4. oktober 1957 sendte Sovjetunionen verdens første kunstig satellitt ut i rommet, Sputnik 1, som gikk i bane rundt jorda. En måned senere sendte de det første levende vesenet ut i rommet, hunden Laika. Dette overrasket en hel verden, spesielt for USA som bekymret seg over Sovjetunionens overtak over rommet, som kunne brukt rommet som et militært territorium for å sende raketter mot USA. Året etter opptrettet USA en etat, National Aeronautics and Space Administration (NASA), som jobber med romfart og langsiktig utvikling av fly. Dette var starten på romkappløpet, forskning av universet, og nye teknologier som ble utviklet.

 

Romkappløpet

Romkappløpet ga en konkurranse om å komme først til månen. Da Sovjetunionen klarte å sende en satellitt ut i rommet, rystet det hele verden, ikke minst for USA. I 1961 lovte J. F. Kennedy at innen utløpet av 60-årenene ville USA klare å sende en mann til månen, og bringe han trygt tilbake. Dermed ble det et kappløp mellom USA og Sovjetunionen om å være den første til månen, og ny teknologi blomstret fram på denne tiden.

 

Sammenkobling av Apollo og Soyuz.
Kilde: wikipedia.no

 

20. juli 1969 klarte imidlertid USA med Apollo 11 å nå fram til månen. Neil Armstrong ble det første mennesket som satte foten på et annet himmellegeme enn jorda, og sa de berømte ordene: ”That’s one step for a man, one giant leap for mankind”. Og det stemte utrolig godt. Det ble utviklet mye ny teknologi, som videre har betydning på utviklingen av videre teknologi, som vi omgir oss hver dag uten å tenke på det. Eksempler er utvikling av nye fornybare energikilder som brenselceller og solceller, GPS som har blitt mer vanlig i de siste årene, værvarsel, jordovervåking og kalkulator for å nevne noen.

 

17. juli 1975 ble rommodulene til et amerikansk Apollo fartøy og et Sovjetisk Soyuz fartøy sammenkoblet. Noe mange mener markerte slutten på romkappløpet. Slutten førte til reduserte økonomiske rammer og mindre satsing innenfor dette området. Dette har ført til at utviklingen i dette fagområdet og andre relaterte teknologier har bremset opp. I løpet av disse tiårene har det blitt utviklet en rekke nye teknologier. For eksempel innenfor elektronikk, luftfart og kommunikasjon.

 

Langt, langt, oppe

Etter oppskytingen av Sputnik 1, har det blitt skutt opp en rekke andre satellitter som oftest brukes til kommunikasjon og kringkastning, som telefon og TV. Andre eksempler satellitter brukes til er: værvarsling, navigasjon, og jord- og klimaovervåking.

 

I 1993 ble den amerikanske NAVSTAR GPS nettverket, bestående av 24 satellitter, åpnet for sivilt bruk. I 2000 ble det sivile posisjonssignalet, som hadde en nedre nøyaktighetsgrense på ± 100 m, fjernet. Dermed kunne utviklingen av bruk av GPS bli satt fullt i gang.

 

 I dag brukes GPS systemet til blant annet navigasjon av biler, båter og fly, overvåking av verditransport, og man kan lett oppgi nøyaktig posisjon ved nødssituasjoner i for eksempel i havet, som gjør at hjelpemannskapet får en mye lettere jobb.

 

Hvordan GPS systemet fungerer.
Kilde: amobil.no

 

GPS systemet brukes til å angi posisjonen på hvor man befinner seg på en nøyaktighet på opptil noen centimeter, ved hjelp av minst fire satellitter som går i bane rundt jorda. Måten satellittene finner din posisjon er hvis man tenker at signalene fra satellittene kommer fra forskjellige steder, og ut ifra hvor lang tid disse signalene tar å komme kan man beregne hvor man er, som figuren viser.

 

På grunn av at GPS kontrolleres av det amerikanske forsvaret, og kan dermed stenges ved en krigssituasjon eller lignende av USA, har EU planlagt et navigasjonssystem, GALILEO, som etter planen skal være ferdig i 2013, og som vil øke nøyaktigheten betraktelig.

 

Posisjonering og nøyaktig har blitt viktig de siste årene. For eksempel trenger man nøyaktig posisjon for å kunne sette opp oljeplattformer.  

