Ruimtehavens kiezen het ruime sop

Een 120 meter lange raket stijgt op. Het lawaai van de 29 grote motoren is oorverdovend. Op 4 kilometer van het lanceerplatform is het geluidsniveau zelfs zo hoog dat het gehoorschade veroorzaakt.

Maar niemand is zo dichtbij, want de lancering vindt ver op zee plaats. De enorme raket schiet omhoog vanaf een drijvend lanceerplatform. Alleen de bemanning van een escorteschip 10 kilometer verderop hoort het geluid als gerommel in de verte.

Zo wil het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf SpaceX in de toekomst zijn Starship en andere raketten lanceren, en het wegnemen van het lawaai is niet het enige voordeel van het verplaatsen van het lanceerplatform van land naar zee.

Met meer veiligheid, de mogelijkheid van een zwaardere lading en minder bureaucratie in het vooruitzicht zullen er in de toekomst mogelijk veel meer satellieten en wetenschappelijke ruimtesondes vanaf drijvende platforms worden gelanceerd. Er zijn al ruimtevaartbedrijven die raketten afvuren vanaf omgebouwde schepen en boorplatforms, of dit van plan zijn.

In de iets verdere toekomst kunnen raketvluchten vanuit drijvende ruimtehavens zelfs lijnvluchten naar verre bestemmingen vervangen.

Sea Launch wijst de weg

Het idee van raketlanceringen vanaf zee speelde al in de begindagen van het ruimtetijdperk. In 1962 stelde de Amerikaanse baanbrekende raketbouwer Robert Truax een kolossale raket voor, de Sea Dragon, die vanaf zee zou worden gelanceerd.

De Sea Dragon moest zo groot worden – 150 meter lang en 23 meter in diameter – dat hij in één keer een heel ruimtestation de ruimte in kon tillen. De raket zou op een scheepswerf worden gebouwd, ongeveer zoals een onderzeeër, en moest zonder lanceerplatform kunnen werken. Hij zou gewoon met de neus omhoog drijven en vanaf de oceaan vertrekken.

Het ontwerp was vrij simpel, maar alleen al de omvang maakte het project wel heel ambitieus. De technische uitdagingen waren te groot en de Sea Dragon is nooit verder gekomen dan de tekentafel.

Maar in de tweede helft van de jaren 1990 blies het internationale Sea Launch-consortium het idee nieuw leven in, en van 1999 tot 2014 werden 32 succesvolle lanceringen uitgevoerd vanaf de evenaar midden in de Stille Oceaan.

De 60 meter lange Zenit-3SL-raketten werden gelanceerd vanaf een omgebouwd boorplatform, Odyssey genaamd, en brachten communicatiesatellieten in een geostationaire baan rond de aarde.

De raketten werden gebouwd door een Russisch, een Oekraïens en een Amerikaans bedrijf, terwijl het Noorse Kværner het lanceerplatform en het commandoschip Sea Launch Commander leverde, waar de raketten werden geassembleerd en de lanceringen werden gestart en gecontroleerd.

De Russische luchtvaartmaatschappij S7 heeft Sea Launch overgenomen, en de Odyssey en Sea Launch Commander bevinden zich in scheepswerven in Zuidoost-Rusland. S7 en het Russische agentschap Roskosmos onderzoeken momenteel of de Odyssey kan worden gebruikt voor de lancering van de Sojoez 7. Deze raket is in ontwikkeling en kan in 2024 klaar zijn.

Wat de toekomst ook brengt, Sea Launch heeft de weg gewezen voor lanceringen op zee. Met name China en ’s werelds grootste en meest succesvolle particuliere ruimtevaartonderneming SpaceX haken hierbij aan, omdat er geld kan worden bespaard door satellieten vanaf precies de juiste breedtegraad te lanceren.

Het maakt veel uit waarvandaan raketten worden afgevuurd, en snelheid is cruciaal. Om bijvoorbeeld een paar honderd kilometer boven het aardoppervlak in een baan om de aarde te blijven, is er een snelheid van meer dan 27.000 km/h nodig – en de draaiing van de aarde kan daarbij helpen.

Aardrotatie helpt een handje

We merken het niet, maar we vliegen razendsnel in het rond – in onze contreien met zo’n 930 km/h. Op de evenaar ben je het verst verwijderd van de draaiingsas van de aarde en leg je de grootste afstand af in de 24 uur die de aarde nodig heeft om rond zichzelf te draaien. Daar is je snelheid circa 1674 km/h – door gewoon op de grond te staan terwijl de aardbol ronddraait.

