3. Ready for lift-off!

De ruimtevaart is een levensgevaarlijke business. Dus hoe bouw je iets wat zo’n hachelijke onderneming zo veilig mogelijk maakt? Hoe bedwing je de dodelijke omgeving van de ruimte?

kijk nu op NPO Start

verdieping bij deze aflevering

Anna bezoekt Airbus in Bremen, waar de eerste van een vloot van veertien Orion ruimteschepen gebouwd wordt. In Delft gaat ze naar de werkplaats van DARE (Delft Aerospace Rocket Engineering), een studentenraketvereniging binnen de Technische Universiteit Delft. Ze spreekt studenten die werken aan raketvoortstuwingstechnologieën en die ook echt zelf raketten lanceren.

Als een bemande raket eenmaal de ruimte ingeschoten is, staan de astronauten bloot aan gevaren als dodelijk straling en de gezondheidseffecten van maandenlang gewichtloos zijn. In Edinburgh wordt gewerkt aan een exoskelet om de negatieve gezondheidseffecten van gewichtloosheid te minimaliseren. Dit alles om het menselijk lichaam, de zwakste schakel, te beschermen.

achter de schermen met Anna (3)

‘Airbus was wel vet. In Bremen. We spraken daar een Nederlander, een heel leuke man, en die was supertrots op wat hij daar aan het ontwikkelen was. We stonden daar letterlijk naast het ding dat naar de maan gaat. We mochten ‘m gewoon aanraken, ik mocht er zelfs doorheen lopen. Met een hoedje op, en zo’n jas, en handschoenen. En dat is wel een verschil met bijvoorbeeld NASA, waar ze wat strikter zijn. Terwijl dit gebouwd wordt voor NASA!’

‘Er werkten daar veel Italianen, allemaal van die techneuten, maar wel vrouwen. Vrouwen waarvan je als je ze op straat zou tegenkomen zou kunnen denken: jij kunt vast goed spaghetti maken. Van die gezellige Italiaanse kletskousen. Die hingen dan met z’n drieën in dat ding om daar de meest ingewikkelde elektronica aan elkaar te lassen. Het zag er allemaal zo grappig uit, een heel… surrealistische setting. Hier dat groepje Italianen, daar een paar Duitsers die weer iets anders aan elkaar zaten te lassen. Een heel diverse groep mensen, maar allemaal supertrots dat ze aan de nieuwe maancapsule werken. En het is ook wel heel bijzonder. Ik had niet gedacht dat zo dichtbij huis zoiets gaafs gebeurde.’

‘We voelden wel dat daar een beetje spanning was. Er was een discussie over geld en deadlines gaande, en dat mochten wij natuurlijk niet filmen. We wisten wel een beetje wat er speelde, en je kon horen dat het er in de vergaderzalen hard aan toe ging. Zou het wel op tijd af zijn, dat soort dingen. Het ging tussen mensen van NASA en ESA, en wij zaten daar een beetje bij te luistervinken. Kwamen ze naar buiten, dan lieten ze daar natuurlijk niks over los. Grappig, maar in de serie paste het verder niet.’

wist je dit?

dataredders

Veel van de beelden en andere data die het Apollo-project in de jaren zestig van de vorige eeuw opleverde, staan op grote magneetbanden. En niemand kon die aflezen. Gelukkig zijn er redders actief, kijk maar in dit fragment van Tegenlicht.

er gaat wel eens iets mis

De space shuttles, de herbruikbare ruimtevliegtuigen van NASA, hebben in totaal 873 miljoen kilometer afgelegd en daarbij vielen 14 doden. Per miljard gereisde kilometers zijn dat 16 sterfgevallen, en zo bezien was dit vervoermiddel veiliger dan wandelen of fietsen in Nederland. Maar het is natuurlijk eerlijker om per vlucht te kijken. En dan zie je hoe ontzettend riskant het was: op het totaal van 135 vluchten ging het twee keer faliekant mis. Challenger spatte in 1986 kort na de lancering uiteen, tot ontzetting van miljoenen mensen die dit live op televisie zagen. De NOS wijdde er in 2016 deze terugblik van zes minuten aan.

Bij space shuttle Columbia sloeg het noodlot juist vlak voor de landing toe, in 2003, al bleek later dat de oorzaak een beschadiging bij de lancering is geweest. Deze tweede ramp, hier te zien in een NOS-reportage en voor de liefhebbers hier nog een drie kwartier durend docudrama betekende het begin van het einde van het Space Shuttle programma. Sindsdien is NASA afhankelijk van de Russische Soyoez om mensen de ruimte in te krijgen.

