Ruimtevaart. Inhoud. Rubrieken. April2005 Jaargang 54 Nummer 2

Transcriptie

1 Ruimtevaart April2005 Jaargang 54 Nummer 2 Inhoud 3 Sloshsat FLEVO, het lanceerverhaal ir. J.J.M. Prins Na jarenlange voorbereidingen is het er dan toch van gekomen, de lancering van Sloshsat FLEVO. Een ooggetuigenverslag. 15 Assemblage ISS weer hervat Marco van der List Dit jaar komt er eindelijk een einde aan de meer dan twee jaren durende impasse rond de constructie van het International Space Station (ISS) sinds het ongeluk met de shuttle Columbia in februari Toch zal er geen sprake kunnen zijn van eenvoudigweg de eerder geplande activiteiten in de Amerikaanse ruimtevaart te hervatten. 21 Nucleaire energiebronnen voor Europa? Alessandro Atzei De directeur van het wetenschappelijke programma van ESA, David Southwood, heeft in een interview duidelijk gemaakt dat, tenzij Europa missies naar verdere gelegen objecten wil opgeven, het tijd is om het gebruik van alternatieve energiebronnen serieus te overwegen. Het gaat in dit geval om nucleaire energie. 10 Belangwekkende ruimtevaartontwikkelingen Ir. D. de Hoop De auteur kijkt terug op het voor Nederland belangrijke ruimtevaartjaar 2004 (DELTA-missie naar ISS van André Kuipers en de lancering van het ozoninstrument OMI ) en het zo goed begonnen 2005 (landing van de Huygens ruimtesonde en de lancering van een Ariane-5 met aan boord de Nederlandse satelliet Sloshsat FLEVO). Ook laat hij andere belangrijke projecten de revue passeren Rubrieken VERENIGINGSNIEUWS Johannes van Es en Frank Wokke RUIMTEVAART KRONIEK Gerben D. Hazenbroek en Henk H.F. Smid 1

2 De transfer naar het lanceerplatform van de Ariane-5 ECA (V164) met de Nederlandse satelliet Sloshsat FLEVO aan boord. [Arianespace] 2

3 Sloshsat FLEVO, het lanceerverhaal ir. J.J.M. (Koos) Prins, projectmanager Sloshsat FLEVO Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium NLR Na een jarenlange voorbereiding is het er dan toch van gekomen, de lancering van Sloshsat FLEVO. Sloshsat dreigde een museumstuk te gaan worden na het ongeluk met de shuttle Columbia op 1 februari Zonder shuttle wetenschapsmissies geen Sloshsat lancering, zo leek het. Gek genoeg bracht een ander ongeluk van bijna acht weken eerder de oplossing voor het lanceerprobleem van Sloshsat. De mislukte lancering van de eerste Ariane 5 ECA op 11 december 2002 maakte een tweede kwalificatievlucht noodzakelijk. Tijdens een studie naar alternatieve lanceermogelijkheden voor Sloshsat in het voorjaar van 2003 kwam deze buitenkans bovendrijven. Maar daarvoor moest wel nog het een en ander gebeuren. Van shuttle naar Ariane De Sloshsat satelliet had klaar kunnen staan voor lancering met de shuttlevlucht STS-107 in het voorjaar van Het kwalificatieprogramma was daarop afgestemd en verliep voorspoedig. Problemen met een plofbout van het ESA ejectiesysteem dat voor Sloshsat gebruikt zou worden, zorgde echter voor een lange wachttijd van het voorjaar van 2000 tot aan de herfst van Hierdoor was de lanceerkans met de STS-107, de latere rampvlucht, verkeken. De eerstgeplande volgende shuttle wetenschapsmissie was pas veel later. Het ongeluk met de Columbia zette daarna definitief een streep door de rekening. Begin 2003 leek de zaak hopeloos verloren omdat er vanaf het begin geen Nederlands budget is geweest voor de lancering. De kosten van de lancering met de shuttle en de operaties waren namelijk uitgeruild tegen participatie van NASA in de klotsexperimenten. De studie naar alternatieve lanceermogelijkheden had dus als opdracht een technisch mogelijke lancering te vinden, tegen zo laag mogelijke kosten, liefst geen. Daarbij kwam ook de genoemde Ariane kwalificatievlucht langs, met als grote voordeel een gratis lancering. Nadelen waren er genoeg, waarvan de voornaamste waren: nieuwe eisen aan de structuur, een drastisch andere baan (Geostationary Transfer Orbit (GTO) in plaats van de zeer lage baan van de shuttle), vragen over de veiligheid, over de energievoorziening en warmtehuishouding, geen shuttle Shaker test bij IABG. [J. Wijker, Dutch Space] in de buurt voor datatransmissie, heel veel meer straling, en geen grondstation en operatiecentrum voorhanden. 3

