De missie naar de maan begint op raketwetenschap te lijken

„Ben je opgewonden?”, vroeg ik Victor Glover in september 2024, toen hij in Nederland was voor een astronautencongres. Ruim een jaar eerder had de Amerikaanse ex-straaljagerpiloot gehoord dat hij een van de vier astronauten was die meegaan met Artemis II, de eerste bemenste maanmissie sinds het Apollo-tijdperk.

 „Die vraag vind ik altijd lastig”, zei hij beslist, „het eerlijke antwoord is: nee, ik ben een professional en het overheersende gevoel is nu de focus die hiervoor nodig is. We hebben nog heel veel te doen. Een paar weken voor de lancering, dan ben ik opgewonden.”

Zover is het nu. De gigantische SLS-maanraket staat al klaar op lanceerplatform 39B op Kennedy Space Center in Florida. Op zijn vroegst op 6 februari wordt het 98 meter hoge gevaarte gelanceerd. Behalve piloot Glover reizen ook commandant Reid Wiseman, Christina Koch en de Canadees Jeremy Hansen mee. In de Orion-capsule zullen ze één rondje rond de maan vliegen, en na een vlucht van tien dagen landen in de Atlantische Oceaan.

Het is voor het eerst sinds ruim een halve eeuw dat astronauten de maan bezoeken. In juli 1969 zette Apollo 11-astronaut Neil Armstrong de eerste stappen op het oppervlak van ons buur-hemellichaam, in december 1972 was Gene Cernan de twaalfde en laatste maanwandelaar.

„Veel dingen doen we voor het eerst”, zegt Glover. „De Orion-capsule heeft nog nooit bemenst gevlogen, de ruimtepakken zijn nieuw en we gaan het ruimteschip onderweg uitgebreid testen. Er moet nog heel veel gebeuren.”

Jeremy Hansen, Christina Koch, Victor Glover en Reid Wiseman (v.l.n.r.) staan de pers te woord op het Kennedy Space Center in Florida.

Foto Cristobal Herrera-Ulashkevich/EPA

Een ruime bocht om de maan heen

„Ik had graag meegewild”, zegt André Kuipers half grappend, de Nederlander die in 2004 en 2011 naar het internationaal ruimtestation vloog. „Ik had dolgraag de hele aarde vanuit de ruimte gezien. Zoals op die iconische earthrise-foto van Apollo 8, met de blauwe aarde tegen het zwart van het heelal.”

Het vluchtprofiel van de Artemis II-maanmissie lijkt inderdaad behoorlijk op die eerste bemenste maanvlucht uit 1968, toen drie NASA-astronauten naar de maan vlogen, en er op 185 kilometer hoogte tien maal omheen cirkelden.

Alleen komt de Orion-capsule deze keer niet in een baan om de maan terecht. Het ruimteschip vliegt er in één ruime bocht omheen, op zo’n 6.500 kilometer afstand van het maanoppervlak. De vier maanreizigers ronden de maan dus maar één keer, een flyby in ruimtevaartjargon. De zwieper die hun ruimteschip daarbij van het zwaartekrachtveld van de maan meekrijgt, is precies genoeg om ze terug te sturen naar de aarde: een free-return trajectory.

Op die manier hoeven de raketmotoren alleen op de heenweg te vuren, legt Glover uit. „De eerste twee minuten en 20 seconden duwen de eerste rakettrap en de boosters [de twee vastebrandstofraketten aan weerszijden van SLS] ons omhoog.” Nadat de boosters opgebruikt zijn en wegvallen, blijft de eerste trap nog zes minuten branden. „En dan zitten we in een baan om de aarde.”

Vervolgens is het de beurt aan de tweede rakettrap, de Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS), die de missie naar een hogere 24-uursbaan om de aarde brengt.

„Daar koppelen we ons los van de ICPS-trap, dan draaien we om en naderen we hem een paar keer, om weer weg te drijven en een aantal manoeuvres uit te voeren”, zegt Glover, die hier als piloot de eerste verantwoordelijkheid voor heeft. „Het zijn oefeningen om erachter te komen hoe de besturing van Orion precies werkt, en om zo het rendez-vous onder de knie te krijgen.” Rendez-vous is het naderen en aankoppelen van twee ruimtevaartuigen, wat belangrijk zal worden op volgende Artemis-vluchten.

Na die vingeroefeningen volgt de trans-lunar injection, waarbij Artemis II op koers naar de maan wordt gezet. Dat gebeurt door het vuren van de raketmotor van de European Service Module (ESM), de ondersteuningsmodule onder de Orion-capsule die niet alleen voortstuwing, maar ook besturing, drink- en koelwater en elektriciteit verzorgt. De module is gebouwd door Airbus, in opdracht van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. De vier zonnepanelen van zeven meter lang zijn gemaakt door de vestiging in Oegstgeest.

Bij het ronden van de maan kunnen de astronauten het hemellichaam zien door vier kleine raampjes in de Orion-capsule. „Waar ik vooral naar uitkijk zijn de beelden”, zegt Kuipers, „ook omdat de camera’s veel beter zijn dan in de jaren zestig.”

Pas op de terugweg, in de buurt van de aarde, zal de ESM-module loskoppelen. Dan schiet de Orion-capsule de dampkring in, met een recordsnelheid van 40.000 kilometer per uur. Daarbij wordt het hitteschild aan de onderkant gloeiend heet, om de rest van de capsule en de mensen daarin te beschermen.

Het was dit hitteschild dat problemen gaf bij de eerste Artemis-missie in 2022, nog zonder astronauten aan boord. Het schild is gemaakt van centimeters dikke blokken van een epoxyhars in een silicamatrix. Tijdens de afdaling wordt het materiaal zo’n 2.700 graden Celsius. Het hitteschild moet die hitte absorberen door gelijkmatig op te branden en af te bladderen, maar na terugkomst bleek dat er plaatselijk grote brokken uitgevallen waren, vermoedelijk doordat er binnen het hitteschild hete gassen waren ontstaan die zich ophoopten. In 2003 verongelukte spaceshuttle Columbia, met zeven astronauten aan boord, tijdens de terugkeer naar de aarde door een beschadigd hitteschild, waarvan de NASA-leiding had kunnen weten.

Mijn leven, het leven van een astronaut, is een opeenvolging van kalmtes en stormen

„We zijn volop bezig met dit probleem”, zei Glover in 2024, „en we blijven ermee bezig tot we echt klaar zijn om te vliegen. Het belangrijkste is dat we een team hebben dat we kunnen vertrouwen.” Aanvankelijk was er veel kritiek op NASA doordat de problemen met het hitteschild pas anderhalf jaar later aan het licht kwamen. Begin januari sprak de nieuwe NASA-directeur Jared Isaacman, aangetreden in december, na een uitgebreide review zijn vertrouwen uit in het hitteschild. In de vluchtplannen is de hoek waaronder de Orion-capsule terugkeert, iets veranderd om de hittebelasting korter te laten duren.

En wat komt er na de vlucht? „Rust”, zegt Glover, „eindelijk. Mijn leven, het leven van een astronaut, is een opeenvolging van kalmtes en stormen, en dat maakt het lastig te voorspellen wat je zult doen over een paar maanden. Maar ik wil ook een goede echtgenoot en vader zijn, en die tijd komt dan.”

Voor al zijn ruimtevaartcollega’s bij NASA is het antwoord ingewikkelder. Deze missie is de tweede vlucht in het Artemis-maanprogramma, dat opnieuw Amerikaanse boots on the moon moet brengen, deze keer met als einddoel een permanente bemenste aanwezigheid in de vorm van een maanbasis.

Volgens de officiële NASA-plannen moet Artemis III, de eerste bemenste maanlanding sinds 1972, in 2028 gelanceerd worden. Maar weinig mensen geloven dat die datum haalbaar is.

Dat heeft alles te maken met de gecompliceerde logistiek. Voor de afdaling naar het oppervlak, in de buurt van de zuidpool van de maan, heeft NASA een versie van Starship besteld, de gigantische herbruikbare raket van Elon Musks ruimtevaartbedrijf SpaceX. Starship is, ondanks elf testvluchten, waarvan vijf succesvol, nog niet operationeel. De 52 meter hoge HLS-versie (dat staat voor Human Landing System), die zelfstandig en rechtstandig op de maan moet landen, is ook nog grotendeels ongetest.

Het plan is dat Starship HLS vóór de bemenste lancering wordt gelanceerd en afgeleverd in een een langgerekte baan om de maan. Pas daarna worden de astronauten gelanceerd met de Orion-capsule, die een rendez-vous uitvoert met HLS. Astronauten stappen over en HLS daalt af naar de maan en landt rechtstandig. Omdat de raket zo hoog is, moeten de astronauten en hun apparatuur daar met een lift afdalen naar het maanoppervlak. „Ik vind het een raar concept, een beetje een Kuifje-raket”, zegt Kuipers. „Hoe kan zo’n lang ding gegarandeerd stabiel landen op de maan? Ook die lift lijkt me nogal onpraktisch.”

Bovendien moet HLS na lancering in een baan om de aarde bijgetankt worden met vloeibaar zuurstof en methaan, voordat hij verder kan. Voor dat bijtanken zijn meer dan tien vluchten nodig van een tankervariant van de Starship, die ook nog ontwikkeld moet worden. „Bijtanken van zulke koude vloeistoffen in de ruimte is nog nooit vertoond”, zegt Kuipers. „Ik denk: dat kan veel simpeler.”

China heeft een plan en werkt daar gestaag aan door. Ik denk eerlijk gezegd niet dat NASA – en wij dus – ze voor zullen zijn

Oorspronkelijk was het plan nóg gecompliceerder. NASA, de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en het Japanse JAXA werken aan Lunar Gateway, een klein ruimtestation dat in een elliptische baan rond de maan geplaatst wordt. Astronauten zouden met Orion aankoppelen en er enkele weken kunnen verblijven. Om af te dalen naar de maan zou HLS ook koppelen aan de Gateway. Verschillende modules voor Gateway zijn nog wel in ontwikkeling, ook in Europa, maar het gebruik is uitgesteld naar Artemis IV en latere vluchten, waarbij ook Europeanen zouden meevliegen.

Maar de planning van die vluchten staat minder duidelijk vast. De focus ligt op de maanlanding, waarmee de VS nadrukkelijk rivaal China vóór willen zijn. Dat land kondigde aan uiterlijk in 2030 Chinese astronauten op het maanoppervlak af te leveren. Met een snelgroeiende ruimtevaartsector en een lange reeks succesvolle onbemenste maanlandingen in het Chang’e-programma, lijkt China daarvoor goede papieren te hebben. Het Chinese maanlandingsplan, dat meer lijkt op NASA’s Apollo-aanpak, is ook eenvoudiger. „China heeft een plan en werkt daar gestaag aan door. Ik denk eerlijk gezegd niet dat NASA – en wij dus – ze voor zullen zijn”, zegt Kuipers.

Dat is niet alleen een prestigekwestie, zoals in de jaren zestig, maar ook een strategische. Kuipers: „We gaan naar de maan om wetenschappelijk onderzoek te doen, maar het is ook een voorbereiding op de bemenste reis naar Mars. En wie weet gaan we er ooit delfstoffen winnen.”

Erg praktisch lijkt dat voorlopig niet: de winning van bijvoorbeeld zeldzame aardmetalen zal extreem veel duurder zijn dan op aarde. Een andere kandidaat-delfstof is water, nodig voor bemenste bases en ook bruikbaar als grondstof voor raketbrandstof. Kuipers: „Je kunt nu zeggen: dat kan niet of het is veel te duur, maar we hebben het over tientallen of misschien wel honderd jaar in de toekomst. Dit is iets van de lange termijn.”

Maar vóórdat het zo ver is, moet je je aanwezigheid vestigen en beschermen, is de redenering, zelfs al is in ruimteverdragen expliciet afgesproken dat niemand delen van hemellichamen kan bezitten. Een ruimtebasis is een eerste stap, het claimen van de omliggende gebied een tweede. Kuipers: „Het imperialisme viert weer hoogtij, het zou me niets verbazen als de VS of China op een dag zeggen: dan is nu de maan van ons.”