Gepasseerd ruimtestation

Het is weer niet zover. Op 10 januari wordt het ruimtelaboratorium Columbus opnieuw niet gelanceerd, besloot de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA eind vorige week....

Het begon 6 december, op Cape Canaveral in Florida. Tout ruimtevarend Europa, bijna achthonderd man sterk, zag Atlantis klaarstaan om omhoog te gaan met zijn lading. Maar onwillige brandstofsensoren in de externe tank (de grote sigaar onder de shuttle) leidden eerst tot 24 uur uitstel, een dag later tot nog eens 48 uur, toen tot drieënhalve week, daarna nog eens acht dagen. Nu komen daar nog een paar weken bij. De achthonderd man vlogen onverrichterzake terug naar Europa.

Wederom vertraging dus voor het paradepaardje van de Europese bemande ruimtevaart. De wetenschappelijke module Columbus, bijna een kwart eeuw geleden geconcipieerd tijdens een ministersconferentie in Rome, en in de jaren negentig uitgewerkt op de tekentafels van ruimtevaartcentrum Estec in Noordwijk, had eigenlijk in 2002 al de lucht in gemoeten.

Dat werd door gebrekkige planning aan Amerikaanse zijde en door het ongeluk met het ruimteveer Columbia in 2003 ruim vijf jaar later. ‘Ach, nu kunnen die paar weken er ook nog wel bij’, zegt Robert Veldhuyzen, een Nederlandse ingenieur die bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA verantwoordelijk is voor de samenwerking met de andere partners in het ISS.

Toch begint de tijd een beetje te dringen, zo lijkt het.

Met de Columbus, een cilindervormige container zo groot als een flinke studentenkamer, zou het internationale ruimtestation zijn status als wetenschappelijk laboratorium moeten gaan waarmaken. Maar straks ís de module vastgekoppeld aan het station, en dan zijn er geen spaceshuttles meer om wetenschappelijk onderzoeksmateriaal te vervoeren – want de Amerikanen willen in 2010 hun laatste ruimteveer lanceren.

En straks ís de module er, maar dan is er na een paar jaar geen geld meer om het station überhaupt aan de praat te houden – want de Amerikanen, die met hun jaarlijkse bijdrage van 2,3 miljard dollar het station voor driekwart financieren, zien een ‘operationele horizon’ opdoemen in 2015.

De Europeanen zien de bui al hangen. ‘We zijn ook al verder aan het kijken’, zegt Veldhuyzen.

Het goede nieuws is dus dat het ISS er binnen afzienbare tijd een echt onderzoekslab bij krijgt. De Europese capsule, bijna 7 meter lang en 4,5 meter in diameter, krijgt tien kasten zo groot als telefooncellen waarin, al dan niet geautomatiseerd, wetenschappelijke experimenten kunnen worden uitgevoerd.

Door de (bijna-)gewichtsloosheid, in een baan rond de aarde op 400 kilometer hoogte, kunnen allerlei biologische, chemische en fysische processen worden bestudeerd zonder de invloed van de zwaartekracht. Columbus krijgt een lab voor vloeistofmechanica, een biolab voor onderzoek naar planten en bacteriën, een lab voor materiaalonderzoek en een hoek voor onderzoek naar de effecten van het gebrek aan zwaartekracht op de astronauten.

Daarnaast komen er vier platforms buiten Columbus waarop onder meer de invloed van kosmische straling op biologische monsters en zonnefenomenen kunnen worden onderzocht.

Met het driedelige Japanse ruimtelab Kibo, dat bij drie volgende shuttle-vluchten moet worden gelanceerd, en de Amerikaanse module Destiny, die al sinds 2001 deel uitmaakt van het station, lijkt het ISS nu de onderzoeksfaciliteit te worden waarmee de 100 miljard dollar altijd gerechtvaardigd is die in het station is gestoken.