4 Plaatsing op Ariane Deze periode begon met het lobbyen bij Arianespace en ESA voor een plaats op de Ariane. Dat lukte uiteindelijk in augustus 2003 tijdens een Ariane-vergadering in Parijs. Daarna zorgen voor een technisch voorstel met bijbehorend budget. Dat technische voorstel nam snel vorm, nadat plaatsing van Sloshsat boven op de MAQSAT B2 een feit werd. Het financiële voorstel nam een langere weg, die pas eindigde in december 2004 met de ondertekening van een contract en de eerste betaling. De lancering stond gepland voor februari Daardoor stond er vanaf het begin grote druk op het tijdschema. Gelukkig voor ons slipte dat schema al snel tot een datum die binnen een redelijke termijn lag, echter steeds met maar een of twee maanden, om de spanning erin te houden. De payload stack van deze Ariane-vlucht bestond, van onderaf gezien, uit: MAQSAT-B2; een dummysatelliet van 3600 kg met instrumentatie, een eigen data-acquisitiesysteem met zender en een gastexperiment DVCAM; Sloshsat FLEVO en ESAJECT samen gemonteerd boven op MAQSAT B2; daaroverheen een standaard SILDA (maakt een dubbele lancering mogelijk), en daarbovenop de XTAR-EUR, een militaire communicatiesatelliet. MAQSAT-B2 is een namaaksatelliet die bedoeld is om de kwalificatie van de Ariane 5 ECA mogelijk te maken. MAQSAT werd niet van de draagraket geëjecteerd. De XTAR-EUR was een betalende klant. Sloshsat FLEVO ging gratis mee op deze vlucht omdat het kon worden beschouwd als een onderdeel van MAQSAT-B2. ESA, als formele eigenaar van Sloshsat, heeft dit mogelijk gemaakt. Aanpassingen Eind 2003 werden de eerste besprekingen met Kayser Threde (de fabrikant van de MAQSAT-B2), ESA en Arianespace belegd. De eerste sterkte- en stijfheidberekeningen van de combinatie MAQSAT-Sloshsat gaven aan dat Sloshsat zou moeten worden verstevigd. Begin januari 2004 werd door Dutch Space gestart met het ontwerp hiervoor. Eind januari werd de aan- Kourou, 12 februari :30 hr Ralph Engelhardt, Bert Johan Vollmuller, Klaas Wiegmink en ikzelf (Koos Prins) zijn in Diane in afwachting van de lancering (12 februari hr Nederlandse tijd). Jan Vreeburg en David Chato (onze US PI) zitten bij de VIPs in Toucan en worden na afloop gefêteerd op champagne. Daar hebben wij voor onszelf hier op Diane ook voor gezorgd. Alles goed hier. De voorbereidingen liepen redelijk vlot. Nu maar afwachten of de lancering lukt, of Sloshsat goed wordt afgeworpen (na een half uur) en hij tot leven wil komen boven Australië (na één uur). Ons operatiewerk hier begint ongeveer 12 uur na lancering, met de eerste overkomst in Kourou (dat duurt dan gelijk acht uur). We zullen meestal in de late nacht moeten werken. Onze hotelkamers bestaan uit een appartement met zitkamer/keuken, slaapkamer en badkamer. Mooi voor elkaar, maar dat moet ook wel als je midden in de nacht moet ontbijten of eten. Zwembad om de hoek, maar nog niet gezwommen. Oppassen dat ik mij niet vierkant eet hier. In het stadje is niet veel te doen. Zojuist gehoord dat ESOC Darmstadt en Perth akkoord zijn gegaan met onze wens om Sloshsat niet langer dan twee uur achter elkaar aan te zetten gedurende de eerste omloop. Het probleem is namelijk dat Perth het signaal wel ziet, maar niet kan decoderen. Wij zien dus niets m.b.t. de status van de satelliet. ESOC s eerste plan was om Sloshsat gewoon de volle periode van negen uur aan te houden. Nu gaat hij maximaal twee uur aan, beginnend bij het voor het eerst bereiken van km hoogte. Dan diverse malen enkele minuten aan, met lange perioden uit gedurende het hoge deel van de baan rond apogeum. Daarna weer twee uur aan tot dat Sloshsat weer onder de km hoogte komt (nog steeds allemaal in de eerste omloop). Dat moet voor ESOC voldoende zijn om de baan van Sloshsat te kunnen bepalen met een nauwkeurigheid die voldoende is voor operaties vanuit Kourou. M.b.v. tracking vanuit Kourou wordt de kennis van de baan verder verfijnd in de loop van de missie, voornamelijk gedurende de eerste dagen. Vanuit Kourou opereren we alleen als de satelliet boven de km zit. Liever deden we dat pas boven de km, maar dat is te kort tijd voor auto tracking door Diane om de baan te bepalen (naar verwachting werkt dat niet meer boven km vanwege de zwakte van het signaal). Later schakelen we mogelijk over op operatie uitsluitend boven km (baan voldoende bekend). Al dat gedoe m.b.t. hoogte heeft te maken met het zoveel mogelijk ontlopen van schade door straling. 4

