Alla inlägg av Sebastian Holm

Astronomiska budgetar, lite historia och en nypa avund

”We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard” förklarade John F. Kennedy den tolfte september 1962. Vid den tidpunkten hade NASA endast genomfört fyra bemannade rymduppskjutningar, av vilka två stycken nådde omloppsbana runt jorden. USAs målsättning låg betydligt längre bort än så, närmare bestämt 384’000 kilometer. Men USA satsade stort för att vinna rymdkapplöpningen över Sovjet: NASAs årliga budget år 1964-1969 låg på ca 5 miljarder dollar [1] (4 % av den statliga budgeten [2]), vilket motsvarar ungefär 35 miljarder i dagens dollar. Satsningen bar frukt: ett Geminiprogram med tio bemannade uppskjutningar och ett Apolloprogram med bland annat sex stycken bemannade månlandningar.

Buzz Aldrin på månpromenad. I reflektionen i hans visir syns Neil Armstrong och månlandaren Eagle. Värt att notera: det finns egentligen inga stillbilder från månytan där Armstrong tydligt syns i bild, då det var han som bar på kameran.

Uppskattningsvis 600 miljoner människor bevittnade TV sändningen av Neil Armstrongs första steg på månen. [3] Det motsvarar grovt en sjättedel av jordens befolkning 1969 och var vid den tiden en av världens mest bevittnade händelser. Detta trots att månpromenaden utfördes mitt i natten för de europeiska TV-tittarna.

Idag, 50 år och 135 rymdskytteluppskjutningar senare, skickar NASA årligen upp två till fyra nya expeditioner till den internationella rymdstationen ISS. Dessa rymdresor har blivit rutin och väcker sällan mer internationellt nyhetspådrag än att de omnämns i förbifarten i kvällsnyheterna. En uppskjutning som åtminstone fick mycket TV-tid i vårt västra grannland (och följaktligen i lilla Nykarleby) var uppskjutningen med den första svenska astronauten Christer Fuglesang, 2006. Men utöver denna har, vad jag kan minnas, de flesta av NASAs uppskjutningar flugit under min och säkerligen många andras radar.

Under 2000- och 2010- talet har flera privata aktörer klivit in på rymdscenen med bl.a. Elon Musks SpaceX i spetsen. SpaceXs uppskjutning av Falcon Heavy-raketen ifjol, med en röd Tesla Roadster ombord och ”Starman”-dockan som chaufför var kanske de senaste årens mest omtalade rymdprogramsnyhet. SpaceX tillkännagav i september 2018 att en bemannad kringflygning runt månen är planerad till 2023 [4], den första sedan 1972.

Starman i en röd Tesla Roadster med jorden i bakgrunden den 6 februari 2018.

NASAs budget för 2019 godkändes till 21,5 miljarder dollar, vilket var 1,6 miljarder mer än vad NASA begärde [5]. Trots att detta är den största budgeten NASA har haft på över ett årtionde motsvarar den endast 0,49 % av USAs statsbudget [2]. Ifall USA skulle satsa lika stor del av sin budget på NASA som under Apolloprogrammet skulle NASAs budget ligga på ca 170 miljarder(!) dollar. Med sådana resurser skulle t.ex. ett Mars-program vara betydligt närmare en uppskjutningsramp än vad det är idag. Men sådana galaktiska summor förblir tyvärr endast önsketänkande för rymdentusiaster i dagsläget. Det skulle vara rentav idiotiskt för USA att lägga hundratals miljarder på rymdfärder istället för att lösa mera akuta problem inom landet. Det är dock värt att fundera på ifall USA verkligen behöver en årlig militärbudget på 686 miljarder dollar [6], vilket motsvarar ca 16 % av deras statsbudget.

NASAs budgethistoria, i årets 2018 motsvarande dollarvärde. Årets budget är i grafen det som NASA begärde. Den godkända uppgick till 21,5 miljarder.

Jag är lite sorgsen över att jag missade Apolloprogrammets storhetstid. Att jag aldrig fick uppleva astronauternas rockstjärnestatus. De var ofta adrenalinjagande, före detta stridspiloter som tävlingskörde sina Corvette Stingrays mellan uppskjutningsramperna i Cape Canaveral. Dagens astronauter är av en annan sort. De behöver inte längre vara våghalsar som går dit ingen tidigare gått. De är personer med vetenskapliga bakgrunder med större fokus på experiment än på upptäcktsresor.

Jag hoppas och tror att jag kommer hinna uppleva en renässans inom rymdprogrammen. Med ett växande samarbete mellan den offentliga och privata sektorn (NASA och SpaceX har redan visat att detta är mer än möjligt) och med budgetar som förhoppningsvis fortsätter växa, ser framtiden ljus ut för rymdfarten. Kanske får vår generation också se ett litet steg för människan men ett stort steg för mänskligheten.

Sebbe H

[1] https://aerospace.csis.org/data/history-nasa-budget/

[2] White House Office of Management and Budget ”Table 1.1—Summary of Receipts, Outlays, and Surpluses or Deficits (-): 1789–2023”

[3] ”On Eagle’s Wings: The Parkes Observatory’s Support of the Apollo 11 Mission”. Astronomical Society of Australia. 1 juli 2001.

[4] https://www.spacex.com/mars

[5] https://spacenews.com/final-fiscal-year-2019-budget-bill-secures-21-5-billion-for-nasa/

[6] https://dod.defense.gov/News/SpecialReports/Budget2019.aspx

Limericks med, för och av Spektrum

En limerick är en sorts skämtvers eller dikt. Namnet härstammar från den Irländska staden Limerick men versformens ursprung är okänt. Den brittiska författaren Edward Lear populariserade limerickversen. En typisk limerick kan se ut som följande:

”There was an Old Man of Cape Horn
Who wished he had never been born;
So he sat on a chair,
Till he died of despair,
That dolorous Man of Cape Horn”

Edward Lear: ”Book of nonsense”

En limerick ska således ha fem rader med rimordningen: A A B B A. Den första raden brukar av tradition avslutas med ett geografiskt namn men det är inte obligatoriskt. Rad 1, 2 och 5 har vanligen mellan åtta och 10 stavelser medan rad 3 och 4 har fem eller sex stavelser. Vi har här på Spektraklet tidigare skrivit limericks och om limerickar. Robert skrev om användandet av limerickar som minnesregler för matematiska formler: https://spektrum.fi/spektraklet/lustiga-limerickar-och-vetenskaplig-vers/ och Palle skrev limerickar om förra årets årsfestvecka: https://spektrum.fi/spektraklet/en-limerick-for-arsfesten-lxxxv/.

På engelska finns det en hel del finurliga limerickar med naturvetenskapstema. Bland annat från Harvards fysikfakultets hemsida hittas flera skämtsamma verser: https://www.physics.harvard.edu/academics/undergrad/limericks. Jag har dock inte lokaliserat ett liknande utbud på svenska. Därför efterlyser jag nu limerickar av er läsare, helst med naturvetenskapstema eller Spektrumanknytningar. Lämna gärna era limericks som kommentarer till denna artikel.

Här följer några limericks på tidigare nämnda teman:

Några av studielivets bästa hits
Avsluta en tentvecka med sitz
Festa på klubben
Ponga med Stubben
Och vakna på akutrummets brits

Det var en fysiker från Pampas
Som med fymmen försökte tampas
Men så gick något fel
I tentens första del
Och i hans hjärna det börja krampas

En man kämpade sig uppför Gumtäktsbacken
Väskan var tung och öm var nacken
I dörren han tog tag
Insåg att det var fel dag
Han svor, gäspade och vände på klacken

Relativistiska skämt är av sådan sort
Att längdkontraktionen gör den kort
För att inte bli sur
Behöver man tur
Så poängen inte lämnas….(bort)

Isotoper och osannolika, sannolikt omöjliga isotopbyten

En isotop är en variant av ett grundämne med samma antal protoner i kärnan men olika antal neutroner. Detta betyder att isotoper av samma grundämne har olika atommassor. Isotoperna har lika, eller mycket liknande, kemiska egenskaper men olika fysikaliska egenskaper. En av de mest omtalade isotoperna är kolets isotop 14. Kol-14, eller C-14, har 6 protoner och 8 neutroner och har en halveringstid på 5730 år. Det är denna egenskap som har gett C-14 dess berömmelse. Isotopen sönderfaller, dvs. den är inte stabil och halveringstiden används för att åldersbestämma exempelvis arkeologiska fynd och fossiler.

Kol har dock en annan isotop som enligt mig har fått alldeles för lite uppmärksamhet: kol-13. C-13 har 6 protoner, 7 neutroner och sönderfaller inte, den är stabil. Av allt kol på Jorden är ca 1,1 procent C-13 isotopen, medan 98,9 procent består av C-12. Forskare har gjort uppskattningen att Jorden består av ca 4,36*1021 kg kol eller 4,360 miljarder gigaton. Detta betyder att det totalt finns ungefär 2.19*1047 stycken kolatomer på Jorden av vilka 1,1 procent, eller 2,4*1047 stycken är isotopen C-13. Kol-12 har massan 12u (1u = 1,6605*1027kg) och C-13 har massan 13,003u. Förhållandet mellan C-12 och C-13 väger ytterligare till C-12s favör i levande organismer p.g.a. biomekaniska processer där den lättare isotopen C-12 är favoriserad.

Hittills har jag endast berättat fakta. Jag har gjort vissa approximeringar men allting har varit sanningsenlig information. Låt oss nu lämna denna tråkiga och korrekta världsbild. Låt oss anta en hypotetisk, osannolik och alternativ verklighet. En verklighet där bland annat massdifferensen mellan C-12 och C-13 är obetydlig för biomekaniska processer:

En människa som väger 70 kg består av ca 7*1027 atomer. Beroende på kön så är grundämnesfördelningen lite olika men genomsnittet är en kolhalt på ca 12 % vilket motsvarar 8,4*1026 atomer. Låt oss nu anta det ytterst osannolika scenariot där varenda av dessa kolatomer skulle vara av C-13 isotopen, istället för det ”normala” där mindre än 1% är C-13. Som tidigare nämnt är C-13 ca 1u tyngre än C-12. Detta skulle resultera i en massdifferens på 1,4 kg hos vår genomsnittsmänniska, utan att öka antalet atomer!

Vill vi ta flera osannolika isotopbyten i beaktande så byter vi ut den vanligaste stabila syreisotopen O-16 med den stabila O-18 isotopen. Det finns dock endast 0,2 % O-18 och, på samma sätt som C-13 är, är O-18 nedprioriterad i livsviktiga biologiska processer p.g.a. dess högre massa. Men vi ignorerar dessa faktum i detta scenario. O-18 har två neutroner fler än O-16 och väger således ca 2u eller 3,3*1027 kg mera. Vår genomsnittsmänniska består av ca 1,68*1027 syreatomer. Ifall alla dessa är isotop O-18, resulterar det i en massdifferens på 5,6 kg. Vår genomsnittsmänniska bestående av 7*1027 atomer och de tyngre isotoperna skulle väga 77 kg medan en människa med samma antal atomer men med den normala isotopkombinationen skulle väga 70 kg. Det är en massdifferens på 7 kg eller 10 procent!

Varför har jag beräknat och beskrivit detta ytterst osannolika och omöjliga scenario? För att ifall dina steg uppför backen till vårt campus känns lite extra tunga en grå och dyster vintermorgon, kan du trösta dig med att du kanske består av lite flera C-13 och O-18 isotoper än vanligt just den morgonen.