Europees-Amerikaans ruimteschip

Orion, het ruimtevaartuig dat eindelijk weer mensen op andere hemellichamen moet gaan afleveren, is een co-productie van NASA en ESA. Je ziet er het een en ander van in deze aflevering, en in het artikel uit de VPRO Gids hieronder kun je lezen wat de bedoeling is. Maar misschien wil je alvast zien hoe Orion gelanceerd wordt, langs het maanoppervlak scheert en veilig weer op aarde landt, terwijl er onderweg steeds onderdelen achterblijven? Hoewel dat pas volgend jaar te gebeuren staat, is er drie jaar geleden al een animatie gemaakt die het allemaal laat zien, vanuit onmogelijke camerahoeken. Want in een animatie kan alles.

studentenraketten

DARE, oftewel Delft Aerospace Rocket Engineering, bestaat al ruim 18 jaar en doet heel serieus onderzoek met raketten. En het team jaagt op het hoogterecord voor amateurraketten. Versie één en twee van hun Stratos-raket haalden hoogtes van 12,5 en 21,5 kilometer en met versie drie... enfin, dat zie je in deze aflevering van De wilde ruimte. Inmiddels is versie vier bijna klaar, en die moet meer dan 100 km hoogte gaan halen. Lees en zie er alles over op de uitgebreide site van het Stratos-project.

de opmars van SpaceX

Sinds de pensionering van de laatste Space Shuttles, in 2011, was NASA voor de bemande ruimtevaart aangewezen op hulp van de Russen. Maar dat tijdperk is nu bijna ten einde. SpaceX, het commerciële ruimtevaartbedrijf van Elon Musk, heeft op 2 maart 2019 zijn alternatief met succes getest: de Dragon, voortgestuwd door de Falcon 9-raket. Bekijk die lancering hier, en merk op dat de draagraket netjes terugkomt en zelfstandig landt, zodat hij kan worden hergebruikt. Dat is een grote sprong voorwaarts, die ruimtevaart stukken goedkoper maakt. De eerste lancering met vier echte, levende astronauten staat gepland voor april.

exoskelet vervangt zwaartekracht

Astronauten die langere tijd in gewichtloosheid verblijven (microzwaartekracht moet je eigenlijk zeggen) verzwakken snel. Veel spieren hoef je namelijk nauwelijks te gebruiken. Ze trainen daarom veel op een soort hometrainers. Maar misschien kan dat beter. In de uitzending zie je Anna een proef doen met een exoskelet, een soort robotpak. Zo'n pak zou kunnen zorgen dat elke beweging voor een astronaut zwaarder wordt, zodat zijn spieren iets te doen hebben. Of omgekeerd, zijn spierkracht juist versterken door mee te duwen of te trekken. Aan de universiteit van Edinburgh werkt prof. Sethu Vijayakumar daaraan. Zoals het echte hoogleraren betaamt heeft hij een website die wetenschappelijk reuze- interessant is, maar leuk voor een algemeen publiek? Niet echt.

kinderdromen en rocket science

Vijftig jaar geleden konden we nog niet dromen van smartphones, zonnepanelen en satellietnavigatie. Toch is er iets wat toen lukte en wat we nu niet meer kunnen: mensen op de maan zetten. Maar daar gaat verandering in komen.

Edda Heinsman verdiepte zich voor de VPRO Gids over het Orion-programma, dat bemande ruimtevaart in een stroomversnelling moet gaan brengen. Lees het hieronder.

Orion moet hét nieuwe ruimteschip worden dat de eerstvolgende generatie astronauten naar de maan brengt, en Europa doet mee. Er wordt al sinds 2004 aan het ontdekkingsschip en zijn voorloper gewerkt. Waarom is het nog zo lastig om mensen naar de maan te krijgen, dat konden we toch allang? ‘Dat het vijftig jaar geleden is gelukt, is ongelooflijk,' zegt Bas Theelen. ‘Naar huidige begrippen alsof je met een roeibootje de oceaan oversteekt, ontzettend knap.’ Theelen is als hoofd van het Orion-ESM-programma bij Airbus verantwoordelijk voor de bouw van de Europese Service Module van Orion. Deze module levert zuurstof en water aan de crew, houdt de temperatuur op peil, zorgt voor de voortstuwing en levert de energie. ‘Het voortstuwingssysteem is het meest geavanceerde dat tot nu toe in Europa is gebouwd.’

Vijftig jaar geleden lukte het al en daarbij speelde volgens astronaut André Kuipers ook de politieke situatie een rol. ‘Vanwege de Koude Oorlog móést het lukken. De Russen stonden mijlenver voor in de ruimterace. Ze hadden al de eerste spoetnik, het eerste hondje, Laika, de eerste man, Gagarin en de eerste vrouw, Tereshkova. Amerika hobbelde er achteraan. Kennedy hield zijn beroemde speech waarin hij zei dat Amerika binnen tien jaar mensen op de maan zou zetten. Toen dacht men bij Nasa: oeps, moeten wij dat doen? Er zijn behoorlijk wat bochten afgesneden en er is heel wat misgegaan. Denk aan de brand bij Apollo 1, waar de cabine nog gevuld was met pure zuurstof, heel brandbaar. Er ontstond kortsluiting en de driekoppige crew overleefde het niet. Vanwege de enorme tijdsdruk nam men meer risico.’

De Orion ESM in februari 2017. Duidelijk nog niet af.

rekenkracht

Behalve de veiligheid, waarin verschilt Orion nog meer van de goede oude Apollo? Een van de opvallende verschillen met de Apollomissies is dat computers toen nog maar net in ontwikkeling waren. Een groot deel van de berekeningen was handwerk. Wat je nu op je mobiele telefoon kan, daar was toen een enorm team van rekenaars voor nodig. En toch kregen ze het al voor elkaar. ‘In vijftig jaar is er heel veel veranderd’, zegt Theelen. ‘De mensen die aan Apollo werkten zijn nu ver in de tachtig of overleden, er zitten twee generaties tussen. De kennis is of verloren of niet meer relevant. De technologie is zo veel verder, dat het bijna niet meer mogelijk is de vergelijking te maken.’

Toch een poging wagen. Belangrijk verschil: Apollo is ontwikkeld voor een landing op de maan, Orion moet uiteindelijk veel verder gaan. Mars staat op het programma. ‘Dat betekent dat het schip langer moet overleven, het moet wendbaarder zijn, beter beschermd. En bovenal moet de crew er langer in zitten,’ aldus Theelen. In de Apollo-capsule zaten drie astronauten op elkaar gepropt. Voor een reis naar de maan, heen en terug ongeveer een week, is dat net te doen. Maar voor een tochtje richting Mars is iets meer beweegruimte wel prettig; daarbij ben je al gauw maanden, zo niet jaren onderweg. ‘De Orion-capsule is ietsje groter, ontworpen voor maximaal zes personen. Voor de eerste reis naar de maan vliegen vier astronauten mee. Voor de reis naar Mars zal er beslist nog een maanmodule bij komen.’ Misschien voor de astronauten nog wel het meest praktische verschil: er is een wc aan boord. Je behoefte deed je in de Apollo nog in een zakje.

Misschien voor de astronauten nog wel het meest praktische verschil: er is een wc aan boord. Je behoefte deed je in de Apollo nog in een zakje.

nieuwsgierigheid

Het bevredigen van de nieuwsgierigheid en ontdekken wat er achter de horizon ligt, klinkt natuurlijk mooi. Maar levert het verder nog wat op, dat ruimtereizen? Kuipers: ‘Er zijn prachtige ideeën over een grote telescoop bouwen op de achterkant van de maan, waar je geen last hebt van de dampkring, en genoeg sciencefictionachtige ideeën om delfstoffen te winnen op de maan. We zitten in een aanloopfase, dat gaat met horten en stoten. Het is niet voor niets dat er zoveel partijen staan te trappelen om erheen te gaan. Israëls lander is onderweg, China laat nu zelfs op de achterkant autootjes rondrijden.’ Theelen: ‘Niemand kan in de toekomst kijken, maar de grote achterliggende gedachte is wel: je wilt de boot niet missen.’

En al klinkt het bouwen van een grote telescoop, het winnen van helium-3 of het laten rondrijden van autootjes op de maan nog als iets waar je in je dagelijks leven niet direct gebruik van zult maken, bedenk dan dat de zonnepanelen die je huis van stroom voorzien, die handige smartphone met toegang tot al die kennis, die steeds slimmere auto een flinke zet hebben gekregen dankzij de ruimtevaart, waar alles zo licht, klein, sterk en snel mogelijk moet zijn. Dat maakt nieuwsgierig naar wat er over vijftig jaar allemaal mogelijk is dankzij rocket science én kinderdromen.

Bas Theelen: ‘De grote achterliggende gedachte is: je wilt de boot niet missen.’

kegel

Wanneer je puur naar de vorm van de Orion- en Apollo-capsule kijkt, lijkt er niet zoveel veranderd. Aan de buitenkant wordt de vorm nog steeds voornamelijk bepaald door de terugkomst in de atmosfeer. Daarvoor keert de capsule met de kont richting dampkring. Dankzij de wrijving wordt het enorm heet en eet de dampkring als het ware langzaam het hitteschild op. Vandaar dat de vorm nog steeds een afgetopte kegel is, met aan de onderkant een dik hitteschild. Er is wel gekeken naar andere vormen, meer die van een waterdruppel of een vliegtuigvleugel. Je krijgt dan echter zulke complexe structuren met gekromde oppervlakken – op zich dankzij nieuwe productietechnieken geen probleem om te maken – dat er binnen minder ruimte overblijft.

De vorm van de capsule is dan misschien vergelijkbaar, bij de esm-module eronder, waar Theelen over gaat, zie je meteen een groot verschil: de grote zonnepanelen. Waarom werden die vijftig jaar geleden nog niet gebruikt? Rob van Hassel is als zonnepanelenexpert bij Airbus Nederland verantwoordelijk voor de vier zonnepanelen van zevenenhalve meter lang die de Orion van stroom moeten voorzien. Volgens hem is het heel simpel: ‘De zonneceltechnologie stond toen nog in de kinderschoenen. Het rendement van de cellen was veel te laag. De huidige cellen hebben een veel hogere opbrengst en, net zo belangrijk: ze slijten veel minder snel dan vroeger.’ Het klinkt misschien gek, maar zonnepanelen hebben ook last van de zon. Zorgt uv-straling hier op aarde ervoor dat posters vergelen, in de ruimte, buiten de bescherming van de dampkring, hebben ze een vernietigende werking op de zonnepanelen. ‘Daar hadden we toen nog geen antwoord op,’ zegt Van Hassel. ‘Nu geven we elk van die 15.000 cellen een soort zonnebril, die bestaat uit allerlei slimme beschermlaagjes die we op het glas indampen.’ Ook zijn de cellen van nu veel beter bestand tegen het constante bombardement van geladen deeltjes in de zonnewind, waartegen we hier op aarde beschermd worden door het aardmagnetisch veld.

babystapjes

Die heftige straling van de zon is natuurlijk ook niet bepaald ideaal voor de astronauten. Vandaar dat de Orion steeds van de zon af draait. Op die manier zijn de astronauten zo goed mogelijk tegen straling beschermd door de vloeistoftanks en andere onderdelen. Om te zorgen dat de zonnepanelen wél continu met de goede kant naar de zon staan, moeten deze mee kunnen draaien met de zon, een techniek die tegenwoordig op veel satellieten wordt toegepast en waardoor je toe kunt met minder zonnecellen. ‘Om bij de maan in de buurt te komen, is een translunar injection nodig,’ legt Van Hassel uit. ‘Die extra duw om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen betekent een behoorlijke uitdaging, want het geeft een enorme belasting op de vleugels. Als we ze niet een heel eind weg zouden klappen, zouden ze afbreken.’ De eerste test in de ruimte verliep voorspoedig.

Als alles volgens plan verloopt, zal de Orion zijn eerste onbemande reisje rond de maan maken in de tweede helft van 2020. Twee jaar later is het dan tijd om astronauten mee te nemen. Waarom moeten we eigenlijk weer naar de maan? Volgens André Kuipers is het een logische stap in onze queeste om het zonnestelsel te veroveren: ‘Konstantin Tsiolkovski – de vader van de raketwetenschap – zei het al: “De aarde is de wieg van de mensheid, maar je kunt niet eeuwig in die wieg blijven liggen.” Over duizend jaar zal alles wat we nu doen, gezien worden als eerste babystapjes in de verkenning van de ruimte.’

De astronaut ziet de maan als tussenstation voor verdere missies. ‘Er wordt nu hard gewerkt aan de Gateway, een internationaal ruimtestation dat zich rond de maan zal bewegen. Vandaar zullen er capsules naar het maanoppervlak gaan. ESA heeft al het concept van de Moon Village gelanceerd. Een heuse gemeenschap op de maan, waar eerst wetenschap en industrie het voortouw nemen, en later ook ruimte is voor toerisme. De maan zal als uitvalsbasis voor verdere missies dienen; onder andere een bemande missie naar Mars.’ De eerste Marsmissie van de Orion staat al voorzichtig in de planning. ‘Het is een ontdekkingsreis waarmee we bezig zijn,’ zegt Theelen. ‘Met wat wij nu bouwen, de Orion – maar dan nummer negen of tien in de serie – gaat de eerste mens naar Mars. Fantastisch. Een kinderdroom die werkelijkheid gaat worden.’