5 passing al ingebouwd in de satelliet. Ondertussen was ook geconstateerd dat wat de warmtehuishouding betrof, er geen aanpassingen nodig waren. Ook de energievoorziening behoefde geen enkele aanpassing, energie genoeg door de veel langere perioden met zon en korte donkere perioden. We gingen tenslotte van een baan met een omlooptijd van 90 minuten waarvan 36 minuten in eclips naar GTO met een omlooptijd van 10 uren en 30 minuten met bijbehorende korte eclips. Ejectiesysteem Met ESAJECT, het ejectiesysteem, liep het heel anders. Dit herbruikbare systeem werd voor ESA door Verhaert in België gebouwd met Sloshsat als eerste gebruiker. Dit voor de bemande ruimtevaart gekwalificeerde systeem bevatte een draadloze overbrenging van vermogen van de shuttle naar de satelliet en duplex datatransport. Omdat dit overbodig is bij de Arianelancering we hadden er eigenlijk alleen maar last van werd besloten alle elektronica eruit te slopen. De energievoorziening van Sloshsat was ook voor de shuttlelancering manrated gemaakt. Sloshsat zou tijdens de shuttlelancering geheel moeten zijn afgeschakeld, inclusief de vijf zonnepanelen, de power dumper en de accu. Er was voor gekozen om deze systemen pas in te schakelen vlak voor ejectie d.m.v. drie schakelrelais, met de hand door een astronaut te bedienen via het datatransport mechanisme van ESA- JECT. Maar bij een lancering met de Ariane, was dat er allemaal niet meer: geen astronaut, geen datatransport. Ook voor de veiligheid van de Ariane was het een simpele oplossing om volledig afgeschakeld de ruimte in te gaan. De oplossing werd gevonden in een eenvoudig RC netwerkje. De laatste weken voor de lancering stonden een paar condensatoren onder Het voltallige NLR operatieteam. [R. Engelhardt] spanning van de accu. Bij de ejectie worden twee separatieschakelaars omgezet, waardoor de lading van de condensatoren de drie relais kunnen omtrekken. Deze oplossing is met wat beter knip- en plakwerk ingebouwd en heeft tijdens de vlucht goed gefunctioneerd. Arianespace eiste bovendien nog twee separatieschakelaars voor bevestiging van de ejectie. Er zijn er dus twee extra bijgebouwd, maar nu met een aansluiting aan de bovenste trap van de Ariane. Tevens moesten de twee plofbouten die de ejectie daadwerkelijk in gang zetten, nu worden aangestuurd door Ariane circuits. Gelukkig bleek dit te kunnen door alleen de elektrische aansluiting aan te passen. ESAJECT leek hiermee gereed voor lancering. Herkwalificatie Begin februari werden Sloshsat en ESAJECT vervoerd naar IABG bij München voor de mechanische testen. Een laatste check, instrumentatie voor de testen en integratie met MAQSAT volgde. Als eerste werden noise testen uitgevoerd waarna de verschillende mechanische testen op de shaker volgden. Alle testen werden op kwalificatieniveau uitgevoerd. Voor Sloshsat was dit al de tweede keer, wat voor een vluchtmodel uitzonderlijk zwaar is. Na de geslaagde testen werden Sloshsat, ESAJECT en MAQSAT gedemonteerd en werd Sloshsat naar huis (NLR-Noordoostpolder) vervoerd. Hierna bleek dat men de shock test had vergeten en dus kon alles weer ingepakt worden en retour IABG gestuurd. Na afloop van de shock test, die het effect van de separatieschok van de Ariane fairing op MAQSAT en Sloshsat simuleerde, wenste Arianespace nog een kwalificatietest van de schok veroorzaakt door ESAJECT op MAQSAT. Na overleg werd besloten om een voor de vlucht bedoelde plofbout hieraan op te offeren (waardoor we geen reserve exemplaar meer hadden). En wat officieel absoluut niet kan, gebeurt dan toch: de bout ontsteekt wel maar breekt niet. Geen schok (het grootste deel van de schok komt door de zich ontladende voorspanning in de klemband) en geen kwalificatie van ESAJECT en dus ook niet voor Sloshsat. Uiteraard ontstaat dan veel PA document verkeer. Bovendien was dit de tweede keer dat eenzelfde plofbout 5

