NASA’s ontmoedigende to-do-lijst voor het terugsturen van mensen naar de maan

Een halve eeuw nadat de eerste mensen op de maan landden, wil NASA weer mensen op het maanoppervlak zetten, maar deze keer heeft het agentschap een nog ambitieuzere deadline te halen. Het doel is om mensen terug naar de maan te sturen tegen 2024, een kleine vijf jaar vanaf nu. NASA heeft een heleboel meer hardware te ontwikkelen deze keer – waardoor velen zich afvragen of zo’n extreem ambitieuze maan terugkeer kan worden gedaan.

NASA’s plan om terug te keren naar de maan heet Artemis, en net als Apollo, vereist het programma een gigantische raket, evenals landers om mensen naar het maanoppervlak te brengen. Misschien wel het belangrijkste dat Artemis onderscheidt van het Apollo-programma is dat deze keer de nadruk ligt op duurzaamheid. In plaats van mensen een paar uur op de maan te laten rondlopen, wil de NASA een soort duurzame buitenpost bij het maanoppervlak bouwen voor de nabije toekomst. Daarom bevat Artemis een apart onderdeel, de Gateway – een ruimtestation dat in een baan rond de maan moet worden gebouwd. In plaats van dat mensen vanaf de Aarde rechtstreeks naar het maanoppervlak reizen, zouden ze eerst naar de Gateway reizen en dan in landers naar de Maan reizen.

Een deel van de hardware die nodig is voor Artemis is al diep in ontwikkeling. Een enorme raket genaamd Space Launch System en een diepe ruimtecapsule genaamd Orion zijn beide al ongeveer tien jaar in de maak. Samen zouden ze voor het eerst moeten vliegen in 2021. Maar zowel de Gateway als de landers die nodig zijn voor Artemis zijn net begonnen.

Het is niet genoeg om alleen deze hardware te bouwen – het zal allemaal ook moeten worden getest. Het is veel te doen, en veel van het succes van dit project hangt af van de vraag of NASA kan krijgen het geld dat nodig is om het te trekken uit. Het feit dat de NASA-beheerder blijft schuiven met personeelstoewijzingen is ook geen goed teken. Drie hooggeplaatste NASA-functionarissen zijn de afgelopen maanden vertrokken of overgeplaatst. Overplaatsingen binnen het agentschap zijn typisch een grote rode vlag dat NASA niet tevreden is met de manier waarop dingen worden gerund, en NASA beheerder Jim Bridenstine heeft gezegd dat hij hoopt nieuwe leiders te krijgen die betere kosten- en schema-ramingen kunnen geven.

Bridenstine houdt vol dat de architectuur voor Artemis voor nu hetzelfde blijft, ondanks de leiderschaps shakeup. Drastische veranderingen zouden zeker van invloed zijn op de mogelijkheden voor succes. Maar zelfs zonder grote verschuivingen, zal het zeer ongelooflijk zijn als dit ambitieuze maanplan überhaupt kan worden uitgevoerd.

Het vervoer

Artemis wordt in wezen gebouwd rond de transporthardware waar NASA al meer dan een decennium aan werkt. Toen George W. Bush president was, probeerde NASA ook terug te gaan naar de maan – met een initiatief dat Constellation werd genoemd. Voor dat programma werkte het agentschap aan een bemanningscapsule voor de diepe ruimte genaamd Orion, evenals aan een enorme raket genaamd Ares V. Toen Constellation werd geannuleerd onder de regering-Obama, overleefden deze twee stukken hardware, waarbij Ares V werd omgevormd tot de SLS. NASA heeft lang betoogd dat de SLS van cruciaal belang is voor alle deep-space-initiatieven, omdat het de krachtigste raket zal zijn die er is wanneer hij klaar is, in staat om tussen 57.000 en 88.000 pond naar de maan te tillen.

Maar zelfs met zo’n grote voorsprong is geen van beide voertuigen klaar om te vliegen. De eerste vlucht van de SLS zou al in 2017 moeten plaatsvinden, maar het ziet er nu naar uit dat deze eerste vlucht in 2021 zal plaatsvinden, volgens Bridenstine. Beide programma’s zijn geplaagd door kostenoverschrijdingen en vertragingen, die hen veel critici hebben opgeleverd die stellen dat NASA zou moeten vertrouwen op commerciële raketten die al vliegen en goedkoper zijn om te vliegen.

