En met die eerste vlucht – vooralsnog gepland voor maart 2022 – begint ook het Artemis-programma dat er onder meer op gericht is om de eerste vrouw op de maan te zetten.

In Florida worden momenteel de laatste voorbereidingen getroffen voor een historische lancering en de start van de Artemis I-missie. Tijdens deze onbemande missie zullen NASA’s gloednieuwe raket (het Space Launch System) en ruimtevaartuig (Orion) voor het eerst samen het luchtruim kiezen en zich zelfs kortstondig in een baan om de maan nestelen alvorens weer terug te kregen naar de aarde. “Deze missie zal werkelijk iets doen wat nog nooit is gedaan en ons iets leren wat we nu nog niet weten,” zo stelt missiemanager Mike Sarafin.

De ultieme test
De afgelopen jaren is er keihard aan het Space Launch System en Orion gewerkt. En beiden zijn daarbij afzonderlijk van elkaar uitgebreid getest. Zo werd Orion bijvoorbeeld in 2014 op een Delta IV Heavy-raket gelanceerd. En ook konden we de motoren van de core stage en de boosters van het Space Launch System al een paar keer horen brullen. Maar nog nooit werden het Space Launch System en Orion getest zoals ze bedoeld waren: opeengestapeld, terwijl ze samen het luchtruim kozen. Maar daar komt dit jaar dus verandering in tijdens Artemis-I. Het is de vuurdoop van een raket en ruimtevaartuig waar NASA al zo’n 15 jaar aan werkt en ondertussen reeds tientallen miljarden dollars in heeft gestoken.

Maar dan heb je ook wat. Met het Space Launch System heeft NASA de krachtigste raket ter wereld ontworpen. En met Orion beschikt NASA nu over een ruimtevaartuig dat speciaal ontworpen is om mensen verder dan ooit de ruimte in te laten gaan.

Onbemand, maar spannend
Tijdens de testvlucht gaan er nog geen mensen mee. Maar dat doet weinig af aan de opwinding die met deze missie gepaard gaat. Want niet alleen zien we straks de krachtigste raket ooit het luchtruim kiezen; we zullen er ook getuige van zijn dat Orion – nadat deze langer dan elk ander voor astronauten gebouwd vaartuig zonder tussentijds aan een ruimtestation aan te meren in de ruimte heeft vertoefd – met een veel hogere snelheid dan elk ander ruimtevaartuig terug naar huis zal keren. En daarbij is het natuurlijk – zoals bij elke testvlucht – voortdurend de vraag of alles volgens plan gaat verlopen.

De missie
De spannende testvlucht begint op het Launch Complex 39B van het Kennedy Space Center in Florida. Vanaf dit lanceerplatform stuwt het Space Launch System Orion met ongekende kracht de ruimte in. Zo’n twee minuten na lancering zijn de boosters aan weerszijden van de krachtige raket door hun brandstof heen. Zij worden dan afgestoten. Zo’n acht minuten na de lancering is ook de resterende core stage van de raket leeg. Ook dit deel van de raket wordt vervolgens afgestoten. Maar daarmee zit de taak van het Space Launch System er nog niet op. Net onder Orion bevindt zich namelijk de zogenoemde Interim Cryogenic Propulsion Stage. En deze geeft Orion tijdens de Artemis I-missie eenmaal in de ruimte het duwtje dat deze nodig heeft om de maan te bereiken. En slechts anderhalf uur na lancering zet Orion zo officieel koers richting de maan. Weer een klein half uurtje later maakt ook de Interim Cryogenic Propulsion Stage zich los van Orion, om daarna nog snel 13 cubesats – kleine satellieten – los te laten die onder meer onderzoek gaan doen naar de maan en planetoïden.

