Space Launch System – nieuwe raket voor de Maanmissies
NASA’s Space Launch System (SLS) zal mensen buiten het bereik van de zwaartekracht van de Aarde brengen, zich uitstrekkend naar de Maan, Mars en misschien ooit de verre ruimte in. De eerste bestemming is de Maan.
De nieuwe heavy-duty draagraket wordt ’s werelds krachtigste raket die is ontworpen om ongeëvenaarde ladingen de verre ruimte in te vervoeren. In tegenstelling tot elke andere ruimteraket is de SLS gemaakt om mee te evolueren met de voortschrijdende technologie. Het modulaire ontwerp en de verwisselbare onderdelen zorgen ervoor dat het systeem kan meegroeien met nieuwe technologieën en verschillende missiedoelen.
Het lanceervoertuig
De SLS wordt geleverd in een reeks elementen die zullen evolueren en variëren, afhankelijk van of het voertuig een bemanning of vracht vervoert.
De eerste paar iteraties van SLS zullen een paar vaste brandstofboosters bevatten, elk voorzien van vier RS-25 motoren. De meeste motoren die voor elk lanceervoertuig zijn gepland, zijn veteranen uit het spaceshuttle tijdperk die rigoureuze testen hebben ondergaan.
De vier vloeibare brandstofmotoren aan de basis van elke raket, gecombineerd met vaste brandstofboosters, zullen de SLS-raket tijdens zijn 8 minuten durende klim naar de ruimte, in een baan om de Aarde duwen. Net als de motoren stammen de boosters uit het spaceshuttleprogramma maar zijn ze wel aangepast om met de SLS te werken. Naarmate de technologie evolueert worden de vaste brandstofboosters verwisseld door geavanceerdere systemen.
De lange, dunne “raket”-structuur die bekend staat als de kerntrap is meer dan 61 meter hoog en zal bijna 2,8 miljoen liter onderkoelde waterstof en vloeibare zuurstof vervoeren om de motoren mee aan te drijven.
De Orion ruimtecapsule
De Orion ruimtecapsule zal mensen naar de ruimte brengen maar tijdens de eerste testvlucht zullen er geen mensen meegaan. Gebaseerd op meer dan een halve eeuw onderzoek en ontwikkeling is de Orion-module flexibel genoeg om mensen naar verschillende bestemmingen te vervoeren.
De hele ruimtecapsule bevat een bemannings- en een servicemodule, een ruimtevaartadapter om de module aan te sluiten op de krachtige raketten eronder en een nieuw systeem voor het afbreken van de lanceren mocht er een noodsituatie optreden.
Hoewel Orion relatief nieuw is, onderging het ruimtevaartuig rigoureuze testen ter voorbereiding op het vervoeren van mensen weg van de Aarde. Het afbreeksysteem, dat de bemanning de mogelijkheid geeft te ontsnappen als zich tijdens de lancering een noodsituatie voordoet, werd in 2010 met succes getest op de White Sands Missile Range in New Mexico.
Een reeks tests bevestigde dat Orion in staat is om de lancering, afbreking, terugkeer naar de Aarde en de ruimtevlucht in het algemeen te doorstaan. NASA heeft op zee en in het Hydro Impact Basin getest hoe de module het zal doen als hij aan het einde van zijn missie in de oceaan duikt. Ook onderging Orion in 2018 een reeks parachutetests.
De capsule bereikte in december 2014 tijdens een testvlucht van 4,5 uur een lage baan om de Aarde. Deze vlucht werd Exploration Flight Test-1 genoemd.
Een serie missies
In tegenstelling tot eerdere menselijke lanceersystemen is SLS ontworpen om in de loop van de tijd te groeien en te evolueren. Het voertuig bevat meerdere lanceerconfiguraties die vracht en bemanning naar de ruimte kunnen vervoeren. De flexibiliteit van het SLS-systeem stelt ingenieurs in staat om één ontwerp te gebruiken dat ze kunnen aanpassen aan toekomstige missies.
Artemis 1
De eerste Block-1 configuratie is meer dan 98 meter hoog en zal een onbemande Orion naar een stabiele baan voorbij de Maan vervoeren en vervolgens de module weer veilig naar de Aarde terugbrengen. De Artemis 1-missie, voorheen bekend als Exploration Mission-1 (EM-1), zal de SLS in de loop van vier tot zes weken ongeveer 450.000 kilometer van de Aarde zien reizen.
Hoewel de eerste missie geen mensen zal vervoeren zal SLS niet bepaald leeg zijn. Wanneer de raket wordt gelanceerd zal hij meer dan een dozijn cubesats vervoeren. Dit zijn kleine satellieten, vaak niet veel groter dan een pak melk, die zelf gegevens kunnen verzamelen.
De lancering van Artemis 1 staat gepland voor 29 augustus 2022 met uitwijkmogelijkheden naar 5 en 7 september 2022.
Artemis 2
De tweede missie, Artemis 2, zal een vergelijkbare configuratie hebben als die van Artemis 1. Deze keer zal de Orion echter verschillende astronauten voorbij de Maan brengen. vanwege zijn menselijke lading zal de Orion samen met de bovenste trap van de SLS, bekend als de cryogene voortstuwingstrap (ICPS), twee keer rond de Aarde draaien voordat hij op weg gaat naar de Maan (Artemis 1 zal slechts eenmaal rond de Aarde draaien).
Dit is gedaan om ervoor te zorgen dat alle systemen optimaal werken terwijl de bemanning zich nog relatief dicht bij de Aarde bevindt. De bemanning aan boord reist ongeveer 7500 kilometer voorbij de Maan en keert daarna terug naar de Aarde. De verwachting is dat deze missie iets meer dan 10 dagen zal duren.
De lancering van Artemis 2 staat momenteel gepland voor mei 2024.
Artemis 3
Tijdens de Artemis 3-missie moeten er weer, voor het eerst sinds 1972, mensen naar de Maan worden gebracht. In april 2021 kondigde NASA aan dat SpaceX de opdracht heeft gekregen voor de ontwikkeling van een landingssysteem om mensen op de Maan te laten landen en terug te laten keren naar de Orion.
SpaceX ontwikkeld daarvoor zijn Starship-raket. Deze raket moet meer dan 100 ton lading kunnen lanceren. In tegenstelling tot SLS is Starship herbruikbaar en stuurt de raket niet alleen lading de ruimte in maar moet de raket ook weer kunnen landen. Hopelijk zijn NASA en SpaceX op tijd klaar om in 2025 te kunnen lanceren maar NASA heeft al aangegeven dat 2026 een realistischere datum is.
Verschillende configuraties
Block 1B
De volgende reeks missies vereist de SLS Block 1B-configuratie. Deze versie wordt ongeveer 111 meter hoog en is dan langer dan de legendarische Saturnus V-raket die astronauten naar de Maan bracht. Naast het dragen van de Orion kan Block 1B verkenningssystemen meenemen, zoals bijvoorbeeld een kleine bewoonbare module voor in de ruimte.
Deze tweede generatie van de SLS zal het werkpaard zijn tijdens de testfases om mensen naar Mars te brengen. De raket zal bemannings- en verkenningssystemen tienduizenden kilometers voorbij de Maan vervoeren om nieuwe mogelijkheden te demonstreren die NASA in staat moeten gaan stellen om vervolgens naar Mars te kunnen gaan.
Of de module kan worden verwisseld voor een configuratie met nuttige lading die grotere verkenningssystemen of wetenschappelijke ruimtevaartuigen kan vervoeren in plaats van mensen. SLS moet dus veel breder inzetbaar zijn dan alleen hert vervoer van mensen.
Voor missies naar de buitenplaneten zou SLS het bijvoorbeeld mogelijk kunnen maken om dingen te doen die momenteel niet mogelijk zijn, zoals het sturen van grotere wetenschappelijke ruimtevaartuigen met meer instrumenten naar verre bestemmingen waarbij de reistijd aanzienlijk kan worden verkort.
Dit zou bijvoorbeeld een missie naar de ijsmaan Europa van Jupiter kunnen zijn. Bij gebruik van de SLS zou de reistijd van de in aanbouw zijnde Europa Clipper-missie van de NASA met de helft kunnen worden verkort.
Block 2
Pas nadat astronauten verschillende missies naar de Maan hebben uitgevoerd zal NASA overwegen om de Block 2-configuratie te gebruiken als primair transportmiddel voor een bemande missie naar Mars. De meest geavanceerde SLS-configuratie zal dan meer dan 111 meter hoog zijn.
Een dergelijke configuratie maakt het dat sommige missies veel sneller en gemakkelijker uitgevoerd kunnen worden. Een missie naar Mars om daar materiaal op te halen zou bijvoorbeeld met één raket uitgevoerd kunnen worden in plaats van drie. Maar voor andere bestemmingen kan SLS dingen doen waar men voorheen alleen maar van kon dromen, zoals bijvoorbeeld het verzamelen van materiaal van de geisers van de Saturnusmaan Enceladus.
Eerste publicatie: 28 augustus 2023
Bron: NASA, spae.com & anderen
