Ruimtehavens kiezen het ruime sop

Ruimtevaartbedrijven hebben de voordelen ontdekt van zeelanceringen. Omgebouwde boorplatforms kunnen de ruimtevaart veiliger en goedkoper maken, en ons over een paar jaar pijlsnel naar New York brengen.

Ruimtevaartbedrijven hebben de voordelen ontdekt van zeelanceringen. Omgebouwde boorplatforms kunnen de ruimtevaart veiliger en goedkoper maken, en ons over een paar jaar pijlsnel naar New York brengen.

Claus Lunau

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.

Zowel ruimtevaartbedrijven als de Chinese staat hebben de voordelen ontdekt van het lanceren van raketten op zee. Raketten kunnen ook landen op de platforms op zee, en dan worden hergebruikt.

Sea Launch boorplatform
© Sea Launch

Sea Launch: Pionier krijgt nieuwe eigenaars

Het internationale consortium Sea Launch heeft meer dan 30 keer een 60 meter lange Zenit-3SL-raket vanaf het Odyssey-platform gelanceerd. Het bedrijf is nu in Russische handen en mogelijk vertrekt de nieuwe Russische raket, Sojoez 7, vanaf de Odyssey.

Lancering vanaf zee
© Tang Ke/AP/Ritzau Scanpix

De Bo 3: Vrachtschip lanceert miniraket

China heeft de 21 m lange raket Chang Zheng-11H ontwikkeld voor lancering vanaf een omgebouwd vrachtschip, de De Bo 3. De raket, die twee satellieten rond de aarde heeft gebracht, wordt met gas in een buis afgevuurd en dan ontstoken.

Starship boorplatform
© Tony Webster

SpaceX: Reus stijgt op van boorplatform

SpaceX bouwt twee boorplatforms op zee om tot lanceerplatforms. Vanaf hier zal het ruimteschip Starship gelanceerd worden met de draagraket Super Heavy. Aan het einde van de missie zal het Starship weer op het platform landen.

Veerboot Jacklyn
© Jess Merrill/Alamy/Imageselect

Blue Origin: Veer wordt landingsplaats

De nieuwe raket van Blue Origin, New Glenn, zal in Florida worden gelanceerd, maar nadat de 57,5 meter lange eerste trap is uitgebrand, zal hij landen op de omgebouwde veerboot Jacklyn. De New Glenn zal eind 2022 zijn eerste vlucht maken.

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.

Raketten in zee

Al in 1962 ontwierp een Amerikaanse lucht- en ruimtevaartingenieur de 150 meter lange raket Sea Dragon, die vanaf zee kon worden gelanceerd. Het project is echter nooit gerealiseerd. Inzet van de maanraket Saturnus V.

© AstroBidules

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.

Een raketlancering vanaf de optimale breedtegraad is goedkoper en er kan een zwaardere lading mee.

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.

Een raketlancering vanaf de grond is het makkelijkst en het goedkoopst. Een lancering van satellieten vanaf een drijvend platform is weliswaar ingewikkeld, maar ook flexibel en veilig.

Starship raket
© SpaceX

Vanaf het land: Transportroute is korter

Veiligheid: Bij lanceringen vanaf het land kunnen de resten van een geëxplodeerde raket neerregenen op bevolkte gebieden, net als oude losgekoppelde rakettrappen.

Efficiëntie: De raket kan niet vanaf het optimale punt op aarde worden gelanceerd, dus is er extra brandstof nodig om satellieten in de juiste banen te brengen.

Logistiek: Als de raket dicht bij het lanceerplatform wordt geassembleerd, is het vervoer (ook van vloeibare raketvloeistof) tot een minimum beperkt.

Kosten: Het is veel goedkoper om een lanceerplatform en controlecentrum op het land te bouwen en exploiteren dan een drijvend platform, waarvoor ook een commandoschip nodig is.