Ondanks de onrust rond de programma’s, is dit deel van het Artemis-initiatief misschien wel het verst gevorderd dan al het andere. NASA heeft zelfs overwogen om Orion rond de maan te vliegen met behulp van commerciële raketten, zoals SpaceX’s Falcon Heavy en ULA’s Delta IV Heavy-raket, maar het agentschap besloot uiteindelijk om het bij de SLS te houden, met het argument dat het op dit moment complexer zou zijn geweest om de overstap te maken. De raket en capsule zijn zo goed als gegarandeerd om te overleven, als gevolg van goed gepositioneerde wetgevers die willen dat de productie van de voertuigen in hun staten wordt voortgezet.

Zodra de SLS en Orion op hun eerste missie samen vliegen – een testlancering die Artemis 1 wordt genoemd – zal hun volgende missie bemanning vervoeren op een andere testvlucht rond de maan, genaamd Artemis 2. De derde vlucht van het paar, kunstig Artemis 3 genoemd, zal mensen naar de Gateway brengen die NASA van plan is te bouwen, een tussenstation dat ze zullen bezoeken voordat ze afdalen naar het oppervlak van de maan.

De buitenpost

De Gateway is het enige aspect van het Artemis-programma dat het hele project duurzamer moet maken dan Apollo. Het is in wezen een kleinere versie van het Internationale Ruimtestation dat in een baan rond de maan zal blijven. Het doel is dat de Gateway dient als een platform waar astronauten kunnen leven, trainen en onderzoek doen voor korte perioden, voordat ze naar beneden gaan naar het maanoppervlak om te verkennen.

NASA introduceerde het Gateway-concept voor het eerst in maart van 2017, nadat president Trump onlangs was verkozen en voordat de campagne om mensen terug te sturen naar de maan op volle stoom kwam. Het agentschap vatte de Gateway op als een aaneengeregen keten van modules, met habitats gekoppeld aan laboratoria, vrachtruimten en energiecentrales. Net zoals het Internationale Ruimtestation in de loop van de tijd werd samengesteld, zouden de modules afkomstig zijn van verschillende partners – hetzij commerciële bedrijven, hetzij andere internationale ruimtevaartorganisaties. Het idee was dat de Gateway langzaam samen zou komen, met mensen die de buitenpost eerst in 2024 zouden bezoeken en vervolgens in 2028 naar de maan zouden reizen.

Toen gooide de Trump-regering dat plan uit het raam. Niet alleen wilde het Witte Huis dat astronauten de Gateway voor het eerst zouden bezoeken in 2024, maar de regering vertelde NASA ook dat mensen op die reis ook naar het oppervlak van de maan zouden moeten reizen. Met deze versnelling kwam een afgeslankte versie van het Gateway-concept. In plaats van een volledig uitgewerkt ruimtestation te maken voordat de maanlandingen beginnen, concentreert NASA zich nu op het klaar krijgen van de kleinst mogelijke buitenpost tegen 2024. Informeel aangeduid als de “magere” Gateway, zou dit station slechts twee modules zijn, die een plaats vormen waar astronauten kunnen aanmeren en overstappen in een lander zonder te lang te blijven hangen.

Het Gateway-concept is een vrij controversiële toevoeging geweest aan de maanarchitectuur van het agentschap, zelfs vóór de push voor 2024. Sommige deskundigen, waaronder een voormalig NASA-beheerder, beweren dat het bouwen van de Gateway een kostbare en onnodige stap is in het Artemis-programma dat de complexiteit van de missie zal toevoegen en de hele inspanning minder veilig zal maken. Voorstanders zoals Robert Zubrin van The Mars Society hebben er voor gepleit om gewoon rechtstreeks naar het maanoppervlak te reizen en de uitrusting voor de reis naar de maan op voorhand te versturen. Door in plaats daarvan de Gateway te gebruiken, zal NASA veel extra energie besteden om alleen maar het station te bouwen en mensen daar te krijgen, betoogt Zubrin.