6 weigerde dienst te doen bij ESAJECT. De vorige keer duurde de herkwalificatie bijna anderhalf jaar. Daar hadden we nu absoluut geen tijd meer voor, want Sloshsat zou binnen twee weken moeten worden verscheept naar Kourou. Goede raad was duur. Verhaert werd gevraagd om een andere oplossing te zoeken. Die werd snel gevonden in een bolt cutter. Een ander principe, maar met hetzelfde resultaat: een gebroken bout. Arianespace vereiste deze oplossing min of meer, want dit was een Europees gekwalificeerde oplossing en geen Amerikaans product. Verhaert had ESAJECT oorspronkelijk (ergens rond 1990) ontworpen met deze bolt cutter, maar dit was afgewezen door het shuttle veiligheidscomité. Het oude ontwerp was gelukkig nog terug te vinden in de archieven. Binnen een week heeft Verhaert het ontwerp aangepast, de onderdelen aangemaakt, de bolt cutter besteld en ontvangen en geïntegreerd in het vluchtmodel. Twee dagen van shock tests met ESAJECT en Sloshsat volgden, waarna het geheel door Arianespace alsnog gekwalificeerd werd bevonden. De dag erna haalden de in alle haast ingepakte Sloshsat en ESA- JECT op het nippertje nog de boot in Rotterdam. Communicatie en operaties Ondertussen werd hard gewerkt op een parallel traject om communicatie met Sloshsat mogelijk te maken. Het voor ESA door de Belgisch firma Newtec gebouwde S-band communicatiesysteem, was gebouwd voor communicatie tussen shuttle en Sloshsat voor een bereik van 92 km, de nominale afstand tijdens de shuttle vlucht. Bij het ontbreken van de shuttle als relaisstation, moest nu een oplossing worden gevonden voor directe communicatie met een grondstation. De maximale afstand werd hiermee ongeveer km (GTO). Een ander probleem was dat de Sloshsat communicatie niet was ontworpen voor operaties via een standaard grondstation. Het moge duidelijk zijn dat een aanpassing nodig was, maar we wilden niets aan Sloshsat veranderen, want die was immers al gekwalificeerd. Alle aanpassingen zouden dus op HHCS moeten worden toegepast. HHCS is het door Newtec gebouwde zender/ontvanger systeem, dat op de shuttle de communicatie met Sloshsat zou verzorgen. De bijbehorende kleine patch antenne (15x15 cm) zou moeten worden vergroot tot ongeveer een diameter van 15 m om de afstand van km volgens de theorie net te kunnen halen. Al snel werd duidelijk dat het ESOC grondstation Diane in Kourou met zijn 15 m paraboolantenne een goede optie was. ESOC experts uit Darmstadt hebben in opdracht van ESTEC het HHCS systeem zo aangepast, dat de HHCS zender en ontvanger kon worden aangesloten aan de grote volgantenne. Dat klinkt overigens veel simpeler dan het was, maar dat is een verhaal apart over lange kabels, voorversterkers, tussenfrequenties, synthesizers, en nog veel meer. Integratie van MAQSAT-Sloshsat op de Ariane 5. [Kayser Threde] De communicatie tussen de Sloshsat boordcomputer via de zender/ontvanger aan boord, de HHCS, de shuttle 6

7 Kourou, 13 February :30 hr The launch was very exciting to watch so close by. Tthe light is very white and bright and the sound almost at disco level. The sound barrier was a very loud high-pitched bang. My first thought was that of an explosion. I took quit some pictures. The general feeling is one of awe. The ejection went as planned 31 minutes after launch. We only heard the fact announced that Sloshsat was ejected and the exact time (H s). From Arianespace we received a report on the exact orbit parameters, the deviations with respect to the nominal values are very small. Good for Ariane 5 ECA. One hour after launch Sloshsat FLEVO achieved a height of km, the starting height at which we allowed ESOC to switch on Sloshsat from Perth (Australia). Before that point Perth already tracked the Ariane upper stage which was still very near to us (Sloshsat). Finding Sloshsat therefore was a relatively easy task. Perth transmitted with our supplied equipment an uplink signal for Sloshsat to come out of hibernation and switch to Operational Mode (meaning sending telemetry as well). This was successful immediately, which to all of us was a great moment, the first sign