 

GPS er en av få teknologier som har blitt utviklet ved hjelp av bruk av satellitter, som igjen er et av resultatene fra romkappløpet.

 

Jord- og klimaovervåking

Vår oppfatning og kunnskap om jorda har også økt betraktelig etter at vi kunne studere jorda ovenfra. For eksempel har vi mer kjennskap om klimaet nå enn før. Ingen andre instrumenter klarer å gjøre så nøyaktige målinger over større områder, over lengre tidsrom enn satellittene.  For eksempel har forskerne foretatt målinger over hele Antarktis og Arktis ved hjelp av satellitter og sammenlignet resultatene. Overvåkingen over endringene av klimaene fra forskjellige steder i verden har ført til at vi kan lage nøyaktigere datamodeller og simuleringer om hvordan utviklingen av klimaet vil utvikle seg i framtiden.

 

Leting etter alternative energikilder

Tilgang på energi er viktig for enhver elektrisk komponent, altså alt som bruker elektrisitet.  Det å skaffe nok energi i rommet har alltid vært et problem. Derfor har utviklingen av solceller vært et viktig område for romfarten for å skaffe lette og enkle energikilder om bord i romfartøyene. Samtidig trengte romfartøyer, som satellitter, tilgang på ubegrenset energi, slik at de skal kunne fungere i flere år. Derfor ble solceller utviklet.

 

Solceller.

Kilde: tu.no

 

Allerede i 1958 ble den første satellitten produsert med solceller. Dette ga muligheten til å drive radioforbindelse med jorda. Det var USAs Vanguard 1 som hadde disse solcellene, og er det eldste menneskelagde legeme som fortsatt går i bane rundt jorda i dag. Den soldrevne senderen fungerer derimot ikke lenger. De siste signalene ble mottatt i Quito, Ecuador i mai 1964.

 

Solceller utnytter sollys, ved å bruke som regel stoffet silisium, til elektrisk strøm. Rundt 95 % av alle solceller bruker dette stoffet.

 

Så å si alle satellitter, romsonder og andre romfartøyer bruker denne teknologien. I de siste årene har også vanlig at lys som vi har hjemme begynt å bruke denne teknologien. Vanlige kalkulatorer har også brukt denne teknologien lenge. Bruk av solenergi blir også regnet som en fornybar energikilde, og forskerne tror at dette vil ta over mer av energikilden i framtiden.

 

Man regner at jordkloden årlig mottar 15 000 ganger mer energi enn hele verdensbefolkningen bruker. Men i dag klarer vi bare å utnytte noen få prosent av behovet av energi pr år.

 

Utfordringene vi har som ikke gjør at vi bruker teknologien i større grad av energiforbruket i verden er prisen. Selv om solceller har blitt mer konkurransedyktig de siste årene, er det fortsatt et stykke til det blir brukt i større grad. I dag utgjør solenergi kun 0,01 % av verdens elektriske produksjon. Det som holder oss tilbake er pris og teknologien til å klare å utnytte solenergien mer.

 

Biler som slipper ut vann – Framtiden?

Brenselcelleteknologi er et annet område innenfor energi som romfarten ga fart i utviklingen. Allerede i 1839 bygde den britiske fysikeren W. R. Grove den første brenselcellen, men det ble ikke en helt fullt brukbar brenselcelle.

 

Hvordan brenselceller fungerer
Kilde: fornybar.no

 

Rundt 1960-tallet skøyt utviklingen. NASA trengte energi i romfartøyene, og batteriene var ofte store og tunge. Samtidig var det en fordel med denne teknologien. Strømproduksjonen gir vann som ”avfall”, og astronautene og diverse utstyr i fergen som trenger kjøling har nytte av dette. Derfor egnet brenselcelle til korte ferder som varte i typisk i noen dager. Til lengre bruk, som i satellitter, eller når vi skal sende første mennesket til Mars, egner solceller bedre.

 

De første brenselcellene ble tatt i bruk i romprogrammet Apollo som varte fra 1967 til 1972. Videre ble alle amerikanske romferger som skulle på kortere turer på 1980-årene utstyrt med et anlegg som består av tre batterier av brenselceller der all den elektriske energien kom fra.