Orion vliegt ondertussen door en komt, verder voortgestuwd door een servicemodule, geleverd door de Europese ruimtevaartorganisatie – zo’n vier dagen later bij de maan aan. Orion scheert op zo’n 100 kilometer afstand over het maanoppervlak en gebruikt de zwaartekracht van de maan om zich in een retrograde baan om de maan te nestelen. De sonde blijft zo’n zes dagen in die baan hangen alvorens – opnieuw met behulp van de zwaartekracht van de maan zelf – koers te zetten richting de aarde. Op het moment dat Orion de aardse atmosfeer binnendringt, heeft deze een snelheid van zo’n 11 kilometer per seconde. Ook wordt het ruimtevaartuig blootgesteld aan temperaturen die oplopen tot boven de 2700 graden Celsius. Met een flinke plons zal Orion uiteindelijk voor de Californische kust landen, waarna de capsule op een boot wordt geladen en weer terug naar NASA wordt gebracht. Een grondig onderzoek moet dan uitwijzen of de capsule zonder kleerscheuren uit de missie is gekomen. Daarbij kunnen de onderzoekers natuurlijk ook putten uit de enorme hoeveelheid data die tijdens het verblijf in de ruimte is verzameld. Want alle testjes op aarde zijn natuurlijk heel waardevol, maar hoe de draagraket en capsule zich in de ruimte gedragen, kan maar op één manier met zekerheid worden vastgesteld: door erheen te gaan. En dat maakt de testvlucht van onschatbare waarde.

Op verzoek van NASA levert ESA een servicemodule voor Orion. Deze servicemodule stuwt Orion op grotere afstand van de aarde voort en voorziet de capsule bovendien van elektriciteit. Tijdens latere, bemande missies voorziet de service module de astronauten aan boord tevens van water, zuurstof en een aangename omgevingstemperatuur. Afbeelding: NASA.

En daarna
Zoals de naam al doet vermoeden, blijft het niet bij Artemis-I. De testvlucht maakt – indien succesvol – de weg vrij voor bemande missies naar de maan, waarvan de eerste in 2024 zou moeten plaatsvinden. Tijdens deze Artemis II-missie wordt er opnieuw – maar ditmaal dus met vier astronauten aan boord – om de maan gevlogen. Het is de opmaat naar Artemis-III waarbij enkele astronauten – waaronder voor het eerst ook een vrouw – daadwerkelijk voet op de maan zullen zetten. Deze laatstgenoemde vlucht zou ergens in 2025 moeten plaatsvinden. Oorspronkelijk was het de bedoeling dat de Artemis-III-astronauten tijdens hun vlucht naar de maan een tussenstop zouden maken bij het nog te bouwen Lunar Gateway – een ruimtestation in een baan om de maan – en aldaar over zou stappen op een door SpaceX ontwikkelde maanlander die hen naar de maan zou brengen. Het is echter de vraag of de Lunar Gateway tijdig klaar is en daarom houdt NASA ook rekening met een scenario waarbij de maanlander zich nabij de maan direct aan Orion koppelt, waarna de astronauten ook in afwezigheid van de Lunar Gateway op de lander over kunnen stappen voor het laatste deel van hun reis naar het maanoppervlak.

Giant leap
Uiteindelijk hoopt NASA na Artemis III met behulp van SLS en Orion zeer regelmatig astronauten naar de Gateway te vervoeren. Zij kunnen vanuit dat ruimtestation onderzoek doen en/of afdalen naar het maanoppervlak, waar NASA – samen met andere ruimtevaartorganisaties – een heus basiskamp wil maken waar astronauten tot wel twee maanden aaneengesloten kunnen vertoeven. De kennis en ervaring die op de maan en in de Gateway wordt opgedaan, dient vervolgens weer als voorbereiding voor een volgende ‘giant leap‘: bemande missies naar Mars.

En zo leunt NASA’s visie voor de toekomst van de ruimtevaart sterk op SLS en Orion. En daarmee wordt het tijdens die cruciale testvlucht in maart billenknijpen; de start van een heel nieuw tijdperk in de ruimtevaart hangt ervan af.