of life! The delivered equipment to Perth however doesn t allow for decoding the encrypted telemetry data, so we were rather much in the blind about its health. The satellite operated for two periods of two hours (near km altitude) and three short periods near apogee. Twelve hours after launch the satellite came into the visibility window of ESOC s ground station in Kourou, were we have installed our Operations Control Centre (OCC) as well. The signal was acquired immediately again (good show ESOC). The satellite health could be checked for the first time. All seemed OK at first glance (satellite housekeeping parameters), however we soon discovered that the payload subsystem (PLS) sensors produced non-sensible results. To make a long story short, we do not get PLS data, because the communication between the on-board computer and the PLS data acquisition card somehow fails to function. This was a major setback to start with. Causes can be many, but it became soon clear that nothing can be done about it (on-board software (Klaas) and electronics expert (Bert Johan) opinion). The consequences for the science of the project will be that it will be harder to validate the Computational Fluid Dynamic (CFD) software. Nevertheless, the gyroscope and accelerometers are performing flawless so far, and these are giving good science return (quotes of Jan Vreeburg). Soon after the above checkout of the spacecraft it was decided to open the first RCS tank. This executed nominal, the high (440 bar) and low (16 bar) pressures came on as expected. The satellite was spinning about the +Y axis (flat spin) with some seven /s as predicted from the Ariane upper stage spin rate requested by us for separation (10 /s, about Z-axis). A thruster pair was fired open loop for two seconds. No problem. Same axis, the counter torque pair provided less angular rate change. The problem is caused by an RCS pressure regulation error (appears stuck). The pressure should be maintained at 16 bar, however it ended at a stationary six bar. After careful failure analysis, it was decided to best open the next tank, tank B. A second, probably unrelated, problem occurred, the tank opened without any visible high-pressure change, but pressure started to decrease after some time. After a while it became obvious that we have a leak, starting at the tank pyro firing of the second tank. Also the angular rate shows a slow steady increase starting at that same time. The leak was such that we expected to lose all gas (from those two open tanks) within the next orbit. Therefore it was decided to first do a short test to try to get the regulator loose by forcing a pressure shock. This was successful much to our relief. Next, experiments were performed that do consume a lot of gas, in order to make the most out of the gas that would otherwise leak out anyhow. After these successful tests, we had another pleasant surprise: the leak-rate significantly decreased. The system was switched off, because the altitude was getting to low (to avoid radiation damage). datatransmissie en het operatiecentrum en de Sloshsat-apparatuur voor het opereren vanaf de grond, was zo ontworpen dat het geheel transparant was. Het maakte niet uit of die hele transmissietrein ertussen zat of gewoon een RS 422 kabeltje, het werkte hetzelfde. Dus het lag voor de hand om het operatie controle centrum (OCC - twee tafels met een paar PC s) op te stellen naast de aangepaste HHCS op het grondstation in Kourou. In de praktijk werkte het feilloos. Ook bij tests tijdens de integratie van Sloshsat, dwars door de dubbele muren van de BAF (het integratiegebouw voor Ariane), werkte deze communicatieverbinding prima (de BAF en Diane staan globaal 10 km van elkaar). De oplossing werkte dus heel 7