 

Fordelen med brenselceller er som sagt vekt og størrelse. I tillegg til kan det regnes som en fornybar energikilde på grunn av at det blir kun sluppet vann ved bruk av hydrogen og oksygen. Det kan også brukes med andre gasser som hydrokarboner, naturgass eller alkoholer som for eksempel metanol. Man kan også benytte luft istedenfor rent oksygen for oksidasjonsprosessen. Grunnen til at man må bruke rent oksygen i romferger er fordi at det ikke finnes noe oksygen i rommet.

 

Brenselceller inneholder få bevegelige deler, som gjør det lettere å vedlikeholde, mindre støy og høyre virkningsgrad enn vanlige forbrenningsmotorer i for eksempel biler. Til sammenligning har en forbrenningsmotor en virkningsgrad på ca. 35 %, en dampturbin ca. 50 %, mens en brenselcelle har en teoretisk øvre grense på nær 100 %.[1] I dag ligger virkningsgraden på rundt 50-60 %, noe som tilsvarer 15-25 prosentpoeng mer enn vanlig forbrenningsmotor. Derfor er brenselceller godt egnet som en framtidig fornybar energikilde på grunn av høyre virkningsgrad, og mulighet til høyre virkningsgrad, og samtidig miljøvennlig.

 

Eneste som hindrer oss til å ta i bruk brenselcelleteknologi istedenfor petroleumsprodukter (fra råolje, naturgass osv.), er som andre fornybare energikilder, høye kostnader i forhold til energimengden vi får.

 

Datamaskiner – Kunne vi klart oss uten?

Under måneladningen i 1969 krasjet datamaskinene tre ganger og måtte restartes. Samtidig hadde de kun 10 sekunder igjen av drivstoffsreservernene før de måtte avbryte månelandingen og reise hjem. Teknologien har kommet utrolig langt siden den gang.

 

I dag finner vi så å si datamaskiner overalt. Før trengte man svære, dyre, maskiner for å gjøre enkle matematiske beregninger. I dag kan en liten kalkulator som man kan ha i hånda gjøre alt dette, og for mye rimeligere pris.

 

Datamaskiner har blitt mindre og mer kompakte siden 1960- og 70-tallet. De er både raskere, og mindre. For eksempel er kretsene i mikroprosessor eller bare prosessor, mindre. Prosessoren kan sees som hjertet eller hjernen til en datamaskin. Alle utregninger gjøres her, og datamaskinen ville ikke fungert uten.

For eksempel hadde IBMs første prosessor en frekvens på 4,77 MHz (4,77 millioner omdreininger i sekundet). Mens i dag er det vanlig å ha prosessorer med rundt 2 GHz (2 milliarder omdreininger i sekundet), ofte flere kjerner opptil 4, altså fire like prosessorer lagt oppå hverandre som til sammen utgjør en prosessor.

 

NASAs Columbia. Verdens 4. raskeste superdatamaskin per 2005.
Kilde: nasa.gov

 

Før var datamaskinene beregnet for store bedrifter og/eller universiteter og andre institusjoner som jobbet mye med innenfor eksempel matematikk og statistikk, at man trengte disse datamaskiner. I dag har nærmest alle hjem, spesielt i vesten, minst en datamaskin hjemme, og flere begynner å ha flere enn en hjemme. Datamaskinene blir brukt til alt fra forskning til skolearbeid. For eksempel kan alle som har en datamaskin bidra til forskningen av kreft og andre sykdommer ved hjelp av prosjektet Folding@Home. Prosjektet går ut at ved å kjøre et lite program som kalkulerer banen til hvert enkeltatom i utvalgte proteinmolekyler kan man finne årsaken til feilfoldinger.[2]

 

Sammenhengen med romfarten er at NASA ofte gjør store beregninger og analyser, og trenger store, kraftige datamaskiner, såkalte superdatamaskiner. Definisjonen på en superdatamaskin er en maskin som har mye større regnekraft enn det som er vanlig for maskiner fra samme tidsepoke.

 

Ting blir mindre!

I de siste årene har forskerne klart å anvende naturvitenskapen med strukturen 0,1 – 100 nm. En nanometer tilsvarer en milliondels millimeter eller

10-9 meter. Altså anvendelse av materialer og stoffer helt ned til atomnivå. Da kan man manipulere ulike stoffer, ved å sette sammen atomer og molekyler til nye stoffer. Denne læren kalles for nanoteknologi.

 

Nanoteknologi ble ikke utviklet før de siste årene da forskerne har klart å anvende materialer og stoffer mye mindre. Før ble dette kalt for mikroteknologi.

 

 

For å komme til månen, trenger man sterke materialer som bly, men samtidig lette nok til å bruke minst mulig drivstoff for å komme seg til månen. Materialet måtte samtidig tåle store temperatur forskjeller.

 

Romfarten har klart å utvikle sterke, men samtidig lette materialer til romfergene. Det kan tenkes at i framtiden at det er mulig å lage romferger som veier kun noen kilo ved hjelp av nanoteknologi. For eksempel er det mulig å utvikle produkter som slalåmstøvler som er harde, men samtidig fleksible på grunn av utviklingen av romdrakten. Gore-tex, som er et vanntett pustende stoff, ble også utviklet av romindustrien.

 

Et eksempel på hvordan elektronikk har blitt mindre og raskere er prosessorer som tidligere har blitt nevnt. Behovet for raskere, og mindre datamaskiner er også en viktig faktor.

 

En kopi av Bells Labs transistor
Kilde: wikipedia.no

 

Intel, et selskap som produserer prosessorer til datamaskiner, klarer i dag å produsere prosessorer med 45-nm teknologi. Altså transistorer som er 45 nm store. Til sammenligning ble verdens første kommersielle mikroprosessor, Intel 4004, i 1971, produsert med rundt 2300 transistorer.

 

I dag har Intel Core 2 Extreme QX6700, som var toppmodell for litt over et år siden, 582 millioner transistorer. Mens Bell Labs originale transistor fra 1947 så vidt fikk plass i hånden din, kan hundrevis av dagens 45 nm-transistorer få plass i en enkelt blodcelle.[3] Vi kan dermed se at teknologien har utviklet seg voldsomt i løpet av et halvt århundre. Uten å komme nærmere på hva transistor er, kan vi si at jo flere transistorer det er, jo raskere og bedre er prosessoren. Man har klart å presse flere transistorer på et mindre område enn før. Fordelen er lavere strømforbruk og raskere prosessorer.

 

Det kan tenkes at i framtiden så kan man flytte atomer og molekyler for å bygge nye stoffer som kan oppføre seg som en transistor. Dette vil gjøre at prosessorene blir enda raskere, og mindre. Denne metoden brukes ved hjelp av nanoteknologi.

 

Hva har egentlig blitt utviklet?

Så hva har egentlig blitt utviklet på grunn av romfart? Ville teknologiene egentlig blitt utviklet uansett, selv uten romkappløpet hadde funnet sted?

 

Satellitter for eksempel hadde ikke eksistert hvis det ikke hadde vært for romfarten. Noe som igjen kan føre til at verden ikke hadde kommet så nærme som det ellers ville gjort. I dag er det vi nærmest avhengig av kontakt verden rundt, og hvis det ikke hadde vært for satellittene ville det vært vanskelig å sende signaler over lange distanser. Radiobølger fra antenner hadde blitt blokkert av fjell, ledninger over hele verden ville vært for kostbart. Og kunnskapen om klima- og miljøutviklingen på jorda hadde ikke vært like stor som det ville vært.

 

Solceller og brenselceller hadde kanskje blitt utviklet uansett på grunn av økt behov for fornybarenergi, men kanskje utviklingen ville komme lenge etter. Brenselceller for eksempel ble allerede oppfunnet i 1839, men ikke så brukbar før romkappløpet fant sted. Så sent som i dag er ikke brenselcelleteknologi brukt så mye på grunn av kostnaden, men romkappløpet ga helt klart dytt i utviklingen. Solceller derimot ville helt sikkert blitt utviklet uansett, men hvor lenge etter er det vanskelig å si.

 

For eksempel har ikke utvikling av datamaskiner og mikroprosessor så mye sammenheng med romfarten. Mange andre institusjoner har også bruk for raske datamaskiner, og dermed også behov for å kunne presse så mye teknologi som mulig så lite som mulig.

 

Utviklingen av materialer har kanskje ikke gått like fort, eller kanskje ikke utviklet i det hele tatt hvis behovet ikke hadde vært der.

 

Romfarten er forbundet med høye kostnader, og det har blitt brukt lite penger på romfart i forhold til på 1960- og 70-tallet. Mange synes at man sløser penger på romfart, og at det ikke har gitt noe utbytte. I 2008 har Regjeringen i Norge satt av en halv milliard kr til romfart. Igjen har vi fått 6,1 milliarder i 2006, noe som tilsvarer 4,60 kr i overskudd per bevilgende krone. Så det er helt klart lønnsomt. Ikke i bare i form av penger, men også i form av kunnskap og teknologi.