‘Al zijn die kosten nooit te legitimeren door onderzoek alleen’, zegt Rolf de Groot van het NWO-SRON Programmabureau Ruimteonderzoek, dat in Nederland ruimte-experimenten financiert. ‘Er waren ook geopolitieke redenen.’ Het ruimtelab, opgezet als internationaal samenwerkingsproject, was mede bedoeld om Russische ruimtevaartspecialisten na de Koude Oorlog van de straat te houden.

Wat het excuus ook was, het heeft, sinds de bouw van het station in 1998 begon, geleid tot een imposant staketsel van capsules, vakwerkconstructies en zonnepanelen, vanaf de aarde duidelijk zichtbaar aan de nachtelijke hemel. Maar voordat het goed en wel in gebruik is, lijken sommige bouwers er alweer op uitgekeken.

De Amerikanen waren de eersten die verder wilden. In 2003 onthulde president Bush zijn Vision for Space Exploration, die voorziet in een terugkeer naar de maan rond 2020 en een bemande vlucht naar Mars, tegen 2037. Om aan het benodigde geld te komen moest NASA veel lopende projecten stoppen of afbouwen. Meteen als het ISS min of meer klaar is, in 2010, gaat de spaceshuttle met pensioen, en wordt dan volgens plan pas vanaf 2014 vervangen door een nieuwe raket met een Crew Exploration Vehicle, een capsule waarmee zes astronauten eerst naar het ISS en later naar de maan kunnen.

Het Amerikaanse onderzoek in het ISS is nu vooral nog bedoeld om te kijken hoe astronauten reageren op lange perioden van gewichtsloosheid. NASA-baas Mike Griffin zei in september dat hij geen zin heeft in een exploitatie van het station na 2015.

Het gemis van de spaceshuttle laat zich straks als eerste doen voelen. Het probleem is niet dat er geen astronauten meer naar het station kunnen worden vervoerd – die rol wordt als het goed is overgenomen door de Russische Sojoez, die de dan zeskoppige bemanning regelmatig zal verversen. Ook geen probleem is het transport van voorraden omhoog – die rol wordt straks mede vervuld door de nieuwe Europese capsule ATV, die net als zijn kleinere Russische tegenhanger Progress en de Japanse HTV onbemand wordt gelanceerd en automatisch zijn weg naar het station vindt. Alleen: al die voertuigen fungeren op de terugweg als vuilnisvat, en verbranden in de atmosfeer. Slechts de Sojoez komt heelhuids beneden, maar daarin kunnen de afgeloste astronauten alleen spullen op schoot meenemen.

Er kan dus maar weinig materiaal naar de aarde worden teruggestuurd. Dat is een probleem, omdat wetenschappers hun onderzoeksmateriaal graag terugzien nadat het een paar maanden gewichtsloos is geweest. Met name biologische monsters moeten op aarde worden geanalyseerd, zegt De Groot van SRON. Ook Veldhuyzen van ESA erkent het punt. ‘Logistiek ziet het er helemaal niet zo heel slecht uit. Op die download-capability na.’

Bij ESA is daarom overwogen een nieuw voertuig te ontwikkelen dat met zo’n honderd tot tweehonderd kilo aan bagage, voorzien van een hitteschild, gecontroleerd naar de aarde kan terugkeren. Oudere spionagesatellieten hadden vergelijkbare containers, waarin ze hun fotorolletjes terugstuurden naar analisten op de grond.

‘Toch is dat ingewikkelder dan je denkt’, zegt Veldhuyzen. ‘Je moet die honderd kilo waarschijnlijk aan parachutes in de oceaan laten landen, en dan een zoektocht organiseren. Omdat het biologische monsters zijn, moet de capsule worden geconditioneerd, en moet je er snel bij zijn, anders raakt het experiment gedegradeerd.’

Hij ziet daarom meer in alternatieven. De eerste optie is om de experimenten zoveel mogelijk aan boord te analyseren, al dan niet geautomatiseerd. Daarvoor zouden wel extra instrumenten nodig zijn. De andere optie is om toch de Sojoez te gebruiken, en daarbij een of twee zitplaatsen te reserveren voor vracht. Zelfs het gebruik van alle drie de plekken is een mogelijkheid, omdat de Sojoez op de automatische piloot kan terugkeren naar aarde. ‘Daar zullen de Russen ons redelijk ruim voor laten betalen. Maar het kan toch voordeliger zijn’, zegt Veldhuyzen.

Van later zorg is het mogelijke vertrek van de Amerikanen uit het ISS, in 2015. Dan heeft het station pas vijf jaar op volle sterkte gefunctioneerd. ESA-baas Jean-Jacques Dordain zei in september dat Europa niet bereid is het NASA-aandeel te betalen als de Amerikanen zich terugtrekken. ‘Als NASA blijft, zullen wij volgen. Zo niet, dan niet.’

En wat dan? ‘Dan kun je zeggen dat het station zijn werk heeft gedaan’, zegt Veldhuyzen. ‘En dan moet je je afvragen wat voor Europa een zinnige volgende stap is. Onze scenario’s richten zich onder andere op een man-tended freeflyer, een station bestaande uit een aantal modules in een baan rond de aarde, die af en toe zullen worden bezocht.

De astronauten blijven er zolang als nodig is voor de experimenten, en keren dan terug naar de aarde. Dat is minder groots dan het geweldige ISS, maar je kunt zo’n nieuw station wel heel specifiek bouwen en inrichten. Goedkoper.’

Meer dan als een lab ziet Veldhuyzen dit station ook als een manier om nieuwe technologie te testen, en als staging place, een pleisterplaats voor bemande missies die verder reiken. Want ook Europa heeft ambities. ‘Een jaar of vier geleden durfde niemand het hardop te zeggen, maar nu gaat het ook in Europa steeds vaker over de maan als exploratiedoel.’ Vooral de Fransen hebben er zin in, signaleert De Groot. ‘Nederland heeft meer met fundamenteel wetenschappelijk onderzoek in de ruimte, zoals astronomie. Maar als de grote landen straks naar de maan willen, dan zullen wij voor de keuze worden gesteld om mee te gaan of thuis te blijven.’

Vanwege die exploratieambities zitten teams van de ESA sinds anderhalf jaar samen met ingenieurs van het Russische ruimtevaartagentschap Roskosmos aan de tekentafel voor een gezamenlijk bemand ruimtevoertuig.

Dit Crew Space Transportation System (CSTS) moet in eerste instantie het ISS gaan bedienen, later de eventuele opvolger, en vervolgens richting maan gaan. Onvermijdelijk wordt dat net als het nieuwe Amerikaanse systeem een raket met een capsule erop, zegt Veldhuyzen. Vergelijkbaar met de Apollo-missies uit de jaren zestig. ‘De NASA had werkelijk een vooruitziende blik, dat we nu terugvallen op dezelfde concepten.’ Het voertuig zou mogelijk vanuit de Europese ‘space port’ Kourou, waar al Russische Sojoez-installaties zijn gebouwd, worden gelanceerd.

Over een paar maanden moeten de schetsen en financiële schattingen klaar zijn, zodat ESA, tijdens de driejaarlijkse Europese ministersconferentie, eind november in Nederland, de lidstaten een goed voorstel kan doen.

En als het ook met de Russen niet meer lukt, worden de plannen nog ambitieuzer. ‘Als de samenwerking met de Russen niets oplevert, kunnen we ook zelfstandig iets ontwikkelen om naar de maan te gaan’, zegt Veldhuyzen.

Ook daar wordt over nagedacht. De capsule voor de bemanning zou lijken op de ATV, het onbemande vrachtvoertuig dat volgende maand voor het eerst vanaf Kourou naar het ISS wordt geschoten. De daarbij gebruikte raket, de Ariane-5, zou in de toekomst kunnen worden gepromoveerd tot een man-rated lanceervoertuig.

‘Hier wordt verschillend over gedacht, maar zo raar is het niet: de Ariane-5 was oorspronkelijk bedoeld als raket voor Hermes, en die was bemand. Aan de andere kant: er moet dan wel een escape-systeem komen, en de infrastructuur op Kourou moet worden aangepast. Het is niet makkelijk, maar ik constateer dat de geesten rijp beginnen te worden.’