Naziwapen bracht de mens naar de maan

Een paar dagen later vindt een van de grootste gebeurtenissen in de geschiedenis plaats: Neil Armstrong zet voet op de maan.

De man achter de uitvinding is Wernher von Braun. En zonder hem en het wapenprogramma van nazi-Duitsland zou de raket er nooit zijn gekomen.

Nazi’s wreken zich

Van kinds af aan experimenteerde Wernher von Braun met raketten en droomde hij dat de mens ooit de ruimte zou veroveren en de maan zou bereiken, of misschien zelfs Mars.

In de hel van de Tweede Wereldoorlog in 1942 dringt zich echter een heel andere agenda op voor de Duitse raketingenieur: Von Braun ontwikkelt een gloednieuwe raket, V2, een krachtig wapen van 14 meter hoog dat de loop van de oorlog moet bepalen en het Derde Rijk aan de overwinning moet helpen.

Vanaf het dak van de raketmontagehal in Peenemünde aan de Duitse Oostzeekust kijkt Von Braun op 3 oktober 1942 toe hoe zijn zwart-witte raket brullend de lucht in schiet.

Eerdere pogingen met de uitvinding zijn geflopt, maar deze keer is anders: na 25 seconden raast het bijna 13 ton wegende wapen als eerste object ooit door de geluidsbarrière en vervaagt het als een gloeiende vlek aan de horizon.

Met bijna 5000 km/h – vierenhalf keer zo snel als het geluid – klimt de V2 naar 85 kilometer hoogte, waar hij als eerste raket ooit op de deur naar de ruimte klopt. Na een vlucht van 190 kilometer plonst de V2 zoals gepland in de Oostzee.

‘Dit is de eerste dag van een nieuw tijdperk – het tijdperk van de ruimtevaart,’ zegt Walter Dornberger, hoofd ontwikkeling raketwapens van het Duitse leger.

Pionier voor schut gezet

Technologisch gezien is de langeafstandsraket van Von Braun een sensationele innovatie.

Tot die tijd vlogen raketten op vaste brandstof in de vorm van buskruit, dat allerlei nadelen heeft: het is zwaar en heeft zuurstof uit de atmosfeer nodig om te ontbranden – en vervolgens kan het niet worden gedoofd. Het brandt totdat het op is.

Maar Von Braun heeft zich laten inspireren door de Amerikaanse natuurkundige Robert Goddard, die in de jaren 1920 een raket met vloeibare brandstof ontwikkelde.

Op 16 maart 1926 lanceert Goddard zijn baanbrekende raket, Nell. Deze wordt aangedreven door benzine en vloeibare zuurstof, blijft slechts 2,5 seconden in de lucht en komt niet hoger dan 13 meter. Maar de 67 meter lange vlucht met een snelheid van circa 96 km/h bewijst dat vloeibare brandstof geschikt is voor raketten.

In een proefschrift levert Goddard bewijs dat een raketmotor kan werken in het luchtledige, en hij berekent zelfs de waarden voor de prestaties van een raketmotor met diverse vloeibare brandstoffen.

In wetenschappelijke kringen wordt hij belachelijk gemaakt, maar in Duitsland vindt Goddard, die later bekend zal worden als de vader van de moderne rakettechnologie, een verwant in de pionier Hermann Oberth.

Net als Goddard experimenteert Oberth met raketten met vloeibare brandstof en zelfs meerdere trappen, die kunnen worden afgeworpen zodra ze zijn opgebrand. Zo hoeft de raket geen kostbare energie te spenderen aan het meezeulen van lege brandstoftanks tijdens de reis.

Het idee van meertrapsraketten doemde ook op bij andere pioniers: Goddard nam in 1914 patent op een meertrapsraket en de Rus Konstantin Tsiolkovski theoretiseerde over wat hij een ‘rakettrein’ noemt.

‘Je kunt zulke krachtige raketten bouwen dat ze een mens de ruimte in kunnen brengen,’ voorspelt Oberth.

In juli 1930 boekt Oberth eindelijk succes: in zijn laboratorium test hij een raketmotor met vloeibare brandstof, de zogeheten Kegeldüse, die bestaat uit een kegelvormige verbrandingskamer van staal.

De motor brandt 90 seconden, genereert een stuwkracht van 7 kilo en toont het potentieel van raketten met vloeibare brandstof. Oberth krijgt assistentie van een jonge techniekstudent, de 18-jarige Wernher von Braun. Als een spons zuigt de jongeman de kennis over raketten op, en later wordt hij de hoofdontwikkelaar van de V2-raket.

Pomp injecteert brandstof

De V2-raket van Wernher von Braun lijdt aan allerlei kinderziektes, maar in de herfst van 1944 zijn de meeste verholpen. Daarmee hebben de Duitsers de tot dan toe beste raket ooit gemaakt.

En de raketingenieur heeft nog meer in zijn mars: het was een enorme uitdaging om de brandstof snel genoeg in de verbrandingskamer te krijgen om de bijna 13 ton zware raket op te tillen, maar Von Braun lost het probleem op met een turbopomp. Die injecteert brandstof en vloeibare zuurstof in de kamer met wel 125 liter per seconde, wat resulteert in een ongekende stuwkracht van 25 ton.

Met een nieuwe techniek die nu nog steeds in zwang is, rust Von Brauns team de V2 uit met een controlesysteem met gyroscopen en versnellingsmeters.

