyuz
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.
En amerikansk rymdskyttel har använts fram
till och med 2012 för att transportera upp allt
material som byggt upp ISS.
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.
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.
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.
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
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
11
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
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.
Tre moduldelar
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.
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.
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.
12
UTSTÄLLNINGSFAKTA
Krafter och motkrafter
●● Spacescience
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 måste tänka 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.
●● Earth Science
Newtons lagar
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 luckan
på dig med en lika stor kraft. Men friktionen
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.
●● Aerospace Technology
●● Biological and Physical Research
●● Human exploration and development of
Space
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.
GTJC – Star city – är det ryska rymdcentret
utanför Moskva. Här tränar astronauter och
kosmonauter bl a med Soyuzkapseln.
Mars yta motsvarar den sammanlagda
landytan på jorden. Tänk att undersöka den
med ”a toastersized robot”.
Tidigare rymdstationer: Ryska Mir och
amerikanska Skylab som skickades upp
1973 och togs ner 1979. Första resan med
rymdfärjan gjordes 1981.
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.
Mer fakta och kuriosa
Nasas vision: To improve life here, to extend
life to there and to find life beyond.
●● 7:e: Canadian arm
●● 8:e: USA airlock
●● 9:e: Russian airlock
●● 10:e: SO anker of the trust
Forskning som NASA bedriver:
13
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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 på
stationen.
●● 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
till rymdstationen. Dessutom ges möjlighet för
Europa att genomföra forsknings-experiment
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.
14
UTSTÄLLNINGSFAKTA
I utställningen
PLANETVÅGARNA
Magic Planet
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.
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.
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.
Magic planet.
Mät din längd med radar
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.
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!
15
UTSTÄLLNINGSFAKTA
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.
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.
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?
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.
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.
Fler kopplingar i
utställningen
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.
16
UTSTÄLLNINGSFAKTA
●● Hur långt bort 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.
●● 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 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.
●● 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?
●● 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?
●● 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.
●● 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 då? Om vi hittar liv på en
annan planet, hur tror du att det skulle se
ut? Hur ser rymdfarkosterna ut?
17
UTSTÄLLNINGSFAKTA
Länklista
Litteratur
Kan man torka tvätt i rymden? Rymden – fakta och experiment.
Ett häfte utgivet av
Space Station Science – life in free fall.
Författare: Marianne J Dyson
The continuing story of The International Space Station.
Författare: Peter Bond
länkar
http://www.snsb.se/
Rymdstyrelsen.
http://www.ssc.se/
Rymdbolaget.
http://www.irf.se/svenska.html
Institutet för rymdforskning.
http://www.fysik.org/website/links/index.asp
Länktips från Nationellt resurscentrum för fysik.
http://www.esa.int
ESA:s hemsida.
http://www.nasa.gov
NASA:s hemsida med allt om NASA och dess verksamhet.
http://spaceflight.nasa.gov/
Human Exploration and Development of Space.
http://nasa.gov/newsinfo/newsroom.html
NASA News.
http://spaceflight.nasa.gov/shuttle/benefits
Space Benefits.
http://www.education.nasa.gov/
NASA Education Programs.
http://spacelink.nasa.gov/education.file
NASA TV Education file.
18