Voorlopig gaat NASA verder met de Gateway en heeft het lucht- en ruimtevaartbedrijf Maxar al opdracht gegeven om het eerste sleutelelement van het station te maken. Deze module zal worden uitgerust met zonnepanelen en stuwraketten om de gehele Gateway van energie en mobiliteit te voorzien. Dit onderdeel zou tegen 2022 klaar moeten zijn en gelanceerd worden met een commerciële raket. NASA’s nieuwe tijdelijke hoofd van menselijke exploratie, Ken Bowersox, liet echter doorschemeren dat de veranderingen in het definitieve ontwerp van de Gateway in het verschiet liggen, dus het is mogelijk dat dit element van Artemis een revisie krijgt.

De landing

De lander, het meest cruciale stuk dat nodig is om daadwerkelijk op de maan te komen, is nog steeds een beetje een vraagteken voor NASA. Het agentschap moet nog een beslissing nemen over welk commercieel ruimtevaartbedrijf de hardware zal maken. En NASA hoopt tot twee lander ontwerpen voor Artemis te kiezen, volgens Bridenstine.

NASA is zijn zoektocht begonnen en wordt al hard gepitched op lander concepten. In april onthulde Lockheed Martin zijn idee voor een maanlander die zwaar leunt op het ontwerp van de Orion bemanningscapsule (die Lockheed Martin voor NASA bouwt). En in mei onthulde Blue Origin het concept van de menselijke lander Blue Moon van het bedrijf. Het bedrijf werkt al drie jaar aan Blue Moon, en stak in juni voor het eerst de motor in brand die voor de lander is ontwikkeld.

Ongeacht wie NASA kiest, het ruimteagentschap zal dingen een beetje anders proberen met dit project. Typisch wanneer NASA aannemers de opdracht geeft om grote stukken hardware te ontwerpen, heeft het agentschap veel controle over het ontwerp en houdt het toezicht op een groot deel van het productieproces. Maar onlangs heeft de NASA geëxperimenteerd met een nieuwe manier van zakendoen die de bedrijven meer controle geeft over wat zij bouwen. Bij een contract met vaste prijzen geeft de NASA een bedrijf gewoon een forfaitair bedrag om een voertuig te ontwikkelen, en het bedrijf heeft de leiding over het ontwerp, met minder inbreng van de NASA. Het is hetzelfde model dat NASA heeft gebruikt voor zijn Commercial Crew en Cargo programma’s, waar bedrijven als SpaceX, Boeing en anderen systemen hebben ontwikkeld om voorraden – en uiteindelijk astronauten – naar het internationale ruimtestation te vervoeren.

Uiteindelijk is het doel om geld te besparen en bedrijven meer vrijheid te geven om voertuigen te maken op de manier die zij geschikt achten. Maar natuurlijk, de klok tikt en NASA moet snel een beslissing nemen als het agentschap enige hoop wil hebben om 2024 te halen. Blue Origin zegt dat het een voorsprong heeft, wat kan helpen. Maar er zullen waarschijnlijk tonnen tests nodig zijn voor deze lander, gezien het cruciale belang ervan voor de hele missie. Of vijf jaar genoeg tijd is voor dat alles valt nog te bezien.

De pakken

De hardware die de astronauten vervoert is niet het enige dat een herontwerp krijgt. Het maken van nieuwe ruimtepakken lijkt misschien niet zo ontmoedigend als het bouwen van nieuwe landers en een ruimtestation, maar deze interplanetaire ensembles zijn van cruciaal belang voor elke toekomstige maanlanding. Helaas heeft NASA geworsteld met het ontwikkelen van zijn volgende-generatie pakken. Een rapport uit 2017 van NASA’s Office of the Inspector General vond dat het agentschap nog vele jaren verwijderd is van het hebben van nieuwe pakken die klaar zijn voor diepe ruimteverkenning.

Een deel van het probleem rond de ontwikkeling van ruimtepakken is een gebrek aan duidelijkheid geweest over NASA’s bestemming. “Voor zover ontwerpoverwegingen voor ruimtepakken gaan, is een van de belangrijkste factoren die ze moeten weten: waar gaan we heen en welke missies gaan we uitvoeren,” Letisha Antone, de programmamanager op het OIG-rapport over NASA’s ruimtepakken, vertelt The Verge. Bush’s Constellation-programma zou terug zijn gegaan naar de maan, Obama zou NASA-astronauten hebben gestuurd naar ofwel het oppervlak van een asteroïde, naar Mars, of – voorlopig – naar de buurt van de maan. Elk van die bestemmingen heeft verschillende omgevingsfactoren die wijzigingen aan het pak kunnen vereisen.

