Recycle-raket maakt vrijdag cruciale test

Een onbemand ruimteschip gaat naar het internationale ruimtestation ISS. Een bijzondere missie, maar niet vanwege de ruimtereis zelf. De vlucht is namelijk ook een test. Het commerciële bedrijf SpaceX wil iets nieuws proberen: na vertrek moet een gedeelte met raketmotoren weer zachtjes landen op een platform in de Atlantische Oceaan. 'De kans op succes is niet groot, op zijn best 50 procent', erkent SpaceX.

UPDATE: De proef is uitgesteld tot vrijdag. De lancering ging dinsdag als gevolg van een technisch probleem niet door.

Als de test slaagt, beschikken we over een tijdje misschien over raketten die hergebruikt kunnen worden. Zoiets bestaat nu nog niet. Recyclen spaart niet alleen geld en grondstoffen uit, maar het betekent ook dat er vaker naar de ruimte kan worden gevlogen. Spaceshuttles werden wel hergebruikt, maar die zijn voltooid verleden tijd.

De Falcon 9-raket van SpaceX moet dinsdag 6 januari opstijgen van ruimtebasis Cape Canaveral in Florida, om 12.18 uur Nederlandse tijd. Ruim twee minuten later, op een hoogte van 80 kilometer, wordt de zogeheten eerste trap losgekoppeld. Dat is het gedeelte dat de raket genoeg snelheid moet geven om te ontkomen aan de zwaartekracht. Die eerste trap keert vervolgens terug naar de aarde. Nu is het zo dat die delen naar de oceaanbodem zinken, of dat marineschepen ze moeten bergen. Vervolgens moet voor elke lancering een nieuwe eerste trap worden gebouwd.

Voor de test heeft SpaceX een onbemand schip naar de Atlantische Oceaan laten varen. Het is de bedoeling dat de eerste trap voorzichtig op het dek landt, midden in de roos. Het schip kan dan met de eerste trap terugvaren naar de kust. De zachte landing is een enorme uitdaging, omdat het schip maar 100 meter lang en nog geen 60 meter breed is. Bovendien dobbert het zonder anker op de golven van de oceaan. (anp)

De testmissie is live te volgen via NASA TV.

Low budget naar de ruimte

Ruimteonderzoekers kijken met een jaloerse blik naar hun collega-wetenschappers in de oceanografie en de geofysica, die geregeld op expeditie trekken naar de diepzee of de polen. Naar de ruimte reizen is een dure zaak die we ons maar heel af en toe kunnen permitteren. Maar de commerciële ruimtevaart moet daar verandering in brengen. Wetenschappers zullen vaker en tegen lagere kosten de ruimte in kunnen gaan om zelf in een baan om de aarde hun experimenten uit te voeren. Niet alleen de onderzoeksprojecten van de NASA en Japanse en Europese ruimtevaartorganisaties, maar ook universiteiten en bedrijven over de hele wereld zullen van deze ontwikkeling profiteren.

De nieuwe, herbruikbare suborbitale ruimtevaartuigen zijn gebouwd door commerciële ondernemingen als XCOR Aerospace, Virgin Galactic, Armadillo Aerospace, Masten Space Systems en Blue Origin. Door de verlaging van de kostprijs zullen deze bedrijven voor hetzelfde geld meer vluchten kunnen uitvoeren. De combinatie van lagere kosten en meer vluchten zal op ruimtevaartgebied waarschijnlijk hetzelfde revolutionaire effect hebben als de ontwikkeling van de pc op computergebied heeft gehad, namelijk dat steeds grotere aantallen mensen toegang krijgen tot de technologie.

De NASA maakt nu zo’n 20 à 25 suborbitale vluchten per jaar. Virgin Galactic verwacht dat zijn suborbitale ruimtevaartuig uiteindelijk dagelijks zal vliegen. Op elke vlucht kan het zes containers met vracht of zes wetenschappers meenemen (of een combinatie daarvan). Op die manier zal dit bedrijf in zijn eentje jaarlijks zo’n 2.000 experimenten in de ruimte mogelijk maken.

