Rymdteknik

Rymden är ett ämne som alltid engagerat och fascinerat oss människor. Det syns inte minst i de patentlandskap som avslöjar hur innovation skett på området genom åren.

Med 60- och 70-talets månfärder, Hubbleteleskopets bilder och byggandet av den internationella rymdstationen (ISS) på 90- och 00-talet, för att inte nämna alla satelliter som under lång tid skickats ut i rymden, har vi människor skaffat oss en allt större kunskap och förståelse för vår planet, vårt solsystem och universum. Vår utforskning av rymden har också bidragit till direkta förbättringar för oss här på jorden genom ny teknik som underlättar vår vardag. Uppfinningar såsom mobilkameran, repfria glasögon, memory foam, pulsmätaren, trådlösa hörlurar och örontermometern är exempel på sådan teknik (1).

Sedan rymdkapplöpningens start på 60-talet så har denna kunskaps och kostnadsintensiva industri framför allt varit reserverat för några av de största, mest tekniskt avancerade och rikaste länderna. Men under de senaste årtiondena har flera nya privata aktörer lyckats etablerat sig inom rymdindustrin. De mest kända av dessa aktörer är kanske Elon Musk som grundat SpaceX, Jeff Bezos som grundat Blue Origin samt Richard Bransons Virgin Galactic (2). Med enorma förmögenheter, entreprenörskap och visioner har dessa och flera andra personer drivit på en förnyelse av rymdindustrin och visat att flera aktörer kan bidra när mänskligheten nu vänder sina blickar bortom månen.

Klimatkrisen driver utvecklingen

Vid sidan av de stora framsteg vi tagit i rymden och förbättrade tekniska lösningar i vårt vardagsliv har vi under denna tid även skapat en klimatkris som hotar vår existens här på jorden. Tillståndet är tillräckligt allvarligt för vissa att prata om nödvändigheten av en plan B som inbegriper kolonialisering av en ny planet. Men inte bara miljöaspekten är drivkraften till att vi nu blickar längre ut i rymden. Även risken för att en asteroid plötsligt förändrar livsförutsättningarna här på jorden har förstärkt behovet av att hitta en ny beboelig planet inom rimligt avstånd från jorden enligt vissa (3, 4). En sådan planet är Mars. NASAs Mars Exploration Program som startade 1993 siktar på att sätta människor på Mars någon gång under 2030-talet medan Elon Musks SpaceX Mars Program har sagt att detta kan ske redan 2026 (5).

Med framtidens utforskning av rymden och försök med bemannade resor till Mars kommer vi sannolikt få se fler intressanta uppfinningar om hur man tar sig dit, hur man bäst utforskar denna planet men också överlever där. Uppfinningar som säkerligen kommer förenkla och förbättra vår vardag här på jorden också.

Patentlandskap

Med tanke på den senaste tidens nysatsning inom rymdresor tog vi fram ett patentlandskap för att se hur rymdtekniken har utvecklats den senaste tiden. Vi sökte med relevanta sökord och patentklasser för att få med patentdokument som beskriver olika typer av rymdteknik. Vi analyserade sedan denna data och valde ut några grafer som visar på hur detta teknikfält utvecklats.

Vår landskapsanalys visar att patentansökningarna inom rymdteknik har ökat de senaste 20 åren med en särskilt kraftig ökning sedan 2013 (fig 1).

Antal patentansökningar i världen för rymdteknik 1998–2018. Källa: Orbit

Det område av rymdteknik som utgör den största delen av denna ökning är system för hur man transporterar sig ut till och i rymden (data inte visat). Men var i världen sker då denna teknikutveckling? I figur 2 kan man se att utöver de mer kända rymdnationerna är det framförallt Kina som ligger bakom den kraftiga ökningen vi ser.

Patentansökningar och ursprungsland 1998–2018. Källa: Orbit

Kina har flyttat fram sina positioner de senaste årtiondena genom sitt eget rymdprogram där en egen rymdstation (6) och en månbas (7) ligger i planen. Nyligen har man även landat sin egen farkost på Mars med vilken man skall utforska dess yta (8). Dessa satsningar visar att Kina nu är en av de etablerade rymdnationerna och förklarar varför Kina ökar så kraftigt även inom patentinformationen.

För att överleva i rymden behövs mycket avancerad utrustning. En annan sak som kanske inte anses lika tekniskt avancerat men som är mycket viktigt, inte bara för överlevnad men även framgången för ett uppdrag, är maten. Rymden utgör en utmaning vad gäller mat eftersom det inte går att tillaga mat i rymden. Den mat som intas av astronauter och kosmonauter i rymden är prefabricerad och kan som bäst hettas upp och/eller blandas till inför måltid. Maten är därtill konserverad för att behålla sin fräschör, ökad hållbarhet och näring (9) Att maten är näringsrik är mycket viktigt för att man skall kunna prestera på högsta nivå under dessa krävande resor. Maten och dess sammansättning kommer bli en ännu större fråga när vi nu planerar för att åka till Mars. Resor som kan ta ett till två år att genomföra.

Vi tittade lite närmre på patent som rör olika mat eller dryck för rymdresor. Många patentdokument inom detta område beskriver mat som är näringsberikat och/eller är preparerat på ett sätt som gör det enklare att äta och/eller som motverkar de negativa effekterna av att vistas i rymden. Ett exempel på det senare är krokodilägg innehållandes broskstärkande medel och tillsatta aminosyror, beskrivet i patentansökan CN111067046A, för att motverka de nedbrytande processer som drabbar rymdresandens benstruktur. I den koreanska patentansökan KR20160127379A beskrivs en metod för hur man förbereder gelatiniserad agarkräm där olika mat är krossat och inblandat. Denna metodik lär skapa en näringsriktig produkt med en förvaringsstabilitet som krävs för exempelvis rymdresor.

I det kinesiska patentet CN100417319C beskrivs en metod för att föda upp fluglarver på avfall från en rymdexpedition som i sig sedan blir ätbar mat för djur och/eller människa, exempelvis i form av ett pulver. Detta är även ett exempel på det cirkulära tänket man måste ha för resor i rymden. Eftersom det inte går att ta med sig hur stora förråd av mat, vatten, syre och så vidare som helst, särskilt inte på en marsexpedition, behöver man nyttja resurserna på bästa sätt. Återigen kan teknik utvecklad för rymdfart komma till nytta för oss här på jorden.

Om inte krokodilägg, mat i agarkräm eller fluglarver får det att vattnas i munnen på rymdfararen så kanske hen kan få hjälp att skölja ner det men en kolsyrad dryck tillverkad med en rymdanpassad teknik enligt Coca Cola Companys patentansökan US4629589A. Om vatten föredras beskriver NASA:s beviljade patent US10336637B2 ett slutet system för vattenrening där även sjukdomsframkallande mikroorganismer tas bort. Denna teknik beskrivs som något som kan bli användbart för kommande resor till Mars.