8 Kourou, 21 februari 2005 Wij hebben zojuist Sloshsat FLEVO definitief verlaten. Uitschakelen is het woord niet, want de ontvanger en een wakker-maak-circuit blijven aanstaan. Als iemand de juiste versleutelde code in de juiste richting verstuurt, zal Sloshsat opnieuw tot leven komen indien alles nog werkt. Wie weet gebeurt dat nog eens. Wij hebben het complete wetenschappelijke programma in een week afgewerkt, zoals gepland. De satellietsystemen en de instrumentatie hebben voorbeeldig gefunctioneerd, op het eerder gemelde probleem met de tankinstrumentatie en het lek in het RCS systeem na. Door het interactieve karakter van de operaties, hebben we goed om deze problemen heen kunnen werken. De wetenschappers zijn het er nu al over eens dat Sloshsat FLEVO een schat aan gegevens heeft opgebracht. Na afloop van de klotsexperimenten hebben we de satelliet zo goed mogelijk gekarakteriseerd. Aan het einde van de pass zaterdag (de voorlaatste) is eerst de rotatie handmatig tot stilstand gebracht. Daarna is het laatste restje van het gas afgeblazen, zonder koppel te veroorzaken, waardoor een RCS lek de satelliet niet weer kan opspinnen. Maandagmorgen, na ongeveer anderhalve dag dus, is een laatste pass uitgevoerd van ongeveer twee uren. Daarin is eerst de telemetrie gedurende anderhalf uur opgeslagen. Daaruit bleek dat de satelliet iets sneller draaide dan als achtergelaten. We vermoeden dat relatieve rest-impulse uit de vloeistof is overgedragen op de satelliet. Een andere mogelijkheid is een koppel door atmosferische wrijving, door zonnedruk of door een gaslek in de experimentcontainer. Dit wordt thuis geanalyseerd. Deze nulmeting gegevens zijn van grote waarde, omdat de vluchtbias van de versnellingmeters (na jaren stilstaan, testen en lancering) daaruit zeer nauwkeurig kan worden afgeleid. Daarnaast is een vluchtwaarde voor de gyro-bias af te leiden uit de zonnepaneelstroomuitlezing (nauwkeurige integratie van de rotatiesnelheid tot stand t.o.v. de zon). Door deze nulmeting kunnen de vluchtgegevens veel nauwkeuriger naar engineering data worden geconverteerd. Daarna zijn alle kleppen (latch valve en thrusters) diverse keren, een voor een geactiveerd om hun invloed op de sensoruitlezingen vast te leggen. Ook dit draagt bij aan een beter begrip en correctie van de vluchtgegevens. Integratie van de Sloshsat FLEVO op de MAQSAT [Arianespace] flexibel. Nadeel was wel dat alleen het Diane grondstation zou kunnen worden gebruikt voor de daadwerkelijke operaties. Een uur na de lancering werd ook het grondstation in Perth (Australië) ingezet. Daar was op voorhand het HHCS engineering model geïnstalleerd door ESOC. Hier kon wel worden gezonden en ontvangen, maar niet gecommandeerd en niet gedecodeerd. ESOC heeft het gebruik van Perth nodig gevonden om initieel de baan van Sloshsat te kunnen bepalen d.m.v. antenne tracking om er zeker van te zijn dat vanuit Kourou de satelliet zou worden gevonden. Dit was anders allerminst zeker omdat Sloshsat pas uit haar slaaptoestand ontwaakt en gaat zenden wanneer het juiste zendersignaal vanaf de grond wordt ontvangen. Dus je moet tamelijk precies weten waar de satelliet zit, de antenne daar op richten, de grondzender aanzetten, 20 seconden wachten en dan hopen op telemetrie (voor de verbinding met de shuttle was dit een logisch ontwerp, maar nu niet meer). In Perth werd eerst gevolgd op de zender van de Ariane (die was toch nog zo dicht in de buurt dat Sloshsat ook binnen de antennebundel van een halve graad zou zitten), daarna werd overgeschakeld op de frequenties van Sloshsat, en de HHCS grondzender aangezet. Het heeft in praktijk volgens het boekje gewerkt. De in Perth ontvangen 8

9 ruwe data zijn op tape opgeslagen. We hopen ze binnen niet al te lange tijd te kunnen de-scrambelen en decoderen. (pre-)poc Ondertussen is de Mn Toucan, met Sloshsat aan boord, gearriveerd in de haven van Kourou. Ik zal de lezer niet lastig vallen met de pre-poc en POC operaties in Kourou, maar wees ervan verzekerd dat deze integratieperioden in de geheugens van de betrokken NLR medewerkers staan gegrift. De pre-poc omvatte de satelliet integratieactiviteiten die vijftig werkdagen voor de lancering beginnen. Tijdens de POC, die de laatste tien werkdagen voor de lancering omvat, wordt de satelliet daadwerkelijk met de raket geïntegreerd. geslaagde Sloshsat FLEVO missie heeft opgeleverd. De schat aan vluchtgegevens zullen nog jaren wetenschappelijk werk opleveren met hopelijk evenzoveel belangrijke wetenschappelijke