Natuurlijk gaan we (niet) terug naar de maan

Ruimtevaart In 1972 liepen voor het laatst astronauten op de maan. Sindsdien zijn moon shots wel aangekondigd, maar nooit uitgevoerd. Waarom zou het nu wél lukken?

De Lunar Gateway, een toekomstig ruimtestation dat in een baan om de maan moet draaien.
De Lunar Gateway, een toekomstig ruimtestation dat in een baan om de maan moet draaien. Foto NASA

‘Dames en heren, dit is gewoon niet goed genoeg”, zei de Amerikaanse vicepresident Mike Pence afgelopen maart in een toespraak voor ruimtevaartmanagers en beleidsmakers. Er moeten weer Amerikanen op de maan rondwandelen, deelde Pence mede. Niet in 2028, zoals NASA’s plan was, maar in 2024, misschien niet geheel toevallig Donald Trumps laatste jaar als president, mocht hij herkozen worden.

Het maanprogramma Artemis, gedoopt naar de zus van de Griekse god Apollo, gaat Europeanen ook aan: de Europese ruimtevaartorganisatie ESA levert deze keer een forse bijdrage.

„Het was wel een schok”, zegt Philippe Schoonejans, manager in het bemanderuimtevaartprogramma van ESA, en medeverantwoordelijk voor de Europese bijdrage aan Artemis. „Nu moeten we ineens negen jaar in vijf jaar proppen. Toch ben ik wel blij met die push. Het zet de prioriteiten goed scherp.”

„Technisch gezien is het haalbaar”, zegt Erik Laan, onafhankelijk ruimtevaartconsultant onder de naam Eye on Orbit in Delft. „Er zijn geen technologieën die helemaal opnieuw ontwikkeld moeten worden.”

Het was wel een schok. Nu moeten we ineens negen jaar in vijf jaar proppen

Philippe Schoonejans manager ESA

Maar toch is Laan sceptisch: het is onduidelijk of NASA de ruimte krijgt om Artemis serieus aan te pakken, en of ze het nog kunnen. Het lijkt er niet echt op dat NASA ook de 6 tot 8 miljard dollar krijgt om de plannen uit te voeren, boven op het jaarbudget van 21,5 miljard dollar (ter vergelijk: het volledige budget van ESA was in 2019 5,7 miljard euro, ofwel 6,4 miljard dollar). Zelfs een ‘aanbetaling’ voor de plannen van 1,6 miljard dollar werd weggestemd door het Amerikaanse congres.

Maar bovenal staat nog niet vast dat oude slechte gewoonten van NASA en de Amerikaanse ruimtevaartindustrie echt aangepakt gaan worden. Want Pence’ toehoorders wisten dat hij ergens gelijk had. Sinds Apollo is het ontwikkelen van nieuwe ruimtevaarttechnologie steeds trager en steeds duurder geworden.

Op het hoogtepunt van de ruimterace in de jaren zestig ging 4 procent van het Amerikaanse federale budget naar het ruimtevaartprogramma, met brede politieke steun. Die situatie lijkt in het politiek verdeelde VS nu verder weg dan ooit. Waarom zou een sprong naar de maan dan nu wel lukken? Een vergelijking tussen 1969 en 2019.

1. Het plan

In 1969 was de reis naar de maan een afvalrace, ook letterlijk. Van de 110 meter hoge Saturn V-raket keerde slechts een kleine, kegelvormige capsule met de astronauten terug naar de aarde.

Toen astronauten Michael ‘Mike’ Collins, Neil Armstrong en Buzz Aldrin in een lage baan om de maan waren gekomen, daalden de laatste twee af naar het maanoppervlak aan boord van de maanlander. Na hun beroemde uren op de maan vertrokken ze weer, met achterlating van het onderstel op de maan, en vóór terugkeer in de dampkring werden ook de lander en de ondersteuningsmodules geloosd.

Vergelijk dat met het Artemis-plan, dat voorziet in een complete ruimte-infrastructuur: Lunar Gateway, een modulair ruimtestation in een baan om de maan, als uitvalsbasis voor tripjes naar de maan en later wellicht naar Mars.

Waar Apollo 11 bij elke omwenteling achter de maan langsging, zodat de het contact met de astronauten tijdelijk wegviel, zal de Gateway zijn baantjes draaien in een langgerekte ellips over de polen van de maan: 2.000 kilometer boven de noordpool, 70.000 kilometer onder de zuidpool. Dat betekent dat de Gateway voortdurend in het zicht van de aarde is, en binnen het bereik van radiozenders.

De eerste mensen in 2024 worden volgens NASA een man en een vrouw, maar zeker Amerikanen

Philippe Schoonejans manager ESA

Met het opbouwen, bewonen en het beheren van zo’n modulair ruimtestation is inmiddels ervaring opgedaan dankzij het internationaal ruimtestation ISS, en de modules worden afgeleverd door commercieel verkrijgbare zware raketten.

Ondertussen loopt NASA zich warm met twee lanceringen naar de maan. De eerste, Artemis 1, zal een onbemand Orion-ruimteschip in een baan om de maan brengen. De lanceerdatum in 2020 wordt waarschijnlijk niet gehaald.

Artemis 2, gepland voor 2022, zal de eerste bemande vlucht zijn: een rondje rond de maan met vier astronauten aan boord. De derde reis in 2024 moet twee astronauten bij een dan nog spartaans ingerichte Gateway afleveren. Daar stappen ze in de maanlander, dalen af naar de zuidpool van de maan, en keren terug.

„De eerste mensen in 2024 worden volgens NASA een man en een vrouw, maar zeker Amerikanen”, zegt Schoonejans. ESA heeft achttien eigen astronauten, onder wie André Kuipers. „Maar laten we het zo zeggen: er zijn veel lidstaten, met grotere ESA-bijdragen, en maar heel weinig plekken. Toch zullen we op den duur wel weer gaan werven.”

De plannen na 2024 zijn minder helder omschreven en vastgelegd, maar komen neer op het uitbouwen van de Lunar Gateway, een steeds langduriger bewoning en regelmatige uitstapjes naar het maanoppervlak. Op den duur moet de Gateway ook als basis dienen voor bemande Marsreizen, al ziet ESA-directeur Johann-Dietrich Wörner meer in permanente bewoning van een moon village.

2. De ruimtevaartuigen

Voor het Artemis-programma zijn veel meer onderdelen nodig dan voor Apollo. Het Orion-ruimtevaartuig voor de bemande vlucht is al sinds 2005 in ontwikkeling en maakte al in 2014 een testvlucht. De kegelvormige capsule met een diameter van 5,3 meter (Apollo: 3,9 meter) biedt ruimte aan vier astronauten.

„NASA levert de capsule, wij bouwen de achterste helft, de Service Module die zorgt voor besturing en energie. De eerste hebben we al afgeleverd, er staan er nog zeker acht op stapel”, vertelt Schoonejans. De module is gebaseerd op het besturingsgedeelte van ATV, het vrachtschip voor het ISS waarvan ESA er vijf bouwde.

Het eerste Gateway-onderdeel is al besteld bij het Amerikaanse bedrijf MAXAR: het Power and Propulsion Element, de basismodule die het ruimtestation van energie en van voortstuwing moet voorzien.

NASA levert de capsule, wij bouwen de achterste helft

Philippe Schoonejans manager ESA

Anders dan bij het ISS gebeurt dat niet met een chemische stuwmotor maar met een ionenmotor. In plaats van verbrandingsgassen stoot die xenon-ionen uit, versneld met hoogspanning geleverd door de zonnepanelen. Dat is langzamer, maar er is ook veel minder stuwstof nodig.

Andere Gateway-modules liggen nog grotendeels op de tekentafel. Schoonejans: „Er zijn Europese en Amerikaanse woonmodules, inclusief een wetenschappelijk laboratorium en een Canadese robotarm voor aan de buitenkant, en bijvoorbeeld een sluis voor ruimtewandelingen.”

Met het vervroegen van de deadline zijn de meest noodzakelijke modules naar voren gehaald. „ESA werkt nu aan een communicatiepakket voor de mini habitation module: een klein woongedeelte waar mensen een paar dagen kunnen verblijven.”

Nog helemaal in de planfase is de maanlander zelf, die astronauten heen en weer moet brengen naar het maanoppervlak.

3. De raketten

Het grote zorgenkind van het Artemis-programma is de SLS-raket, wat staat voor Space Launch System. De eerste versie, ‘Block 1’, moet de eerste drie Artemis-lanceringen verzorgen, waaronder de bemande maanreis in 2024, maar is nog altijd niet af. Een geplande lancering voor juni 2020 lijkt vrijwel onmogelijk. „De discussie gaat nu over welke tests je misschien kunt versnellen of kunt overslaan”, zegt Schoonejans.

SLS is gebaseerd op de Space Shuttle, met vloeibare waterstof als brandstof, en vastestofboosterraketten aan weerszijden. Voor de eerste vluchten zal SLS oude niet-gebruikte Space Shuttle-raketmotoren gebruiken. Weinig innovatief en riskant, oordeelden critici al bij het inzetten van de plannen in 2011. Maar de grootste zorg zijn de vertragingen en kosten: SLS zal zo’n twee miljard dollar per lancering gaan kosten.

Als je maar af en toe lanceert, kom je maar langzaam van kinderziekten af

Erik Laan ruimtevaartconsultant

Zelfs onder het versnelde programma zal dat maar ongeveer eens per jaar zijn, maar de kosten lopen door omdat al die tijd specialisten en infrastructuur zoals lanceerplatforms aangehouden worden. Ook heeft het invloed op de betrouwbaarheid, zegt Erik Laan: „Als je maar af en toe lanceert, kom je maar langzaam van kinderziekten af, en wordt ook niet snel duidelijk hoe betrouwbaar de raket is.”

4. De industrie

In de Apollo-jaren was overheidsagentschap NASA de enige opdrachtgever in de ruimtevaart. Inmiddels is ruimtevaart een commerciële miljardenindustrie, met tientallen verschillende raketten.

Naast de Atlas- en Deltaraketten uit het NASA-programma hebben de Russen en Indiërs de markt betreden, er is de Europese Ariane 5, en sinds de eeuwwisseling timmeren nieuwe commerciële aanbieders aan de weg met deels herbruikbare raketten zoals Falcon 9 van SpaceX, die betrouwbaar zijn en vooral veel goedkoper.

Voor de meeste onbemande vluchten van het Artemis-programma is NASA overgestapt op commercieel ontwikkelde raketten, zoals Falcon Heavy van SpaceX of New Glenn van Amazon-oprichter Jeff Bezos (nog in ontwikkeling). Sinds 2011 maakt het agentschap gebruik van SpaceX en het bedrijf Orbital om vracht af te leveren bij het ISS. Een eerste bemande SpaceX-vlucht naar het ISS is eind voor dit jaar gepland. Maar voor grote projecten, zoals SLS, wordt de oude methode gevolgd, waarbij NASA de onderdelen zelf ontwerpt, en vervolgens bestelt bij onderaannemers als Boeing of Lockheed.

Voor ESA wordt dit jaar belangrijk, zegt Schoonejans, als lidstaten beslissen over ESA-bijdragen. Of Pence’ deadline gehaald wordt? Schoonejans: „We gaan ervoor, maar mij zul je niet keihard horen beloven dat we 2024 ook echt gaan halen.”