Zal menselijke ruimtevaart ooit echt veilig zijn?

De gevaren van de menselijke ruimtevlucht zullen de komende week op de hoofden van veel mensen afgaan als NASA en de natie drie ruimtetragedies herdenken.

Vijfentwintig jaar geleden, op vrijdag (28 januari), brak de spaceshuttle Challenger minder dan twee minuten na de lancering uit en doodde alle zeven astronauten aan boord. Op 1 februari 2003 ging de shuttle Columbia en haar bemanning van zeven astronauten verloren tijdens re-entry in de atmosfeer van de aarde. En op 27 januari 1967 doodde een vuur tijdens een grondtest drie astronauten die zich opmaakten voor de Apollo I-missie.

Deze ongelukken versterken het idee dat het sturen van mensen naar de ruimte een inherent riskante onderneming is, en zal nog geruime tijd riskant blijven, zeggen experts. Veel factoren spannen samen om dit zo te maken, inclusief de extreme energieën die nodig zijn om de baan van de aarde te bereiken en de ongastvrije omgeving van de ruimte.

"We moeten toegeven dat dit gevaarlijke dingen zijn, en we moeten het op die manier behandelen," vertelde Bryan O'Connor, hoofd van het NASA-bureau voor veiligheid en missie-assurance, aan ProfoundSpace.org. "Het is de moeite waard om te doen, als we een goede missie hebben, maar we kunnen het risico ervan niet ondermijnen." [Infographic: The Dangers of Human Spaceflight]

Menselijke ruimtevlucht: naar de cijfers

NASA heeft 132 bemande shuttle-missies gelanceerd in de 30 jaar van het Space Shuttle-programma. Het bureau heeft er twee verloren - Challenger en Columbia.

Rusland's Sojoez-programma heeft een vergelijkbaar percentage mislukkingen, met twee dodelijke ongevallen in iets meer dan 100 bemande missies - hoewel Sojoez in bijna 40 jaar geen dodelijk ongeval heeft gehad.

De shuttle- en Sojoez-risico's bevinden zich dus in dezelfde marge als de kansen om dood te gaan tijdens een poging de Mount Everest te beklimmen. Van 1922 tot 2006, eindigde een op de 49 mensen die de klim op zich namen dood, zei O'Connor.

Het risico neemt een geheel nieuw perspectief in vergelijking met de veiligheid van de commerciële luchtvaart. In 2010 hebben Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen geen enkel dodelijk ongeval gehad, ondanks dat ze meer dan 10 miljoen keer de lucht in zijn gegaan en ongeveer 700 miljoen passagiers hebben vervoerd.

De problemen

Het vergelijken van een door een raket aangedreven trip naar laaggelegen baan om de aarde met een rode ogen van San Francisco naar Los Angeles is echter niet echt eerlijk - het zijn twee totaal verschillende beesten.

Het krijgen van de ruimte vereist van oudsher enorme hoeveelheden energie, wat gevaarlijk kan zijn om te produceren. De ruimtevaartomgeving zelf legt andere uitdagingen op voor een ruimteschip en haar bemanning, zoals hoge niveaus van straling en snel bewegend baanafval.

En teruggaan naar de relatief vriendelijke grenzen van de Aarde is niet gemakkelijk, omdat re-entry extreme temperaturen genereert die door de buitenkant van een ruimtevaartuig kunnen branden.

"Mensen lanceren in de ruimte is niet eenvoudig," vertelde Bob Doremus, manager van veiligheid voor het shuttleprogramma van NASA, aan ProfoundSpace.org. "En dat hebben we in de loop van de tijd geleerd door een aantal zeer moeilijke lessen in het shuttle-programma."

Oefenen, oefenen, oefenen

Een belangrijke reden waarom menselijke ruimtevluchten zo risicovol zijn, is dat het zo duur is, aldus O'Connor.

In de luchtvaartwereld is het gebruikelijk om een ​​paar duizend keer een nieuw vliegtuig te testen, om er zeker van te zijn dat alles naar behoren werkt en alle knikken worden opgelost, zei O'Connor. Maar kostenkwesties maken dergelijke uitgebreide vluchttests vrijwel onmogelijk voor ruimteschepen, voegde hij eraan toe.

"In ruimtevluchten is het zo duur dat we onze missies heel vroeg in de ontwikkelingsfase beginnen te vliegen", aldus O'Connor. "We bewijzen ons systeem terwijl we onze missie vervullen, we hebben niet de luxe om die in serie te doen."

Dat geldt voor de spaceshuttle, die in 1981 voor het eerst mensen de ruimte instuurde en die later dit jaar met pensioen gaat.

"Ik geloof dat de shuttle nog steeds in een flight-testomgeving verkeert", aldus O'Connor. "Het is niet echt operationeel en zal dat waarschijnlijk nooit zijn, ook al hebben we het nog 10 tot 15 jaar overleefd."

Ook in de opkomende private ruimtevaartsector zijn vluchttests van groot belang, volgens Virgin Galactic CEO en president George Whitesides. Virgin Galactic is van plan binnenkort commerciële toeristische uitstapjes naar suborbital te lanceren, misschien in het volgende jaar of zo.

De doelstellingen van Virgin Galactic verschillen nogal van die van NASA, dus de veiligheidskwesties en -visies van de twee entiteiten zijn niet direct vergelijkbaar. Maar het belang van de praktijk is een gemeenschappelijke band.

"Het beste is om te vliegen," vertelde Whitesides aan ProfoundSpace.org. "Je kunt zoveel modellen draaien als je wilt, en na verloop van tijd zullen die modellen steeds verfijnder worden, maar uiteindelijk vliegt het een echt voertuig dat het belangrijkste is om de veiligheid van het systeem te verbeteren. "

De veiligheid zal in de loop van de tijd verbeteren

Net als de luchtvaart zal de menselijke ruimtevlucht veiliger en veiliger worden naarmate de jaren verstrijken en de kennis groeit, aldus experts.

"Hoewel het altijd vrij riskant zal zijn, zal het risico afnemen met de ervaring", zegt John Logsdon, een expert op het gebied van ruimtevaart en hoogleraar emeritus aan de George Washington University in Washington, D.C.

Technologische vooruitgang zou ook moeten helpen, zei O'Connor, opmerkend dat voortstuwingssystemen betrouwbaarder kunnen worden en structuren die beter bestand zijn tegen de extreme belastingen die ruimtevaart met zich meebrengt.

Andere veiligheidsdoorbraken zouden kunnen komen in innovatief ruimtevaartuig of missiedesign, vooral als dit ontwerp de nadruk legt op eenvoud, volgens Logsdon. Het idee is dat hoe minder complex een ruimteschip of raket is, des te minder dingen ermee kunnen misgaan.

"Het beste pad om het risico te verkleinen, is om een ​​eenvoudig systeem te hebben", vertelde Logsdon aan ProfoundSpace.org.

Whitesides was het ermee eens dat eenvoud de sleutel is. Eenvoud is een hoofddoelstelling van Scaled Composites, het Californische bedrijf dat SpaceShipTwo van Virgin Galactic heeft gebouwd, voegde hij eraan toe.

"Ik weet niet of ik het een simpel voertuig zou noemen, het is tenslotte een ruimteschip", zei Whitesides. "Maar het is zo eenvoudig als het kan zijn om het gestelde doel te bereiken."

Het missieontwerp van Virgin Galactic draagt ​​ook bij aan het maximaliseren van de veiligheid, voegde hij eraan toe. SpaceShipTwo vuurt geen raket af om de ruimte in te gaan tot hij 50.000 voet hoger in de atmosfeer is, naar die hoogte gedragen door een moederschip. En het ruimteschip landt op een catwalk, in zweefvliegtuigstijl.

"Die eerste en laatste 50.000 voet worden behandeld door middel van in essentie gevestigde luchtvaarttechnologie," zei Whitesides.

Het laten gebeuren

Whitesides sprak zijn vertrouwen uit dat, gegeven een paar decennia, de menselijke ruimtevlucht net zo veilig kan zijn als vele andere vervoerswijzen. Maar om daar te komen, zal een proces zijn, zei hij.

Dat proces is aan de gang, en sinds Yuri Gagarin de eerste mens in de ruimte werd in 1961. En het wordt bevorderd door de ongeveer 400 mensen die al deposito's hebben neergezet voor vluchten op SpaceShipTwo, zei Whitesides.

"Deze mensen zijn degenen die intensiveren en zeggen: 'Ik ben bereid mijn geld neer te leggen, ik ben bereid om met de voertuigen te vliegen die we nu hebben' ', zei Whitesides. "Het is duidelijk onze verantwoordelijkheid om die voertuigen zo veilig mogelijk te maken."

Menselijke ruimtevaart op dit moment kan gepaard gaan met risico's, maar de potentiële voordelen - het verkennen van het zonnestelsel en mogelijk het vaststellen van buitenposten op andere werelden - zijn het voor veel mensen waard.

Het belangrijkste is om dat risico niet te onderstrepen, maar eerder om het te waarderen, te bestuderen en te werken om het zoveel mogelijk te minimaliseren, zeiden experts.

"Als je een risico neemt met je ogen open en je begrijpt het, dan kun je echt verder gaan," zei Doremus.