uitkomsten. Tenslotte De auteur dankt alle betrokkenen bij ESA HQ, ESTEC, NIVR, EZ, ESOC, Arianespace, NLR, Dutch Space, Verhaert, Newtec en Rafael, zonder welke dit project nooit van de grond was gekomen. Het project heeft veel gevergd van de flexibiliteit van zowel management als ontwerp, een eigenschap inherent aan de small sat aanpak. In die zin was het werkelijk een small sat aanpak. De voor small sats extreem lange projectduur kwam in belangrijke mate ook door externe oorzaken waarvan enkele hiervoor zijn geschetst. Voor verdere informatie betreffende Sloshsat FLEVO kunt u ondermeer terecht op: Sloshsat flyer: pdf/f pdf en Sloshsat paper: tpsummaries/2000/ dcs.php Voorbereiding van de operaties Je vergat door al deze aanpassingshectiek bijna dat de satelliet ook nog moest worden geopereerd. Dat betekende: het voorbereiden van de experimenten, zowel theoretisch als met simulaties, door de NLR Principal Investigator Jan Vreeburg, het trainen van de operators, de integratie van de Advanced Crew Terminal die voor het opereren van Sloshsat zou worden gebruikt, het overleggen met de Investigators Working Group (IWG), het zorgen voor een database met informatie om op terug te kunnen vallen ingeval van problemen, het verzorgen van de infrastructuur op het OCC en de verbinding met het Internet, enz. Lanceercampagne Om enigszins de authentieke sfeer van de lanceercampagne te behouden zijn uittreksels uit rapportages aan het thuisfront in dit artikel opgenomen. Deze worden in kaders weergegeven. De belangrijkste conclusie is echter dat de lancering met Ariane een goed De start van V164. [Arianespace] 9

10 Belangwekkende ruimtevaartontwikkelingen Ir. D. de Hoop Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart In 2004 hebben zich belangwekkende ontwikkelingen wereldwijd voorgedaan op het gebied van de ruimtevaart, die ook voor Nederland van groot belang waren. Dat waren onder meer de DELTA-missie naar ISS van André Kuipers en de lancering van het ozoninstrument OMI. Ook 2005 is goed begonnen met de prachtige landing van de Huygens ruimtesonde op 14 januari en de succesvolle lancering op 12 februari van een nieuwe versie van de Europese draagraket Ariane-5 met aan boord de Nederlandse satelliet Sloshsat. Ook zijn er uitdagende ruimtevaartontwikkelingen op andere gebieden die ook voor Nederland interessant zijn, zodat er genoeg redenen zijn om enige gebeurtenissen op een rijtje te zetten. Inleiding Ruimtevaart staat in Nederland weer volop in de belangstelling van de politici, de burger en met name de jeugd. Er hebben in de afgelopen maanden een viertal succesvolle evenementen plaatsgevonden met een groot Nederlands belang, waaraan ook de Nederlandse pers veel aandacht heeft besteed. De DELTA-missie van april 2004 waarbij André Kuipers succesvolle experimenten aan boord van het ruimtestation ISS heeft verricht, ligt eenieder nog vers in het geheugen. De TV, radio en de gehele schrijvende Nederlandse pers hebben dit ruimschoots onder ieders aandacht gebracht. Ook de lancering van het instrument OMI op de grote NASA milieusatelliet EOS Aura op 15 juli 2004 werd door vele instanties, politici en de pers op de voet gevolgd. goede baan gezet en leverde in de 14 dagen daarna goede gegevens. De ruimtevaart staat mede door deze successen weer volop in de belangstelling van Europese (dus ook Nederlandse) overheden en instellingen. In de komende maanden zullen beslissingen over nieuwe projecten worden genomen, terwijl voor enige projecten de bekende problemen hopelijk zullen worden opgelost. Eind 2005 is weer een ESA Ministersconferentie gepland. Op vele gebieden van aardobservatie, communicatie, navigatie, ruimteonderzoek en infrastructuur zullen nieuwe projecten worden gedefinieerd. Nieuwe initiatieven over wereldwijde monitoring van milieu en veiligheid en ook over missies naar Mars worden nu al uitgewerkt. Naast de genoemde vier succesvolle missies, is Nederland ook op andere gebieden actief. Zo leverde SRON begin 2005 het prototype van het Heterodyne Instrument for Far Infrared (HIFI) af aan ESA. Dit sterrenkundige instrument wordt aangebracht op de grote ESA satelliet Herschel, die volgens de huidige planning in 2007 wordt gelanceerd. Kort zal op de genoemde ontwikkelingen worden ingegaan. Resultaten van de DELTAmissie André Kuipers heeft van april 2004 tijdens de DELTA-missie naar het ISS ruimtestation een tiental wetenschappelijke experimenten uitgevoerd. Nederlandse wetenschappers van onder meer de Universiteiten van Eindhoven, Amsterdam, Groningen, Rotterdam, Leiden, Wageningen, Utrecht en Delft en ook van onder Verder zat bijna iedereen aan de buis gekluisterd toen op 14 januari 2005 de Huygens-ruimtesonde van ESA zo n prachtige landing maakte op de maan Titan van de planeet Saturnus. Overal ter wereld kon men de indrukwekkende beelden rechtstreeks zien en steeds werd vermeld dat Christaan Huygens een beroemde Nederlandse wetenschapper was. De tweede lancering op 12 februari van de zwaardere versie ECA van de Europese Ariane-5 raket met aan boord de kleine Nederlandse satelliet Sloshsat was een groot succes. Sloshsat werd keurig in de André Kuipers voerde het succesvolle experiment met lampen uit in de ISS Glovebox. [ESA] 10

11 meer TNO en Dutch Space volgden de verrichtingen met spanning vanuit het ESTEC Erasmus-gebouw. De proeven voorgesteld door studenten en scholieren kregen vooral op TV veel aandacht. Op diverse websites van onder meer ESA zijn de resultaten kort vermeld. In de komende maanden verschijnen hierover meer publicaties. Vooral het succesvolle experiment van de TU Eindhoven en Philips met betrekking tot nieuwe geavanceerde lampen trok de aandacht. Hiertoe was een ingenieus apparaat vervaardigd dat in de ISS glovebox (voor het grootste deel door Nederland gebouwd) met groot succes werd beproefd. Men weet nu waarom er in de huidige proeflampen verstoringen optreden, zodat er nu perfecte lampen kunnen worden vervaardigd. De economische baten van dit experiment zijn enorm: een grandioze opsteker voor de Nederlandse ruimtevaart en de wetenschap. Ook verliepen de medische proeven goed. In februari is al een persbericht over de voorlopige resultaten met de bloeddrukmeter (gemaakt in Nederland door TNO) verschenen. ESA heeft nog steeds een prachtige website over DELTA en ook zijn er nog vele persberichten hierover die op deze Nederlandstalige website zijn te vinden. Het belangwekkende Ozon Monitoring Instrument aan boord van de NASA EOS Auro missie [NASA] dit nieuwe staaltje van de Nederlandse kunde op ruimtevaartgebied. Ook hierover kan men verdere informatie vinden op de websites van onder meer ESA, KNMI en NIVR. Overigens kan men ook prachtige resultaten vinden van het in 2002 gelanceerde ozoninstrument Sciamachy, dat aan boord van de ESA satelliet ENVISAT het zo goed doet. Ook hieraan was de Nederlandse bijdrage groot. De landing van de Huygenssonde op 14 januari 2005 Al in 1988 werd een besluit genomen voor de Europese deelname aan het Amerikaanse Cassini-project over onderzoek aan onder meer de Saturnusmaan Titan. De Europese deelname bestond uit een sonde die afdaalt in de atmosfeer en zacht landt op het oppervlak van Titan. De Amerikaanse De lancering in juli 2004 van OMI Nederland heeft in samenwerking met onder meer de VS en Finland een ingenieus ozoninstrument vervaardigd. Hieraan hebben Nederlandse bedrijven en instellingen zoals Dutch Space, TNO, KNMI en vele wetenschappers intensief gewerkt. Het NIVR voerde het management van dit belangwekkende project. Het Ozon Monitoring Instrument (OMI) met een massa van 65 kg is een belangrijke payload op de grote Amerikaanse klimaat- en milieusatelliet EOS Aura. Inmiddels zijn belangwekkende gegevens van OMI ontvangen, zodat Nederlandse gebruikers, wetenschappers en technologen erg trots kunnen zijn op De Huygens-sonde landt perfect op de Saternusmaan Titan [ESA] 11

12 satelliet met aan boord de Huygenssonde werd in oktober 1997 gelanceerd, waarna de lange reis begon die eind december 2004 eindigde met het loskoppen van de Huygens-sonde van de Cassini-satelliet. Op 14 januari 2005 daalde de Huygens-sonde af in de atmosfeer en heeft ruim 4,5 uur onderzoek kunnen doen aan de atmosfeer en het oppervlak. Zelfs tot twee uur na de landing deed de sonde waarnemingen. