Artemis

Artemis 1 – terug naar de Maan

Artemis 1 logo
Artemis 1 logo

In 2022 is het een halve eeuw geleden sinds Apollo astronaut Eugene Cernan in 1972 de laatste voetstappen op de Maan achterliet. Sinds die tijd is er veel veranderd.

In dat jaar werd de eerste draagbare wetenschappelijke rekenmachine getoond; tegenwoordig hebben we meer rekenkracht in onze broekzak dat de computer die de Apollo astronauten veilig naar de Maan en terug loodste.

Nu, eindelijk, staat de mensheid op het punt om de lage aardbaan weer te verlaten. Slechts 24 astronauten hebben die prestatie tot nu toe bereikt, allemaal blanke mannen. Binnenkort zal de eerste vrouwelijke astronaut en astronaut van kleur zich bij de geprezen lijst van maanwandelaars voegen. Het is allemaal te danken aan het Artemis-programma – het plan van de NASA om meer maanoppervlak te verkennen dan ooit tevoren. Omstreeks 2025 zouden we astronauten opnieuw door het maanstof kunnen zien lopen, met de upgrade van korrelige zwart-wit videobeelden die een halve eeuw technologische vooruitgang zal brengen. Een hele nieuwe generatie zou zichzelf kunnen zien als ontluikende ruimtereizigers, geïnspireerd om groots te dromen.

Maar om dit voor elkaar te krijgen is een geheel nieuw lanceersysteem en de nodige oefening vereist.

SPACE LAUNCH SYSTEM

Op zijn vroegst 29 augustus 2022 wordt Artemis 1 gelanceerd – een onbemande testvlucht. Het wordt het eerste gebruik van NASA’s Space Launch System (SLS). Het is een raket die de nieuwe Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (MPCV) op een 380.000 kilometer lange reis naar de Maan zal sturen. Als alles volgens plan verloopt zal Artemis 1 worden gevolgd door een bemande missie – Artemis 2 – in 2024. Artemis 2 zal alles testen in een baan om de Aarde. Daarna is het de beurt aan Artemis 3 die beoogd is om in 2025 in het zuiden van de Maan te landen en er een week te verblijven.

Space Launch System (SLS) op het lanceerplatform
Space Launch System (SLS) op het lanceerplatform op het Kennedy Space Center in Florida. Credit: NASA

Zelfs zonder bemanning zal Artemis 1 een recordbreker zijn. Volgens NASA zal Orion langer in de ruimte blijven dan enig ander ruimteschip voor astronauten ooit heeft gedaan zonder te koppelen aan een ruimtestation en sneller en heter dan ooit tevoren naar de Aarde terugkeren. Maar het zal eerst de Aarde moeten verlaten.

Twee enorme boosters en een kerntrap gevuld met 2,8 miljoen liter brandstof zullen de raket door de atmosfeer van de Aarde stuwen. Eenmaal in de ruimte worden de boosters losgekoppeld en wordt de kerntrap gescheiden van de Orion ruimtesonde. Orion zal dan rond de Aarde draaien terwijl het ruimtevaartuig gebruik maakt van zijn zonnepanelen. Ten slotte zal de Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) afgevuurd worden om Orion uit zijn baan te duwen en op weg te sturen naar de Maan.

Als de ICPS eenmaal is verbruikt heeft deze een andere taak: een reeks kleine satellieten uitzetten die zijn meegelift voor de rit. Ze omvatten o.a. BioSentinel, een missie die gistmonsters buiten een lage aardbaan zal vervoeren. Het idee is om stralingsniveaus en hun effect op levende organismen te bestuderen. Dit kan belangrijke inzichten opleveren om astronauten veilig te houden wanneer ze met Artemis 3 vliegen.

Na scheiding met de ICPS zal Orion worden aangedreven door de Europese Service Module (ESM) die door de ESA is gebouwd. De servicemodule levert ook verbruiksartikelen voor toekomstige bemanning, waaronder water en zuurstof.

Artemis 1 heeft dan wel  een menselijke bemanning aan boord maar de stoel van de commandant zal worden ingenomen door een paspop gekleed in het Orion Crew Survival System – een speciaal pak dat is ontworpen om te helpen beschermen tegen straling. Twee stralingssensoren zullen de stralingsniveaus bewaken.

NASA's "Moonikin" paspop, gekleed in een oranje ruimtepak, zittende in lanceerpositie.
NASA’s “Moonikin” paspop, gekleed in een oranje ruimtepak, zittende in lanceerpositie. NSASA’s Moonkin Campo zal tijdens de Artemis 1-missie, het nieuwe Orion ruimtepak van de NASA dragen tijdens de lancering naar de Maan. Credit: NASA

De paspop wordt vastgebonden maar de gewichtsloze omgeving moet ook worden getest. Dus er vliegt een “Zero Gravity indicator” mee in de vorm van een Snoopy knuffel gekleed in een iconisch oranje NASA-jumpsuit. Het stripfiguurtje heeft een lange associatie met de verkenning van de Maan – de bemanning van Apollo 10 gebruikte Snoopy als bijnaam voor hun maanmodule.

Hoe verluidt de nieuwe Service Module zich tot de maanmodules die Apollo-astronauten naar de Maan stuurden? De voortstuwing is grotendeels hetzelfde, het is heel vergelijkbaar met het Apollo-tijdperk. Toch heeft een halve eeuw technologische vooruitgang andere stappen vooruit gezet. Zo zijn er enorme verbeteringen in zonnecellen geweest, dus dat is waar het ruimtevaartuig het meeste van zijn energie uit zal halen.

Ook de rekenkracht is sterk verbeterd. De Apollo-astronauten vlogen naar de Maan met minder rekenkracht dan in een hedendaagse Iphone. Dat betekende veel handmatige taken voor de bemanning. Deze keer kunnen de krachtige computers van het ruimtevaartuig het meeste werk doen. Er kunnen nu veel complexere operaties worden geprogrammeerd. De bemanning hoeft niet direct in te grijpen in elk detail.

Het Artemis 1 vluchtplan

Artemis 1 zal tussen de 26 en 42 dagen weg zijn. Het duurt 1 tot 2 weken om de Maan te bereiken. Daar zal het ruimtevaartuig dicht naar het oppervlak duiken en de zwaartekrachtstoot die het ontvangt gebruiken om in een zogenaamde “verre retrograde baan” te geraken. Retrograad betekent dat Artemis tegengesteld aan de rotatie van de Maan om de Maan heen zal draaien. Het ruimtevaartuig zal tussen de 6 en 19 dagen in die baan blijven. Daarna zal Artemis opnieuw dicht langs de Maan scheren om zo een zwaartekrachtstoot te krijgen om aan zijn 9 tot 16-daagse reis terug naar de Aarde te beginnen.

Een diagram van de Artemis 1-missie.
Een illustratie van de Artemis 1-missie. Credit: NASA

Bovenop de politiek kwam de coronapandemie. Er zij ook tal van neezeggers – degenen die beweren dat het terugsturen van mensen naar de Maan een verspilling van tijd, geld en middelen is. We hebben het al gedaan, waarom nog een keer? Vooral omdat we al een armada van ruimtesondes hebben gestuurd om zowel de Maan vanuit een baan om de Aarde te scannen als over het maanoppervlak te rijden. Maar voorstanders zeggen dat een astronaut in 6 uur kan doen wat een robot in zes maanden kan. Een mens is duurder ook maar veel efficiënter.

Uiteindelijk wil men meer dan alleen vluchtige bezoeken. NASA wil een permanente basis hebben en iets duurzaams opbouwen voor de lange termijn. Daartoe maakt ook een orbitale buitenpost, Gateway genaamd, deel uit van het Artemis-programma. Lunar Gateway is een soort internationaal ruimtestation maar dan in een baan om de Maan. Een thuis aanzienlijk verder van huis. Dit zou al in november 2024 klaar kunnen zijn en het is de bedoeling dat het 15 jaar meegaat.

De hoop is dat het op tijd klaar zal zijn voor de bemanning van Artemis-3 zodat ze daar aan kunnen meren. Aan boord van gateway verblijven de astronauten in de Habitat and Logistics Outpost (HALO). Er zijn ook extra koppelpoorten voor vrachtschepen ten behoeve van de bevoorrading. Astronauten zouden dan kunnen overstappen naar het Starship Human Landing System (HLS), een maanlander gebaseerd op het bestaande Starship van SpaceX. Als gateway echter niet op tijd klaar is zal de bemanning rechtstreeks naar HLS gaan om te landen op Artemis base Camp.

Aanvankelijk zal het verblijf kort zijn en grotendeels in de lader maar uiteindelijk wil NASA dat astronauten minstens een maand op het maanoppervlak leven in speciaal gebouwde accommodaties. In september 2021 deed NASA een oproep aan bedrijven om voorstellen in te dienen voor de volgende generatie ruimtepakken die Artemis-astronauten zullen dragen tijdens hun geschiedenis schrijvende maanwandelingen.

Artist impressie van Starship op de Maan.
Artist impressie van Starship op de Maan. Credit: SpaceX

Na Artemis 1

Uiteindelijk kan de ruimte tussen de Aarde en de Maan wemelen van ruimtevaartuigen die goederen en astronauten heen en weer vervoeren. Jeff Bezos, oprichter van Amazon en CEO van Blue Origin, heeft gesuggereerd dat de Maan een plaats zou kunnen zijn voor onze zware industrie. Het idee is dat het leefruimte op aarde vrij zou maken en onze atmosfeervervuilende infrastructuur ergens zou brengen waar zelfs geen atmosfeer is.

De Maan is ook een ideale halteplaats voor diepere verkenning van het zonnestelsel. De grootte en schaal van het Space Launch System (SLS) laat zien hoe hard we moeten werken om te ontsnappen aan de zwaartekracht van de Aarde. De zwaartekracht van de Maan, die zes keer zwakker is dan die van de Aarde, is aanzienlijk gemakkelijker te ontvluchten. Er zijn ook enorme hoeveelheden water op de Maan. Omdat water H2O is betekent dit een overvloedige aanwezigheid van zuurstof. In feite heeft de bovenste laag van de Maan alleen al genoeg zuurstof om 8 miljard mensen 100.000 jaar te onderhouden. Vloeibare zuurstof kan ook gebruikt worden als raketbrandstof.

Daarom zal Artemis Base Camp op de zuidpool van de Maan worden gevestigd. We weten al dat er water in overvloed is. Lunar Flashlight, een van de cubesats die meeliften met Artemis-1, zal vanuit een baan om de Maan draaien en met behulp van infraroodlasers de permanent beschaduwde gebieden onderzoeken om de hoeveelheid en de kwaliteit van het water in kaart te brengen.

Het zonlicht op de zuidpool van de Maan is ook gunstig. De zuidpool wordt ongeveer 90 procent van de tijd verlicht, vergeleken met twee weken daglicht en twee weken duisternis op de rest van de Maan. Dat is goed nieuws voor een kolonie aangedreven door zonnepanelen. De combinatie van deze twee factoren, water en zonlicht, kan leiden tot een tijd waarin raketschepen routinematig dicht bij Artemis base Camp tanken en verder reizen naar verder weggelegen oorden zoals mars en de asteroïdengordel.

Volgens NASA hoort het allemaal bij de terugkeer naar waar we vandaan kwamen. Het ijzer in je bloed en het calcium n je botten werd gemaakt in sterren die ze door het heelal schoten toen ze stierven. Uiteindelijk bevonden die atomen zich in levende wezens die ervan droomden tussen de sterren te reizen en die raketschepen bouwden ter grootte van een kathedraal om deze dromen te verwezenlijken. De lancering van Artemis-1 later dit jaar is misschien maar een hele kleine stap maar wel een hele belangrijke. Toekomstige historici kunnen erop terugkijken als het moment waarop de mensheid een gigantische sprong maakte in haar tergkeer naar de Maan. En deze keer zelfs voorgoed.

Eerste publicatie: 28 augustus 2022
Bron: NASA, space.com & anderen