Ruimtehaven
© Twitter/@Kendall_Dirks

Vanaf zee: Raket krijgt meer mee

Veiligheid: Geen risico voor de mens. Als de raket bij de lancering explodeert, wordt alleen het onbemande platform getroffen en vallen de gebruikte rakettrappen in zee.

Efficiëntie: De lancering kan plaatsvinden vanaf de breedtegraad die past bij de omloopbaan van de satelliet. De raket verbruikt minder brandstof en kan dus meer vracht meenemen.

Logistiek: De raket moet uitvaren en op het lanceerplatform worden overgeheveld, of het platform moet naar de haven om de raket op te halen.

Kosten: Er zijn hoge opstartkosten voor het volledig geautomatiseerde lanceerplatform en voor een speciaal commandoschip, dat het controlecentrum omvat.

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.

1674 km/h is de rotatiesnelheid als je op de evenaar staat. Die snelheid geeft raketten een extra zetje.

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.

Raketexplosie

Mislukte lanceringen zoals deze van het Amerikaanse Firefly Aerospace vormen een risico voor mensen en spullen wanneer de raket vanaf de grond vertrekt.

© Reuters/Gene Blevins/Ritzau Scanpix

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.

Verdwaald raketonderdeel

In 2013 stortten brokstukken van een Chinese maanraket neer in twee huizen in een dorp op meer dan 100 kilometer van de lanceerplaats in Midden-China.

© AFP/Ritzau Scanpix

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.

Boorplatform

SpaceX gebruikt al drijvende platforms om het herbruikbare deel van de Falcon 9-raket te laten landen. Maar het ruimtevaartbedrijf bouwt nu drijvende boorplatforms om tot ruimtehavens.

© SpaceX

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.

Als het aan SpaceX ligt, gaan Starships op de verste afstanden vliegtuigen vervangen. Als die via de ruimte vliegen, zal de reistijd naar welke bestemming op aarde dan ook worden teruggebracht tot nog geen uur. Acceleratie en lawaai moeten de passagiers voor lief nemen.

© SpaceX

1. Reis begint met een boottocht

Passagiers worden met een speedboot naar de lanceerplaats in de buurt van een stad gebracht. Het lanceerplatform ligt zo ver in zee dat niemand last heeft van het lanceringslawaai. Elk Starship kan circa 1000 passagiers vervoeren.

© SpaceX

2. Gewichtloosheid is bij de prijs inbegrepen

Na negen minuten is het Starship in de ruimte en bereikt het 27.000 km/h. De motoren gaan uit en de passagiers hebben een prachtig uitzicht en zijn gewichtloos tot ze weer in de atmosfeer komen. Een hitteschild beschermt het Starship tegen oververhitting.

© SpaceX

3. Raketmotor zorgt voor zachte landing

Als de bestemming nadert, gaan de raketmotoren weer aan – nu om het Starship af te remmen, zodat het zachtjes kan landen op een zeeplatform. De passagiers worden aan land gevaren en de raket tankt bij voor een nieuwe reis.

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.

Vlieg naar New York in een half uur

Met een gewone lijnvlucht ben je veel tijd kwijt om van en naar de luchthaven te komen. Zo moeten ruimteschippassagiers de tijd nemen om van en naar drijvende ruimtehavens te reizen. Maar de vlucht zelf verloopt zeer snel, want alle bestemmingen zijn in nog geen uur te bereiken.

LONDEN-NEW YORK
Afstand: 5555 km
Lijndienst: 7 uur 55 min.
Starship: 29 min.

LONDEN-LOS ANGELES
Afstand: 8781 km
Lijndienst: 10 uur 30 min.
Starship: 32 min.

LONDEN-HONGKONG
Afstand: 9648 km
Lijndienst: 11 uur 50 min.
Starship: 34 min.

NEW YORK-LOS ANGELES
Afstand: 3983 km
Lijndienst: 5 uur 25 min.
Starship: 25 min.