Je leest:

Champagne na de missie

Champagne na de missie

Auteur: | 1 maart 2012

Per jaar worden er tientallen satellieten succesvol gelanceerd, maar daarvoor moet de vluchtleiding een hoop spannende momenten doormaken. Wat zijn de gevaarlijkste stappen in een ruimtemissie en wanneer mag de champagne echt open?

Op 9 november 2011 gaat hij fier de lucht in. De Russische ruimtesonde Phobos-Grunt (wat letterlijk Phobos Grond betekent) begint aan een driejarige missie naar de kleine Marsmaan Phobos om daar 200 gram grond op te scheppen en dat terug te brengen naar de aarde. Maar al snel blijkt er iets mis te zijn. ‘We hebben een slechte nacht gehad’, zegt het hoofd van de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos Vladimir Popovkin de volgende ochtend. Het blijkt dat de hulpraket die het ruim 13.000 kilo zware gevaarte op weg had moeten sturen naar de rode planeet en haar maan niet aan is gegaan. Het vaartuig zit nog steeds in een lage baan rond de aarde, waar de lanceerraket hem heeft afgeleverd.

Phobos-Grunt gefotografeerd vanuit Nederland.

Tien dagen lang proberen experts Phobos-Grunt alsnog op weg naar Mars te krijgen, maar het lukt niet de sonde onder controle te krijgen. Ondertussen maakt de sonde heel even contact met een grondstation van ESA en wordt hij meerdere malen gezien vanaf de aarde. Alle moeite van de Russen ten spijt is de sonde ten dode opgeschreven. Phobos-Grunt stort 15 januari van dit jaar ten westen van Chili in de Grote Oceaan.

Gewelddadig de lucht in

Ondanks dat Phobos-Grunt mislukte ging de eerste fase van de missie wel goed: de lancering. Een cruciaal moment, zegt Rob van den Berg, directeur van de Space Expo in Noordwijk. Hij wijst op de versnelling van enkele G-krachten die alle onderdelen van de raket en ruimtesonde onder spanning zetten. ‘Maar dat is nog lang niet het ergste!’ vult hij resoluut aan. ‘De hoeveelheid trillingen en geluid die bij een lancering ontstaan is ongekend groot. Het is een ontzettend gewelddadige gebeurtenis. Dat moet alle techniek aan boord natuurlijk zonder schade doorstaan. Fragiele antennes of zonnepanelen mogen onder geen beding beschadigen.’

Challenger-ongeluk

Op 28 januari 1986 stappen zeven astronauten in de cabine van de Space Shuttle voor een zes dagen durende missie. Het doel is een paar satellieten in een baan rond de aarde brengen. Maar dat gaat hopeloos mis. 73 Seconden na de lancering verandert de Shuttle prompt in een grote vuurbal.

De ramp was rechtstreeks op tv te volgen.

Kennedy Space Center

Maar het kan ook veel spectaculairder misgaan: de raket kan exploderen. De eerste trap van een moderne Ariane-raket bevat ongeveer 170.000 kilo brandstof. Het is eigenlijk een grote bom die gecontroleerd afgaat. Bovendien kun je hem niet meer stoppen als hij eenmaal is aangestoken. Dat levert gevaar op als de raket uit koers raakt en neer dreigt te storten in bewoond gebied. Om dat te voorkomen kan de vluchtleiding de raket met één druk op de knop laten ontploffen waardoor de brokstukken voortijdig in de oceaan zullen vallen.

De raket levert een satelliet of capsule ongeveer 10 minuten na de lancering af op 100 tot 150 kilometer hoogte met een snelheid van 9 à 10 kilometer per seconde (!). Maar dat is nooit de eindbestemming van het gevaarte. Een veel kleinere hulpraket moet het geheel naar een hogere baan stuwen. De uiteindelijke hoogte is afhankelijk van het soort missie. Aardobservatiesatellieten zitten doorgaans laag op enkele honderden kilometers. GPS-satellieten voor het navigeren op aarde zitten op wel 20.000 kilometer hoogte. ‘De reis naar die baan kan dagen tot weken in beslag nemen,’ zegt Van den Berg. ‘Pas dan mag de kurk officieel van de champagne, als het in ieder geval om een satellietmissie gaat…’

Ontsnapping

De dunne punt van de Sojoez-raket is de ontsnappingstoren.

De Sojoez-capsule, waarmee André Kuipers en twee collega’s naar het ruimtestation ISS zijn gegaan, beschikt over een zogenoemde ontsnappingstoren. Deze is bedoeld om astronauten in veiligheid te brengen als er iets mis gaat tijdens de lancering van de Sojoez-raket. Als er dus een ontsnappingstoren bovenop de Sojoez zit weet je zeker dat het om een bemande missie gaat. Als de toren moet worden gebruikt schiet de capsule (die bovenop de Sojoez-raket zit) met een rotgang weg. De personen in de capsule krijgen dan te maken met een extreme versnelling (tot wel 15 G). Niet fijn, maar het is de enige weg naar veiligheid.