Een raket die vanaf de evenaar wordt gelanceerd, heeft deze snelheid al bereikt voordat de raketmotoren aan gaan. Hij moet dan wel in de draairichting van de aarde vertrekken – daarom zijn bijna alle lanceringen naar het oosten gericht.

De voordelen van lanceringen vanaf de evenaar zijn het grootst als een ruimteschip lange afstanden in het zonnestelsel gaat afleggen en een maximale beginsnelheid nodig heeft, of als een satelliet boven de evenaar naar een baan om de aarde gaat.

Veel satellieten voor onder meer tv-uitzendingen en meteorologie draaien in een geostationaire baan om de aarde, en veel andere in een lage baan boven de evenaar of vlak daarbij. En dan is het goed om dicht bij de evenaar te vertrekken, want doordat de aardrotatie de raket een zetje geeft, kan deze een zwaardere lading meenemen.

Vallende raketten zijn dodelijk

De mogelijkheid om de lanceerplaats te kiezen die past bij de baan van de satelliet is slechts één reden waarom zwevende, mobiele platforms in trek zijn. Ook de veiligheid bij de lancering is belangrijk. Als de raket tijdens een lancering op zee ontploft, wordt alleen het onbemande drijvende platform getroffen.

Bij lanceringen vanaf het land kunnen oude rakettrappen ook een probleem zijn. Als de onderste trap is opgebrand, laat hij los en valt hij op aarde.

Dit is met name een risico in China, dat veel raketten heeft gelanceerd vanaf ruimtehavens ver landinwaarts. Meermaals zijn onderdelen van raketten in dorpen neergestort, waarbij mensen in gevaar kwamen. Helemaal mis ging het in 1996, toen een Chang Zheng 3B-raket ontspoorde en er ten minste zes dorpelingen omkwamen.

Het is dan ook niet zo raar dat China nu experimenteert met lanceringen op zee. De eerste zeelancering van een vrij kleine raket, de Chang Zheng-11H, vond plaats in juni 2019, en later volgden er nog een paar.

In de kuststad Haiyang bouwen de Chinezen een raketbasis waar raketten voor het drijvende platform zullen worden geassembleerd en getest.

Boorplatforms zijn ideaal

Aanvankelijk kunnen de Chinezen toe met een omgebouwd vrachtschip als lanceerplatform, maar voor grotere raketten is een groter en veel stabieler oppervlak nodig. Daarom heeft SpaceX twee drijvende boorplatforms gekocht, die nu worden omgebouwd tot ruimtehavens.

Halfafzinkbare boorplatforms, die zelf varen of moeten worden gesleept, zijn heel stabiel. Ze rusten op poten die onder water door grote pontons worden ondersteund. Dankzij het ontwerp blijft het platform stabiel in het water, zelfs bij zeer ruw weer met metershoge golven.

SpaceX heeft al een vloot van volautomatische aken of droneschepen waarop de eerste trap van de raket Falcon 9 kan landen. Zo kan de raket worden hergebruikt in plaats van in zee te vallen en daar te blijven.

De grote platforms zullen worden gebruikt voor zowel lanceringen als landingen van de enorme Starship-raket, die SpaceX volop aan het testen is.

Maar voordat lanceringen op zee in zicht komen, zal het Starship zijn waarde eerst moeten bewijzen met lanceringen vanaf de grond.

SpaceX heeft grote ambities voor de vluchten. Als na vele lanceringen blijkt dat het Starship veilig is, zal de raket niet alleen worden gebruikt voor de lancering van satellieten, maar ook voor bemande ruimtevluchten.

En SpaceX heeft plannen om het Starship op termijn in te zetten bij het personenvervoer over lange afstanden met 25 keer de geluidssnelheid. Dit als een snelle aanvulling op intercontinentale vliegreizen.

SpaceX heeft een visie van lanceerplatforms in zee bij alle grote steden op aarde, waardoor een reis van Londen naar Sydney nog geen uur duurt. Dit scenario kan alleen werkelijkheid worden als raketten net zo veilig worden als vliegtuigen, en goede oordopjes voor de passagiers zullen geen overbodige luxe zijn.

Dagelijkse vluchten via de ruimte naar een vakantiebestemming aan de andere kant van de aardbol – het is nog wel even toekomstmuziek, maar raketlanceringen vanaf zee zijn nu al niet meer weg te denken.