Kinesisk romfart, ein trussel for vesten?

Kinesisk romfart, ein trussel for vesten? Kristian Reed a a Institutt for fysikk, Norges Teknisk-Naturvitenskapelige Universitet, N-7491 Trondheim, Norway. Problemstilling I det følgande essayet vil i hovudsak kinesisk bemanna romfart bli diskutert. Historiske utviklingstrekk samt pågåande prosjekt vil bli presentert og diskutert. Det vil også bli undersøkt kva samarbeid som eksisterer mellom CNSA (China National Space Administration) og andre nasjonar når det gjelder bemanna romfart. Viktige ubemanna romprosjekt slik som satelittnavigasjonssystemet BeiDou og måneplandingsprogrammet Tiangong vil også bli gjennomgått. Til slutt vil en kort analyse og diskusjon over kva vi kan forvente frå kinesisk romfart i åra framover bli presentert. Figur 1: Shenzhou-10 skutt opp fra Jiuquan Satellite Launch Center 11. juni 2013. Foto: CNSA Preprint submitted to Vendela Paxal 31. mars 2014

Innhold 1 Historisk romvirksomhet 3 1.1 Project 714................................... 3 1.2 Ubemanna ferd til Mars............................ 3 2 Pågåande prosjekt 4 2.1 Shenzhou programmet............................. 4 2.2 Tiangong programmet............................. 5 3 Viktige ubemanna prosjekt 5 3.1 Månelanding.................................. 5 3.2 Beidou satelittnavigasjonssytem........................ 6 4 Teknologi 6 5 Interesser 7 5.1 Sivile....................................... 7 5.2 Militære..................................... 8 6 Finansiering 9 7 Internasjonalt samarbeid 9 8 Utvikling framover 10 9 Avslutning 10 2

1. Historisk romvirksomhet Etter at første menneskeskapte satelitt, Sputnik 1 vart sendt opp av Sovjetunionen 4. oktober 1957, bestemte Mao Zedong at i Kina skulle sende opp ein satelitt i 1959 for å feire 10 års jubileum for folkerepublikken Kina. Dette skulle likevel vise seg å ikkje være så lett som først antatt, og vart ikkje oppnådd før før 13 år seinare når satelitten Dong Fang Hong I blei sendt opp den 24. april 1970[1]. Satelitten vart sendt opp med raketten Long March 1. 1 1.1. Project 714 Ettersom romkappløpet mellom USA og Sovjetunionen utvikla seg i den kalde krigen etter 2. verdenskrig, bestemte Kina med Mao Zedong i spissen i 1967 at Kina skulle utvikle sitt eiget bemanna romfartsprogram. Eit programmet som skulle frakte menneske i rommet innan 1973[3]. Dette topphemlige prosjektet vart kalla project 714. Planen var her å sende opp 2 menneske i Shuguang 2 romkapselen som skulle skytast opp med raketten Long March 2A 3. Grunna store politiske omveltningar og lite nansiell støtte midt under den kunturelle revolusjonen som pågikk, vart programmet kalsellert 13. mai 1972. 1.2. Ubemanna ferd til Mars Sun Laiyan fra CNSA bekrefta i 2006 at Kina ville bruke ressurser på å sende satelitter og sonder til Mars i løpet av neste 5-års plan. Dette resulterte i satelitten Yinghuo-1 sendt opp sammen med den russiske romsonden Fobos-Grunt 8. november 2011. Desse blei sendt opp saman med ein ukrainsk Zenit-2M rakett, og hadde Mars sin måne Phobos som desitiansjon. Yinghuo-1 skulle gå i bane rundt månen og undersøke overate, ionosfære og fagnetfelt. Fobus-Grunt skulle derimot bruke desse dataene og nne eit eigna sted til å lande og samle opptill 200 gram jord for retur til Jorda. 1 2 Figur 2: Planlagt ferd for Yinghuo-1 og Fobos-Grunt på veg mot mars sin måne Phobos. Kilde: Wikipedia[6] 1 En modikasjon av det Interkontinentale ballistiske missilet DF-4 brukt til atomstridshode. 2 i praksis en rein kopi av Gemini romkapselen 3 Også en modikasjon av det interkontinentale missilet DF-5 med rekevidde på 10 000km+. 3

Desverre klarte dette prosjektet aldri å komme ut fra lagringsbana rundt jorda. Som vi kan sjå frå gur 2 var meininga å avfyre rakettmotorane i 2 steg mens den var i perigee (punkt 2) for å endre banen til overføringsbane til mars. Først til en høyelliptisk bane (1), for deretter overføringsane til Mars. Desverre blei aldri rakettmortorane avfyrt etter lagringsbana grunna ein teknsik feil. Etter eire veker med iherdig arbeid frå både russisk og europeisk side for å få kontakt med sonden for å få tent motorane, gav dette ingen resultat. 15. januar 2012 brant både satelitten og sonden opp igjen i atmosfæren i stillehavet utanfor kysten av Chile. 2. Pågåande prosjekt Etter at Mao Zedong døydde 9. september 1976 vart nært sagt alle romrelaterte prosjekt lagt på is av den nye leiaren Deng Xiaoping. Dette varte heilt til berlinmurens fall i 1989 og omlegginga til meir kapitalistisk økonomi i Kina. Først og fremst skjedde det store organisatiske endringar av virksomheten, og i 1993 blei "China National Space Administration", CNSA oppretta og gitt ansvar for å organisere og nansierer all statleg romvitrksomhet. 2.1. Shenzhou programmet Som en oppføgar til project 714 vart nansiering tildelt og godkjenning for project 921 vedtatt av kinesiske myndigheiter i 1992. Eit av måla med dette nye prosjektet var å få til bemanna romferd før tusenårsskiftet. Dette viste seg å bli for knapt med tid å få til, og første kinesar i verdensrommet vart Yang Liwei ombord i Shenzhou 5 sendt opp 15. oktober 2003. Kina oppnådde med dette å bli 3. nasjon etter Russland og USA som har sendt mennesker i verdensrommet gjennom eit nasjonalt romprogram. Liwei gjennomførte 14 omløp rundt jorda i løpet av dei 21 timane ferda varte, og prosjektet gjekk heilt etter planen. Etter dette har det blitt gjennomført ytterligare 4 bemanna romferder i Shenzhou programmet, i henholdsvis 2005, 2008, 2012 og 2013. Totalt har det vore 12 kineserar i verdensrommet gjennom Shenzhou programmet, derav 2 kvinner. Figur 3: Første kvinnelige astronaut Liu Yang frå Shenzhou 9, Foto: Reuters/Jason Lee 4

2.2. Tiangong programmet Tiangong programmet som osielt vart gitt autoriasjon i 1999 har som formål å opprette ein kinesisk romstasjon, CSS. Dette vil foregå i tre faser, Tiangong 1, 2 og 3. Tiangong 1 er ein 8 tonn tung romkapsel skutt opp 29. september 2011. Formålet med denne har vore å få testa teknologi og dokking med andre romferger. Tiangong 2 vil erstatte Tiangong 1, og er ein 20 tonn tung modul som etter planen skal bli skutt opp i 2015. Begge desse modulane er uansett berre eit steg på veien mot CSS, som vil bestå av mange Tiangong 3 modular og ein total masse på ca 90 tonn. Oppbygging av CSS vil begynne etter at forsøk med Tiangong 1 og 2 er ferdig, rundt 2020. Shenzhou programmet er også nært knytt til Tiangong programmet, då Shenzhou 5 31. oktober 2011 gjennomførte første ubemanna dokking med tiangong 1. Dette blei oppfølgt med to bemanna ferder til Tiangong 1 med Shenzhou 9 og 10 gjennomført henholdsvis 16. juni 2012 og 11. juni 2013. Siste oppdraget varte i heile 15 dagar. Figur 4: Illustrasjon av Shenzhou 9 som dokker med Tiangong 1, Kilde: CNSA 3. Viktige ubemanna prosjekt 3.1. Månelanding Kinas' måneoppdagelsesprogram (CLEP) er et trefase prosjekt formelt starta i januar 2004. Første oppskyting var satelitten Chang'e 1 som vart sendt opp 24. oktober 2007. Saman med Chang'e 2 sendt opp 1. oktober 2010 utgjorde dei fase 1 av prosjektet som bestod av å sirke rundt månen uten å lande. Fase 2 av prosjektet består at ubemanna soft landing med rover på månen. Dette blei gjennomført med Chang'e 3 skutt opp 2. desember 2013. Roveren Yutu på 140 kg ombord på landingsfarøyet landa på månens overate 14. desember, 8 dagar etter oppskyting. 5

Fase 3 av prosjektet kombinerer teknologi frå tidligare Chang'e oppdrag, og har som mål å returne ei prøve på opptil 2 kg materiale tilbake til jorda. Denne delen er planlagt gjennomført med Chang'e 5, og foreløbig oppskyting er estimert til 2017. Figur 5: Roveren Yutu som landa på månen 14. desember 2013 ombord på Chang'e 3 Foto: CNSA 3.2. Beidou satelittnavigasjonssytem Satelittnavigasjonssytemet til Kina består av to deler, eit eksperimentelt system Beidou-1 som kun dekker Kina, og eit internasjonalt system Beidou-2, tidligare kalla COMPASS, som dekker heile verda. Beidou-1 består av 3 geostasjonære satelittar som blei skutt opp mellom 2000-2003, og som dermed både er fullført og operasjonelt. Posisjonering blir gejnnomført ved at brukerterminalen sender ut eit signal til satelittane, som registrerer tidspunktet dei mottok signalet. Dette blir sendt vidare til ein bakkestasjon for posisjonsberegning. Posisjonen blir deretter sendt via satelittane tilbake til brukerterminalen. Beidou-2 fungerer tilsvarande GPS og GLONASS systemet, og vil når det er fullført bestå av 5 satelittar i GEO-bane, og 30 i LEO eller HEO bane. Per desember 2012 er 16 av satelittane skutt opp[11], og CNSA har åpna opp eksperimentell tilgang til data, men intill vidare er systemet kun operativt i enkelte delar av Asia. Intensjonane er å fullføre systemet innan 2020, og tilby gratis posisjoneringstjeneste med 10 meters nøyaktighet over heile kloden. Den militære delen av systemet vil derimot nøyaktighet ned til 10 cm, og tilby kommunikasjonstjeste i tillegg. 4. Teknologi Mesteparten av kinesiske raketter og romfartøy er utvikla og bygd av det statlige selskapet China Aerospace Science and Technology Corporation (CACT). CACT tar an- 6

svar for det meste av forskning og konstruksjon av bærerakettar og satelittar, og har i overkant av 110 000 ansatte. At CACT står for produksjon og utvikling betyr ikkje nødvendigvis at at all teknologi er eigenutvikla. Som allereie nemnt stammar mykje av grunnlaget for romindustrien frå militære missil og tidlegare samarbeid med Sovjetunionen. CAST bruker også teknologi frå andre land. Blant anna leverer Kongsberg Norspace SAW-lter til CAST 4 som blir brukt for å redsuere støy på mottakere for komminikasjonssignal. Figur 6: Oversikt over kinesiske raketter brukt i 2012. Kilde: FAA[8] 2012 report Den eine Long March 2F vist på gur 6 er den som blei brukt for den bemanna formerda Shenzhou 9 der første kvinnelige kinesiske astronaut var ombord. 5. Interesser 5.1. Sivile Med utviklinga av Long March rakettsystemet, har Kina også starta eit kommersiellt uppskytingsprogram. Sida 1985 har CNSA hatt ca 35 oppskytingar av kommersielle 4 Avslørt av Øyvind Andreassen under Norsk småsatelittkonferanse 27.03.2014 7

satelittar, for det meste europeiske og asiatiske[7]. Ifølge amerikanske Federal Aviation Administration hadde Kina i 2012 2 kommersielle oppskytingar 5, som har generert ei inntekt på $90 millionar. 5.2. Militære Ein kan spekulere i om agendaen for kinesisk romfart er militære interesser uavhengig av hva som blir sendt opp og forska på. Det er likevel eit faktum at for alle militære interesser er det lite behov for bemanna romferder. Militære interesser er i hovudsak knytta til overvåking, kommunikasjon og angrep. For alle desse formål er det ingen interesse av å ha menneske i rommet, og frå dette blir det klart at hovudinteressene frå Shenzhou og Tiangong programmet ikkje er militære. Som allerede nevnt stammer rammeverket for Long March rakettfamilien frå dei liknande interkontinentale missila Dong Feng 4 og 5. Det er i og for seg ikkje noke uvanleg, og både russiske og amerikanske rakettsystem har sin oprinnelse i millitære missil. Russiske Proton 6 blei til dømes utvikla for å kunne transportere atomvåpen over ein distane på over 13 000 km. Utvikling fra militære system er derfor ikkje nødvendigvis noko å frykte, då både amerikanske og russiske erfaringar tilseier at behova innen romfart er såpass ulike frå eigenskapane til militære missil, at utviklinga over tid har divergert til heilt uavhengige prosjekt[5]. Det er likvel heva over einkvar tvil at Kina har store militære interesser av å utvikle ein fungerande romfartsindustri. Av 19 satelittar sendt opp i 2012 var 9 av desse militære. 2 av dei militære var imidlertid ein del av Beidou-2 navigasjonssytemet, og dei de resterande klassisert av NASA som "jordobservasjons satelitter" 7. 5 APSTAR 7 for Hong Kong baserte APT Satellite Holdings Ltd, og Gökturk-2 for det tyrkiske forsvarsdepartementet 6 prosjektet blei imidlertid ekstremt overproporsjonert, og hadde derfor ingen militær anvendelse 7 det er imidlertid ingen tvil om at det her visse overvåkingsinteresser inkludert også 8

6. Finansiering Figur 7: Inntekt fra kommersielle oppskytinger i 2012 Kilde: FAA[8] 2012 report Kommersielle satelittoppskytingar blir gjennomført av China Great Wall Industry Corporation (CGWIC) som, som er eit datterselskap av CNSA. Hittil har ikkje den kommersielle virksomheten generelt så veldig mykje inntekter, men det er uansett liten tvil om at er det nokon som har råd til ein bemanna romfartsprogram, så er det Kina. Kina har den nest største økonomien i verda, og med ein mykje større BNP vekstrate enn USA er det berre eit tidsspørsmål før dei blir forbigått. Mens Kina i 2012 hadde eit handelsoverskudd på $315 mrd[9]hadde USA derimot eit handelunderskudd på $730 mrd. Dette forteller sjølvsagt ikkje alt, men det viser at Kina for kvart år bygger opp eit overskudd som er disponibelt for investeringar. Når kinesiske mydigheiter i tilleg tydeleg har uttalt at dei har store planer for å utvikle kinesisk romfart[1] er det ingen grunn til å betvile det. 7. Internasjonalt samarbeid På 1950-tallet hadde Kina og Sovjetunionen godt samarbeid, og Kina sendte eire astronautar til Russland for trening, og mange russsiske spessialistar frå Russland kom til Kina for assistanse. Dette opphørte imidlertid brått i 1960 når Sovjetunioen gikk over til meir kapitalistisk økonomi. Mao såg på dette som ein revolusjon i Sovjetunionen, og nekta all vidare samarbeid. Dette distanserte forholdet skulle vise seg å vare heilt fram til murens fall i 1989. Likevel førte det korte sammarbeidet til at Kinesisk romtekonologi i eire tiår seinare seinare var forvekslande lik russisk teknologi, og allereie i 1960 skaut Kina opp missilet Dong-Feng 1 basert på russiske R-2[3]. I motsetning til amerikansk og europeisk romfart, er den kinesiske relativt lukka. Det er derimot ikkje hovudsakleg Kina sin feil, men heller omverdenen sin frykt for at Kina vil bruke vestlig teknologi til militære formål. Spessielt USA har vært veldig bekymra 9

for dette, og i 2011 vedtok kongressen i USA at ingen i NASA på noken som helst målte skulle samarbeide med Kina. Kinesiske statsborgerar er også forbudt ved lov å besøke amerikanske romfartsinstallasjonar. Amerikanske myndigheter har også utstedt eksportforbud på ubestemt tid for all teknologi som vil bli brukt i satelittar skutt opp på kommeriselle kinesiske oppskytingsbaser. Som ein konsekvens av denne omfattande boikotten frå amerikansk side, har Kina istedenfor ingått auka samrbeid med Europa og Russland. Eit av desse er Mars-500 prosjektet, beståande av ulike psykologiske, tekniske og medisinske eksperiment for ei eventuell ferd til Mars. Dette prosjektet var eit samarbeid mellom Russland, Kina og Europa som blat anna inneholdt eit eksperiment der 6 astronautar skulle leve isolert i 520 dagar for å teste kva mentale og psykosoiale utfordringar det ville gi. 5. juli 2007 blei den fransk-italiensk bygde satelitten Chinasat-6B skutt opp frå Kinesisk oppskytingsbase. Som ein konsekvens av amerikansk eksportpolitikk klarte produsenten Thales Alenia Space å lage satelitten uten ein einaste amerikansk komponent i det heile. Tysk romfartsmyndigheter har også sida 2011 samarbeidd og hjelpt Kina med Shenzhou prosjektet. 8. Utvikling framover Carrying out space programs is not aimed at sending humans into space per se, but instead at enabling humans to work in space normally, also preparing for the future exploration of Mars, Saturn and beyond. CAS Academician Qi Faren På bakgrunn av dette og planane spesisert i 5-års planen frå 2011[2] vil ikkje Kina utføre noke særleg bemanna romferder dei neste åra. Det betyr ikkje dermed at det ikkje vil skje romvirksomhet, men det vil heller skje forskning på eit meir fundamentalt nivå. Utviklinga av neste generasjons rakettsystem for ei eventuell månelanding er godt igang med Long March 9, som vil være i stand til å transportere minimum 50 tonn til overføringsbane til månen. Oppbygging av CSS med oppskyting av Tiangong 2 i 2015 er som tidligare nevnt neste steg for det bemanna romfartsprogrammet. Når Tiangong 3 blir skutt opp rundt 2020 er planen å ha ein bemanna romstasjon CSS. Det vil skje omtrent samtidig som ISS blir pensjonert. Kina har også signert eire avtaler[1] med både ESA, Tyskland og Russland for samarbeid angåande jordobservasjon forberedelser til ein framtidig mars ekspedisjon. Forholdet til USA angåande romfart er derimot kaldt som is, sjølv om Kina optimistisk beskriver situasjonen i 2011 ved uttalelsen `The director of NASA visited China and the two sides will continue to make dialogue regarding the space eld.' [1] 9. Avslutning Kina er eit ganske nylig industrialisert land, og har ikkje hatt noko særleg romindustri i meir enn ca 20 år. Det er derfor først no omverdenen byrjar å sjå fruktene av kinesisk ingeiørkunst, og utviklinga vil berre aksellerere framover. 10

Fordelen til kinesisk romfart er at det er eit veldig politisk stabilt miljø, og påbegynte prosjekt går stort sett uforandra frå ein 5-års plan til neste. Dette gjer at Kina kan bygge opp ein roubust industri med eit langt tidsperspektiv uten at ein slepp bekymringane for manglande økonomiske bevilgningar slik mange vestlige land møter. Fordelen med at det i praksis kun er eit ledd i produksjonsyten gjer at ein får stor oversikt og dokumentasjon over ulike komponentar som blir brukt i rakettar og anna romutstyr. Dette gjer at ein eektivt kan designe system som fungerer ilag, og at ein slepp komplisert og fordyrande produksjonsyt slik som ved Ariane 5 rakettane for eksempel 8. Utan å argumentere for fordelar med kommunistisk ettpartistat, er romindustri eit eksempel på ein industri med behov for langsiktighet og stabil økonomisk bevilgning, og derfor godt eigna for kommunistisk 5-års plan. Mangel på kreativitet og innovative løysingar er derimot problem fravær av kapitalistisk konkurranse kan medfære. Privat romindustri som SpaceX viser at det ikkje berre er pengar som betyr alt, og Falcon 9 9 sine innovative løysingar er i ferd med å revolusjonere kommersiell romfart. Om Kina si hovudinteresse er å ta over kommersiell oppskyting er derfor sterk teknologisk innovasjon ei forutsetning. Som svar på åpningsspørsmålet er det etter all mi forsking ikkje noko meir å frykte for kinesisk romfart enn kva som helst anna nasjon sin romfart. Såklart har Kina også militære interesser i rommet, men å frykte det er det samme som å beskylde Russland for å kalle folk inn til førstegangstjeneste 10. Om det er noko land sitt militære romfartsprogram som derimot er verdt å bekymre seg over så er det USA sitt, som 6. desember 2013 sendte opp overvåkingssatelitten[10] USA-247 med slagordet 'Nothing Is Beyond Our Reach'. Figur 8: Motto for amerikansk militærsatelitt 8 der ein må spre produksjonen over heile europa for at alle medlemsland skal få arbeidsplassar 9 SpaceX sin oppskytingsrakett til LEO og GEO 10 Alle land har behov for eit eektivt forsvar 11

Referansar [1] China's Ocial Space History http://www.cnsa.gov.cn/n615709/n620681/n771967/69198.html, nedlasta 29.03.2014 [2] China's space activities http://www.cnsa.gov.cn/n615709/n620681/n771967/69198.html, nedlasta 29.03.2014 [3] Space Program of China, http://en.wikipedia.org/wiki/space_program_of_china, nedlasta 29.03.2014 [4] Shenzhou programmet, http://en.wikipedia.org/wiki/shenzhou_program, nedlasta 29.03.2014 [5] Long March Locket Family, http://en.wikipedia.org/wiki/long_march_(rocket_family), nedlasta 29.03.2014 [6] Yinghuo-1 http://en.wikipedia.org/wiki/yinghuo-1, nedlasta 29.03.2014 [7] CGWIC http://www.cgwic.com/launchservices/launchrecord/commercial.html, nedlasta 29.03.2014 [8] Federal Aviation Administration https://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_ offices/ast/reports_studies/year_review/, nedlasta 29.03.2014, [9] Handelsbalanse USA og Kina, http://www.businessinsider.com/ us-trade-balance-map-2013-10, nedlasta 29.03.2014 [10] USA-247 http://en.wikipedia.org/wiki/usa-247, nedlasta 29.03.2014 [11] Beidou Navigation System http://en.beidou.gov.cn/, nedlasta 29.03.2014 12