Zie hier de toren in actie in 1983.

Verblijf in de ruimte

Zodra er sprake is van een bemande missie, neem een reis naar het ruimtestation ISS, komen er hele andere risico’s om de hoek kijken. Weliswaar is de eerste fase, de lancering van mensen ongeveer even moeilijk als dat van een satelliet, denkt Van den Berg. Hij wijst op het feit dat de Russen zelfs dezelfde Sojoez-raket gebruiken hiervoor.

Astronauten moeten beschermd worden tegen het ruimtevacuüm.

NASA

‘En toch is een bemande missie in zijn geheel zeer veel moeilijker,’ zegt hij. Dat komt omdat de astronauten in leven moeten worden gehouden tijdens een missie en natuurlijk weer veilig terug moeten keren naar de aarde. In de ruimte is het in stand houden van een leefbare atmosfeer in het vacuüm van de ruimte de grootste uitdaging. ‘Vooral een koppeling van ruimtevaartuigen brengt gevaren met zich mee. Astronauten hebben tijdens die maneuvers dan ook altijd een ruimtepak aan, voor het geval de koppeling niet luchtdicht is.’

Het gevaarlijkste deel

Dan komt eigenlijk het gevaarlijkste onderdeel van de missie: de terugkeer naar aarde. Daarvoor stappen de astronauten weer in dezelfde capsule als waar ze mee gekomen zijn, de Sojoez. Deze moet onder precies de goede hoek terugkeren in de dampkring. Is de hoek te groot (steil) dan krijgt het vaartuig een te hoge snelheid en kan het hitteschild de astronauten niet meer beschermen, ze zullen dan verbranden. Een te vlakke benadering van de aarde is ook funest: het ruimteschip kan dan ‘afketsen’ op de atmosfeer, als een kiezelsteentje op een vijver. De astronauten krijgen dan een enkeltje de ruimte in…

Bij terugkeer in de atmosfeer van de aarde krijgt een ruimtecapsule te maken met enorme wrijvingskracht die het gevaarte opwarmt. Dat is te zien op deze tekening van de Amerikaanse Apollo-capsule.

Als een ruimtesonde de atmosfeer wel onder de juiste hoek binnengaat krijgt het zoals gezegd te maken met extreme temperaturen. Dit komt door de luchtweerstand die de capsule ervaart (hij legt nog steeds kilometers per seconde af). De voorkant van de capsule warmt daardoor op. Tot wel 1500 graden Celsius.

Maar niet alleen de hitte speelt het ruimtevaartuig parten. ‘Een binnenkomende sonde of ruimtevaartuig is helemaal op zichzelf aangewezen’, laat Van den Berg weten. Hij legt uit dat de hitte ervoor zorgt dat de luchtmoleculen rondom het ruimtevaartuig ioniseren en een laag van geladen plasma vormen. ‘Dat verstoort radiosignalen en daarom is er geen contact meer mogelijk met de grond. Dat betekent ook dat het schip niet meer bestuurd kan worden door de vluchtleiding op de grond.’

Deze Sojoez-capsule landt veilig met een parachute en de remraket.
Bill Ingalls, NASA

En dan, als bijna de hele reis goed is gegaan, zijn er nog een aantal belangrijke stappen voordat de astronauten veilig voet op aarde kunnen zetten. ‘Een Sojoez-capsule, die verticaal landt, gebruikt parachutes om af te remmen tot ongeveer 30 kilometer per uur’, zegt Van den Berg. ‘Nog steeds een potentieel dodelijke snelheid als de capsule de harde Kazachstaanste steppe raakt. Daarom zorgt een remraket ervoor dat de Sojoez met ongeveer 5 kilometer per uur op aarde aankomt. Een veilige snelheid om te landen. En dan, pas dan, is het écht tijd voor champagne.’

Nat door een programmeerfout

En hoe zat het nu met de Russische Phobos-Grunt? Waarom viel de missie na twee maanden letterlijk in het water? Eerst ging de beschuldigende vinger vanuit Rusland naar de Verenigde Staten op verdenking van sabotage. Maar uiteindelijk werd er een programmeerfout in de computersystemen van de ruimtesonde gevonden. De computers startten daardoor opnieuw op en Phobos-Grunt was niet meer in staat de cruciale ontsnappingsmanoeuvre uit te voeren. De fles moest in Rusland helaas in de koelkast blijven.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 maart 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.