Virgin Galactic is niet de enige partij die deze nieuwe markt betreedt. Een van zijn geduchtste rivalen, XCOR Aerospace, verwacht zijn herbruikbare ruimtevaartuigen – waarvan er al verscheidene zijn verhuurd aan landen als Zuid-Korea en Curaçao – vier keer per dag te lanceren. Die frequentie zou een enorme vooruitgang kunnen betekenen voor bepaalde onderzoeksgebieden. Biowetenschappers bijvoorbeeld zouden honderden keren per jaar een astronaut de ruimte in kunnen sturen om de effecten te meten die het ontbreken van zwaartekracht heeft op het menselijk lichaam, terwijl ze zich nu tevreden moeten stellen met een fractie hiervan.

Ook voor de ruimtereizigers zelf zal het kostenplaatje er een stuk interessanter uitzien. Virgin Galactic streeft ernaar een vracht van honderd kilo of een onderzoeker op een suborbitale vlucht te kunnen vervoeren voor 200.000 dollar – ongeveer een tiende van de prijs van een vergelijkbare vlucht met een conventionele wegwerpraket. Bij XCOR en Armadillo Aerospace kan het nog goedkoper, voor zo’n 100.000 dollar.

Deze prijzenrevolutie zal ook nieuwe vormen van wetenschap mogelijk maken. Onderzoekers zullen bijvoorbeeld toegang krijgen tot de mesosfeer, een deel van de dampkring – op een hoogte tussen ongeveer 50 en 90 kilometer – dat vanuit wetenschappelijk oogpunt heel interessant is, maar moeilijk toegankelijk. Het is te hoog om met vliegtuigen of ballonnen te bereiken en te laag voor satellieten, want als die zich op zo’n relatief geringe hoogte wagen, vallen ze terug naar de aarde. Omdat er over de mesosfeer nog zo weinig bekend is, spreken de onderzoekers ook wel van de ‘ignorosfeer’. Maar aan die onwetendheid kan een eind komen wanneer we suborbitale vluchten naar dat gebied maken, en we de atmosferische verschijnselen kunnen bestuderen die zich op grote hoogte voordoen, zoals de mysterieuze elektrische ontladingen die bekendstaan als Red Sprites en Blue Jets.

Een groot voordeel van deze ruimteschepen is ook dat wetenschappers hun onderzoeksinstrumenten mee de ruimte in kunnen nemen. Voor het eerst sinds het begin van de ruimtevaart zullen ruimteonderzoekers binnenkort kunnen beschikken over dezelfde faciliteiten die andere wetenschappers al eeuwenlang hebben: een laboratoriumomgeving waar ze zelf, ter plekke hun experimenten kunnen uitvoeren, in plaats van dat werk te moeten overlaten aan robotmachines.

Dit klinkt misschien als sciencefiction, maar een aantal wetenschappers heeft al een plaatsje in zo’n commercieel ruimteschip gereserveerd. Het is heel denkbaar dat al over een paar jaar de technologie van de nieuwe generatie suborbitale ruimtevaartuigen dezelfde bloei doormaakt als het onderzoek met onbemande onderzoeksraketten in de jaren ‘50, en dat vluchten die eerst uitzonderlijk waren, de gewoonste zaak van de wereld worden. Dat zou op zich al een baanbrekende verandering betekenen, maar het is nog maar het begin van een hele reeks nieuwe ontwikkelingen op het gebied van de commerciële ruimtevaart met verregaande consequenties voor het ruimteonderzoek.

Meeliften
De draagraketten die de NASA tot op heden heeft gebruikt om wetenschappelijke experimenten in een baan om de aarde te brengen – de Pegasus-, Atlas- en Deltaraketten – zijn sinds het einde van de jaren ’90 meer dan twee keer zo duur geworden. Destijds kostte het ongeveer 15 miljoen dollar om een bescheiden wetenschappelijk experiment te lanceren met een Pegasusraket, nu kost dat ruim 40 miljoen dollar. En de prijs van de krachtigste raketten die de zwaarste vracht kunnen vervoeren – zogeheten heavy lifters zoals de Atlas-V – is gestegen van 150 miljoen tot een slordige 350 miljoen.

Nu het budget voor ruimteonderzoek steeds meer onder druk komt te staan, zouden nieuwe, commerciële spelers op de markt voor lanceringsfaciliteiten een geschenk uit de hemel zijn voor de managers van de onderzoeksprojecten van de NASA. Neem bijvoorbeeld de Falcon-raketten van SpaceX. Dit bedrijf heeft het Falcon-lanceervaartuig bedacht, getest en operationeel gemaakt voor minder geld dan de Amerikaanse overheid nodig had om alleen al de lanceertoren voor het inmiddels ter ziele gegane Atlas-project te bouwen.

De NASA brengt gemiddeld drie tot vijf wetenschappelijke missies per jaar in een baan om de aarde. Als ze voor de helft van die missies gebruik zou maken van de Falcon Heavy, zou dat over een periode van vijf jaar al een besparing van twee à drie miljard dollar opleveren. Dat is genoeg geld om verscheidene Discovery-missies naar een andere planeet te sturen of bijna tien Small Explorer-missies te lanceren voor astronomisch of zonnefysisch onderzoek. Het is zelfs toereikend om een nieuwe Marsverkenner naar de Rode Planeet te sturen, van een vergelijkbaar type als de beroemde Curiosity-rover die daar op dit moment rondrijdt.

Een andere vorm van kostenbesparing is dat wetenschappelijke experimenten nu kunnen meeliften met commerciële vluchten. Zo is er in alle 72 Iridium-communicatiesatellieten van de tweede generatie plaats over, waar betalende klanten gebruik van kunnen maken. De oorspronkelijke opdrachtgever voor de vlucht neemt de kosten van de lancering en de satelliet voor zijn rekening, en een wetenschapper hoeft maar een fractie van dat bedrag te betalen om zijn instrument mee te sturen.

Dit zogeheten hosted payload-concept is momenteel nog een nichemarkt. Het werkt alleen als de onderzoeksinstrumenten in een communicatiesatelliet kunnen worden ingebouwd en kunnen opereren vanuit de specifieke baan van de satelliet in kwestie. Grote telescopen en andere missies die een eigen gespecialiseerde satelliet vereisen, kunnen niet mee. Maar het biedt wel de mogelijkheid bescheiden vrachten in de ruimte te brengen voor enkele tientallen miljoenen dollars, in plaats van de honderden miljoenen die het nu kost om een experiment te lanceren en in een baan om de aarde te brengen.

Naar de maan en verder
Binnen afzienbare tijd reizen wetenschappelijke instrumenten die meeliften met een commerciële vlucht misschien nog veel verder dan naar een baan om de aarde. Meer dan twintig teams uit Europa, Noord-Amerika en Azië hebben zich inmiddels ingeschreven voor de strijd om de Lunar X Prize die Google heeft uitgeloofd voor het team dat als eerste een commerciële vlucht maakt waarbij een robotwagentje op de maan wordt gezet.

Teams als Moon Express en Astrobotic sluiten al contracten met onderzoekers om experimenten mee te nemen naar de maan. Ze beschouwen de Lunar X Prize zelf slechts als een eerste demonstratiemissie. Het doel op de lange termijn is een gestage stroom van inkomsten te genereren afkomstig van wetenschappers en landen die niet beschikken over de honderden miljoenen dollars en de technische expertise om zelf een ruimtevaartuig naar de maan te sturen, maar wel genoeg geld hebben om een plaatsje te boeken op een vlucht van een bestaande aanbieder.

Tien miljoen dollar voor een ticket naar de maan is misschien veel geld, maar het blijft nog altijd honderd keer goedkoper dan de missies die in het recente verleden onder auspiciën van de overheid zijn uitgevoerd, en waarmee maar liefst een miljard dollar was gemoeid. Veel maan- en planeetonderzoekers hebben goede hoop dat bij zo’n relatief laag prijsniveau aanzienlijk meer landen het zich zullen kunnen veroorloven experimenten naar de maan te sturen.

SpaceX kijkt al verder dan de maan en onderzoekt manieren om de Dragon-capsules – die oorspronkelijk waren ontworpen om vracht naar het ISS te vervoeren – geschikt te maken om grote ladingen naar Mars te brengen. Dat zou honderden miljoenen dollars goedkoper zijn dan de missies die recentelijk wagentjes op Mars hebben gezet. Als SpaceX erin slaagt de NASA of ruimtevaartorganisaties in andere landen voor dit idee te winnen, kan het daarmee een goedkope nieuwe manier creëren om Marsonderzoek uit te voeren – en dat in een tijd waarin ruimtevaartorganisaties wereldwijd grote moeite hebben om voldoende fondsen bijeen te sprokkelen voor de verkenning van Mars. (Uit Eos, 2013, nummer 4)