Net als de toekomstige lander, moet het agentschap snel aan de pakken werken om de deadline van 2024 te halen. Maar zelfs met een vaste bestemming onder de Trump-administratie, is het onduidelijk hoe NASA verder zal gaan met ruimtepakken. Uitzoeken wat de Artemis-astronauten op de maan willen doen, zal een grote ontwerpfactor zijn. Er zijn nog geen plannen bekendgemaakt, maar Bridenstine zegt dat de pakken compatibel zullen zijn met meerdere ruimtelocaties. “Waar we naar kijken is een ruimtepakarchitectuur die flexibel is, een die zowel in een lage baan om de aarde als op de maan kan worden gebruikt,” getuigde hij voor de handelscommissie van de Senaat op 17 juli. Hij zei ook dat het plan is om tegen 2020 delen van de ruimtepakken te testen op het internationale ruimtestation, en dan tegen 2023 volledig functionerende pakken te hebben voor de Artemis-missie. “Als we Artemis gefinancierd krijgen, kunnen we die versnellen om marge in het schema in te bouwen,” zei hij.

De situatie

NASA heeft misschien de technische vaardigheden om dit voor elkaar te krijgen, maar het agentschap zal een boost in de financiering nodig hebben om het hele Artemis-programma binnen zo’n strak tijdschema te voltooien. Het Witte Huis vroeg om een extra 1,6 miljard dollar voor NASA voor volgend jaar, bovenop het reguliere budgetverzoek van het agentschap, om Artemis te helpen financieren. Bridenstine zei onlangs dat het hele Artemis-programma de komende vijf jaar 20 tot 30 miljard dollar extra zal vergen, bovenop het gemiddelde jaarlijkse budget van NASA. (Hoewel hij heeft hedged een paar keer zeggen dat het zou kunnen kosten minder dan dat, omdat het agentschap zal worden partnering zwaar met de commerciële ruimtevaartindustrie.)

Dat is een aanzienlijke toename, verwant aan de verhogingen die NASA kreeg tijdens de Koude Oorlog voor Apollo. Maar het Congres van vandaag kan terughoudend zijn om financiering te geven aan een administratie die beladen is met controverse. Het helpt politiek gezien ook niet dat de aanvankelijke 1,6 miljard dollar die het Witte Huis voor NASA vroeg, afkomstig was van een overschot in de Pell-beurzen, die studiebeurzen verstrekken aan studenten die financiële hulp nodig hebben.

Daarnaast is er een zeer reële kans dat NASA aan het eind van het jaar geen nieuwe begroting krijgt, maar in plaats daarvan wordt gefinancierd via een voortdurende resolutie – een tijdelijke maatregel die het agentschap geld geeft terwijl er over een volledige jaarbegroting wordt besloten. Tijdens een “continuing resolution” worden NASA-programma’s gefinancierd op het laagste niveau dat is voorgesteld, wat de ontwikkeling kan vertragen. “De realiteit is dat we dan geen investeringen doen die we moeten doen,” zei Bridenstine tijdens de hoorzitting van 17 juli over de mogelijkheid van een continuing resolution. “Maar erger nog, we blijven investeringen doen die we niet hoeven te doen. En dus is het, in feite, een verspilling van geld als we eindigen in een , en dat is een van mijn grootste zorgen.”

Voor nu, deze financiering onzekerheid in combinatie met de flinterdunne tijdlijnen voor de hardware van het programma – of het nu de raket, de lander, het ruimtestation, of zelfs de pakken – maakt het lijken dat de hele Artemis architectuur is in fragiele toestand op dit moment. Als alles goed gaat, zou het systeem gewoon op schema kunnen werken, maar een vertraging van een belangrijk onderdeel van het proces zou NASA’s kansen om hun deadline van 2024 te halen verder kunnen belemmeren, en opnieuw een aftelling naar de geschiedenis kunnen uitstellen.

Bekijk alle verhalen in Wetenschap