Waarom is het succesvol bergen van raketten een belangrijke stap voorwaarts voor de mensheid?

Het moment waarop de Super Heavy-booster wordt heroverd. ( Video : SpaceX)

SpaceX lanceerde op 13 oktober om 8:25 uur ET voor de vijfde keer zijn 400 voet hoge Starship-raket vanaf Starbase in Zuid-Texas en heroverde vervolgens de Super Heavy eerste trap nadat deze succesvol was geland.

Ongeveer zeven minuten na de lancering landde de Super Heavy-booster van SpaceX nauwkeurig en bleef in de buurt van de Mechazilla-lanceertoren hangen, terwijl de toren met metalen armen werd vastgehouden.

" Dit is een historische dag voor de techniek ", zei Kate Tice, manager Engineering Quality Systems bij SpaceX, tijdens live commentaar terwijl SpaceX-medewerkers achter haar juichten op het hoofdkantoor in Hawthorne, Californië. " Dit is waanzinnig! In één keer hebben we de Super Heavy-booster met succes terug in de lanceertoren weten te krijgen ."

De scène waarin de Mechazilla-arm met succes de Super Heavy-booster verovert. (Foto: SpaceX)

Toen de 71 meter hoge Super Heavy-booster zich op een hoogte van 65 kilometer boven de aarde losmaakte, zette de bovenste trap van de raket zijn opmars voort tot een hoogte van bijna 145 kilometer, waarbij hij met een snelheid van 27.000 kilometer per uur rond de planeet vloog om vervolgens zoals gepland in de Indische Oceaan te landen.

Voor de landing ontsteekt de boostertrap drie van zijn Raptor-motoren opnieuw, waardoor de daling wordt vertraagd en de raket richting de Mechazilla-lanceertoren draait. Daar wordt de raket op zijn plaats gehouden door mechanische armen, ook wel 'eetstokjes' genoemd.

De succesvolle test van SpaceX is onderdeel van het doel om een volledig herbruikbare raket te ontwikkelen voor het vervoeren van mensen, wetenschappelijke apparatuur en vracht naar de maan en verder naar Mars.

SpaceX ontwikkelt Starship om de mensheid te helpen bij de kolonisatie van de maan en Mars, naast andere verkenningsprojecten. Het voertuig is ontworpen om volledig herbruikbaar en snel te zijn (zoals blijkt uit de plannen om de Super Heavy-booster op het lanceerplatform te laten landen, waardoor de tijd tussen vluchten wordt verkort). Dit, gecombineerd met de ongekende kracht van Starship, zou de ruimtevaart kunnen revolutioneren, aldus het bedrijf en Elon Musk.

NASA gelooft ook in het ruimtevaartuig en heeft het geselecteerd als de eerste bemande lander in het Artemis-programma om de maan te verkennen. Als alles volgens plan verloopt, zal Starship voor het eerst NASA-astronauten naar de natuurlijke satelliet van de aarde brengen tijdens de Artemis 3-missie, die gepland staat voor lancering in september 2026.

Waarom zijn herbruikbare raketten belangrijk?

De kosten van een raketlancering kunnen sterk variëren, afhankelijk van een aantal factoren, zoals de lading, de bestemming en het type raket. De gemiddelde kosten van een lancering variëren de laatste tijd van tientallen miljoenen tot honderden miljoenen dollars.

De Falcon 9-lanceringen van SpaceX worden geadverteerd voor ongeveer $ 62 miljoen per lancering, terwijl grotere raketten zoals de Falcon Heavy meer dan $ 90 miljoen per lancering kunnen kosten. Aan de hogere kant schat NASA dat het Space Launch System (SLS) meer dan $ 2 miljard per lancering zou kunnen kosten.

Zodra een bepaalde hoogte en snelheid is bereikt, zal het ruimtevaartuig de boosterraket loskoppelen om gewicht te besparen en te ontsnappen aan de zwaartekracht van de aarde. (Illustratie: SpaceX)

Terwijl de ruimtevaarttechnologie zich blijft ontwikkelen, is een van de grootste uitdagingen van vandaag het verlagen van de kosten van ruimtevaart. De hoeveelheid arbeid en materialen die nodig zijn om een raket te ontwerpen, bouwen, onderhouden en testen voor een succesvolle lancering, kost veel geld.

Momenteel worden ruimtevaartuigen gelanceerd met behulp van raketboosters. Telkens wanneer een bepaalde hoogte en snelheid wordt bereikt, worden de boosters geleidelijk losgekoppeld en naar de aarde gelaten wanneer de brandstof en stuwkracht opraken, om gewicht te besparen. Deze boosters kunnen uiteraard niet worden hergebruikt, omdat er bij het terugkeren naar de atmosfeer wrijving ontstaat die veel hitte creëert, wat de ruimte ernstig kan beschadigen.

De traditionele methode voor het bouwen van raketten voor eenmalige missies verhoogt deze kosten, vermindert de lanceerfrequentie en -schaal, en creëert afval. Denk aan een commercieel vliegtuig: als er voor elke vlucht een nieuw vliegtuig gebouwd zou moeten worden, zou vliegreizen erg duur zijn. Herbruikbare raketten zouden dus een revolutie teweegbrengen in de economie en productiviteit.

In tegenstelling tot traditionele wegwerpraketten zijn herbruikbare raketten, zoals Starship, zo ontworpen dat ze meerdere keren kunnen worden opgegraven en gelanceerd.

Deze raketten maken gebruik van eigenschappen zoals:

Landing met brandstof: De eerste trap van de raket keert op eigen kracht terug naar de aarde en landt verticaal, waarbij de motoren de daling vertragen.

Modulair ontwerp: de onderdelen van de raket zijn zo ontworpen dat ze tussen vluchten door eenvoudig kunnen worden gedemonteerd en opgeknapt.

Hitteschildtechnologie: Herbruikbare raketten kunnen geavanceerde hitteschildmaterialen gebruiken om ze te beschermen tijdens de terugkeer in de atmosfeer.

Geavanceerde productie: Herbruikbare raketten worden vaak geproduceerd met geavanceerde materialen om de duurzaamheid bij meerdere lanceringen te garanderen.

De economische voordelen van herbruikbare lanceervoertuigen zijn aanzienlijk. Het gebruik van herbruikbare raketten kan tot 65% goedkoper zijn dan traditionele raketten. Dit model belooft de kosten van missies zoals satellietlancering, bevoorradingsmissies naar het Internationale Ruimtestation (ISS) en missies naar de maan of Mars te verlagen.

Naast kostenbesparingen dragen herbruikbare lanceervoertuigen ook bij aan een duurzamere aanpak van ruimteverkenning. Door het aantal weggegooide raketonderdelen te verminderen, zou ruimteafval, een groeiend milieuprobleem, afnemen.

Bovendien verbruiken herbruikbare raketten minder brandstof dan wegwerpraketten, waardoor ze beter zijn voor het milieu.

Kwarts (Bron: Guardian, NSTXL)

Bron