NASA gaat 'groen': het volgende ruimtevaartuig is herbruikbaar

Dit verhaal is bijgewerkt op 14 juni om 10:10 uur EDT.

Sinds de pensionering van de spaceshuttle in 2011, heeft NASA op Russische raketten vertrouwd om zijn astronauten naar de ruimte te lanceren. Maar de Verenigde Staten zijn van plan binnenkort weer een eigen zelfgemaakte ruimteschip te hebben. Riep het Orion Multipurpose Crew Vehicle, het nieuwe voertuig zal in staat zijn om astronauten naar de baan van de aarde, naar de maan, asteroïden en uiteindelijk naar Mars te brengen.

Hoewel het lijkt op de gumdrop-vorm van de Apollo-maangebonden capsules, is het Orion-ruimtevaartuig een geheel nieuwe machine. In tegenstelling tot de oude capsules kan Orion - die in 2014 zijn eerste testvlucht maakte - opnieuw worden gebruikt.

De Orion-capsule bestaat uit drie basisgedeelten: een bemanningsmodule, een servicemodule en een startonderbrekingsysteem. Een krachtige nieuwe raket, het Space Launch System, zal worden gebruikt om Orion de ruimte in te lanceren. Met name het bemanningsmodule-gedeelte kan voor meerdere ruimtevluchten worden gerecycled. [Infographic: The Orion Capsule Explained]

Een ruimtevaartuig herbruikbaar maken is niet eenvoudig. Sinds de eerste maanlandingsmissie van Apollo 11 hebben veel bemande ruimtecapsules een veilige terugkeer naar de aarde bereikt door in de oceaan te landen.

Hoewel oceaanlandingen vanuit een technisch oogpunt eenvoudiger zijn - hoeft de aflopende capsule niet zo lang te vertragen voor een waterinslag, en is er geen behoefte aan airbags of andere dempingstoestellen - oceaanaanvoer is ook duur, omdat het zoute water vaak ruïneert de elektronica van het ruimtevaartuig.

Een opknapbare Orion betekent dat het ruimtevaartuig op de lange termijn goedkoper zal zijn.

Lockheed Martin, NASA's hoofdaannemer van het Orion-project, keek er oorspronkelijk naar om de bemanningsmodule van het vaartuig op het droge te laten landen door het uit te rusten met zware sleepparachutes, achteruitstuwers en airbags. Maar simulaties onthulden dat de benodigde uitrusting ongeveer 1.400 lbs (635 kilogram) extra gewicht aan de bemanningsmodule zou toevoegen, waardoor het schip veel te zwaar zou worden.

Dus voor de eerste paar vluchten, tenminste, de bemanningsmodule van Orion zal water laten landen.

Dit vormt een probleem, omdat Lockheed Martin Orion herbruikbaar maakt door de meerderheid van zijn waardevolle elektronica en computers in de bemannings capsule te plaatsen, het enige deel van Orion dat terugkeert naar de aarde. Dit ontwerp vermindert aanzienlijk de hoeveelheid hardware en software die voor elke vlucht moet worden vervangen, maar laat de vraag: hoe deze waardevolle componenten te beschermen tegen de corrosieve effecten van zout water?

Larry Price, Lockheed Martin's Orion adjunct programmamanager, legde uit dat het ontwerp van Orion de meerderheid van deze elektronica niet alleen in de bemanningsmodule plaatst, maar ook in het onder druk staande deel van de bemanningsmodule waarin de astronauten rijden. Deze kamer is in staat om het vacuüm van de ruimte te weerstaan ​​en zal ook dienen om zoute oceaanwater buiten te houden wanneer het terugkeert naar de aarde.

Apparatuur die zich buiten het onder druk staande gedeelte van de bemanningsmodule moet bevinden, zoals buitensensoren of dockingcamera's, wordt afgedicht om schade door water evenals stof en micrometeurs in de ruimte tot een minimum te beperken.

Een belangrijke uitzondering is het hitteschild van de bemanningsmodule, dat is ontworpen om te worden gebruikt wanneer het vaartuig weer in de atmosfeer van de aarde komt, waardoor de bemanningsmodule wordt beschermd tegen de hitte van terugkeer.

Bovendien zijn alle onderdelen van de Orion zo generiek mogelijk ontworpen, zodat tussen de eerste testvlucht van het vaartuig in 2014 en de geplande Mars-reis in de 2030s het ruimtevaartuig kan worden opgewaardeerd naarmate nieuwe technologieën beschikbaar komen.

"Als het voertuig 30 jaar lang levensvatbaar is, wil je in staat zijn om deze componenten te upgraden wanneer er vooruitgang wordt geboekt," zei Price, waarin wordt uitgelegd dat als een component wordt geüpgraded of niet meer wordt gebruikt, het hele systeem niet hoeft te worden herontworpen.

Hoewel de bemanningsmodule bijna volledig herbruikbaar is, is de servicemodule van Orion een ander verhaal.

Voor de eerste paar vluchten van Orion zal de servicemodule worden losgemaakt net voordat de bemanningsmodule weer in de atmosfeer komt en naar verwachting zal verbranden zodra deze valt.

Maar verderop in de lijn is het misschien ook mogelijk om de servicemodule op te knappen. Prijs sprak hypothetisch over het uitrusten van de servicemodule met sensoren zodat deze in een baan om de aarde kon blijven als een satelliet na het losmaken van de bemanningsmodule. Op deze manier kan het worden bijgevuld met brandstof voor toekomstige missies in de ruimte. Dan kunnen toekomstige bemanningsmodules afzonderlijk worden gelanceerd, om af te spreken met de servicemodule buiten de atmosfeer.