 

I dag kan vi leve godt av romfarten har ført til, små datamaskiner som kalkulator, mobiltelefoner, satellitt-tv, GPS, fleksible, men samtidig sterke materialer på for eksempel slalåmstøvler, og større ambisjoner og muligheter om å utvikle fornybarenergikilder som vil ta over ikke-fornybarenergikilder som kull og olje. Vår kunnskap om jorda og universet har også økt betraktelig takket være romfarten.

 

 

Kilder:

http://no.wikipedia.org/wiki/Romfart

http://no.wikipedia.org/wiki/NASA

http://no.wikipedia.org/wiki/Kunstig_satellitt

http://www.astro.uio.no/ita/artikler/romfart.html

http://www.romsenter.no/Norsk/Satellitter/Anvendelse/

http://www.vg.no/teknologi/artikkel.php?artid=546072

http://no.wikipedia.org/wiki/NAVSTAR_Global_Positioning_System

http://www.snl.no/article.html?id=10246971&o=1&search=GPS

http://www.satellitter.no/index.php/GPS-Galileo

http://www.amobil.no/artikler/slik_fungerer_gps/67170

[http://no.wikipedia.org/wiki/Galileo_(satellittnavigasjon)

http://no.wikipedia.org/wiki/Romkappl%C3%B8pet

http://www.romfart.no/NOR/Artikler/S/1996/19960310.asp

http://fag.utdanning.no/naturfag/laerestoff_naturfag/
energi_for_framtiden/solenergi/solceller

http://no.wikipedia.org/wiki/Vanguard_1

http://www.snl.no/article.html?id=759496&o=1&search=Solenergi

http://no.wikipedia.org/wiki/Apollo-programmet

http://no.wikipedia.org/wiki/Apollo_11

http://www.fornybar.no/sitepageview.aspx?sitePageID=1064

http://www.snl.no/article.html?id=479890&o=1&search=brenselcelle

http://www.fornybar.no/sitepageview.aspx?articleID=127

http://www.nrk.no/programmer/tv/schrodingers_katt/1.3634026

Nexus – H. Aschehoug & Co (W. Nygaard) – 1. utgave / 1. opplag 2006

http://www.thespaceplace.com/nasa/spinoffs.html#computer

http://spaceplace.nasa.gov/en/kids/spinoffs2.shtml

http://www.orkla.no/eway/default.aspx?pid=236&trg=Content_7092&Container_6813=7092&Left_7092=7095
:0:4,4265:1:0:0:::0:0&Content_7092=7107:0:4,4469:1:0:0:::0:0

http://www.bellona.no/norwegian_import_area/factsheet/energi/1138834315.92

http://www.energifakta.no/documents/Energi/Omforming/Teknologi/Solcelle.htm

http://no.wikipedia.org/wiki/Mikroprosessor

http://www.romsenter.no/Norsk/Satellitter/Klima/

http://www.ntnu.no/itea.info/datahistorie/ITKdata.pdf

http://no.wikipedia.org/wiki/Nanoteknologi

http://www.ntnu.no/studier/nanoteknologi

http://www.romfart.no/NOR/Artikler/S/1997/19970118.asp

http://www.romfart.no/NOR/Artikler/S/1997/19970416.asp

http://www.hardware.no/artikler/hvordan_lages_prosessorer/4988

http://www.hardware.no/artikler/transistoren_fyller_60_aar/46735

http://www.hardware.no/artikler/hvor_smaatt_er_egentlig_45_nm_/44380

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Replica-of-first-transistor.jpg

http://www.snl.no/article.html?id=569435&o=1&search=Gore-Tex

http://www.nasa.gov/centers/goddard/universe/gwave_feature.html

http://www.romfart.no/NOR/Artikler/S/1988/19880107.asp

http://e24.no/makro-og-politikk/article2032625.ece

http://www.hardware.no/artikler/folding-home/26221/1

http://no.wikipedia.org/wiki/Petroleum

[1] http://www.snl.no/article.html?id=479890&o=1&search=brenselcelle

[2] http://www.hardware.no/artikler/folding-home/

[3] http://www.hardware.no/artikler/hvor_smaatt_er_egentlig_45_nm_/44380