Het systeem stabiliseert de raket bij supersonische snelheden en houdt hem op koers. Ook kan het systeem de snelheid volgen, zodat de raket de motor op het juiste moment uitschakelt om het doel te bereiken.

Shock leidt tot maanambitie

Niemand twijfelt aan de leiderspositie van de Duitsers in de ontwikkeling van raketten, dus na de oorlog plunderen de overwinnaars het naziraketprogramma.

De Russen krijgen een paar kant-en-klare V2-raketten in handen, plus gedetailleerde aantekeningen en schetsen, maar de Amerikanen scoren de grootste trofee: ’s werelds beste raketingenieur, Wernher von Braun, die zich met zijn team overgeeft aan de VS.

Tijdens de Koude Oorlog breekt een heftige ruimterace uit tussen de VS en de Sovjet-Unie, en de Russen winnen: op de ruïnes van het V2-programma ontwikkelt hoofdontwerper Sergej Koroljov de R-7-raket, die op 4 oktober 1957 de Russen de ruimte in brengt met de lancering van ’s werelds eerste satelliet, Spoetnik.

Als reactie op de schok van de Spoetnik richten de VS in juli 1958 het ruimteagentschap NASA op.

Wernher von Braun krijgt de taak om een krachtige raket te ontwikkelen voor bemande ruimtevluchten. Zijn jongensdroom komt uit: eindelijk is de naaste buur van de aarde binnen bereik, en in 1967 is de Saturnus V-raket klaar.

Zijn voorganger, de V2, valt in het niet bij zo’n krachtpatser.

Volgetankt weegt de 111 meter hoge Saturnus V 2,8 miljoen kilo, evenveel als 400 olifanten. Om zo’n gevaarte op te tillen ontwierpen Von Braun en zijn team de raket in drie trappen, elk met hun eigen motoren en brandstoftanks.

Zodra een trap is opgebrand, wordt deze afgeworpen, waarna een kleinere trap het overneemt en de lichtere raket nog meer versnelt – in lijn met de ideeën van Oberth, Goddard en Tsiolkovski.

De eerste en grootste trap van de raket, die de reus van het platform moet krijgen, heeft vijf Rocketdyne F-1-motoren, de grootste ooit, aangedreven door een mengsel van vloeibare zuurstof en kerosine. De tweede trap telt vijf kleinere motoren van het type J-2, aangedreven door vloeibare waterstof en zuurstof. En de derde trap – ontworpen om de Apollo-capsule naar de maan te brengen – heeft slechts één motor.

Armstrong zet voet op de maan

‘Zes, vijf, vier, drie, twee, een, nul. Alle motoren draaien. Liftoff.’

Op 16 juli 1969 om 09.32 uur schiet de Saturnus V – met op de top het Apollo 11 ruimteschip – weg vanuit het Kennedy Space Center. Slechts vier dagen later, op zondag 20 juli, zakt de Apollo-landingsmodule Eagle zachtjes in het maanstof.

Niet lang daarna zien Von Braun – en de rest van de wereld – op tv hoe Neil Armstrong zijn linkervoet op de kale bodem plant. Een gigantische stap voor de mens, en zeker voor Von Braun: 27 jaar nadat de V2 als de eerste raket de drempel van de ruimte bereikte, heeft het ‘kind’ Saturnus V de mens naar een compleet andere wereld gestuurd.

De koning van de raketten maakt 13 keer een lange vlucht. De laatste keer is in mei 1973, wanneer de Saturnus V het eerste ruimtestation van de VS, Skylab, rond de aarde stuurt. Maar NASA werkt aan een nieuwe superraket, Space Launch System (SLS): een verbeterde versie van de Saturnus V en dus nog een nakomeling van de V2.

Saturnus vindt zijn meerdere

De circa 111 meter hoge en 2,7 miljoen kilo zware SLS wordt de krachtigste raket ooit en is de ruggengraat van NASA’s komende maanprogramma Artemis.

Als de SLS volgens de planning in november 2021 wegraast vanaf de plaats waar alle ruimteavonturen van NASA zijn begonnen – Kennedy Space Center – heeft hij een stuwkracht van 39 miljoen Newton, 15 procent meer dan de Saturnus V.

Tijdens de testvlucht neemt de SLS een onbemande Orion-capsule mee. Bij de eerste landing op de maan sinds december 1972 zal dit ruimtevaartuig er in 2024 twee astronauten afleveren, een vrouw en een man. Halverwege de jaren 2030 zal de SLS de grote sprong wagen en astronauten op de eerste odyssee van de mens naar Mars brengen.

Of het schema klopt, is onbekend: de SLS zit er al tien jaar aan te komen, maar loopt steeds vertraging op. Een test van de vier hoofdmotoren op 16 januari 2021 verliep bijvoorbeeld niet helemaal volgens plan. Na 67,2 seconden vielen de motoren uit, terwijl de test acht minuten had moeten duren. Volgens NASA zat er een storing in het hydraulische systeem.

Dergelijke vertragingen zijn echter niet voor het eerst. De Saturnus V zou oorspronkelijk in 1965 gelanceerd worden, maar het duurde tot november 1967 voordat de raket vertrok tijdens de eerste onbemande Apollo-lancering.

Het uitstel was uiteraard al lang vergeten en vergeven toen de koning van de raketten zo’n anderhalf jaar later de mens een heel nieuw tijdperk in schoot.

Zo brachten de nazi’s in de jaren 1930 en 1940 een revolutie teweeg in de raketwetenschap: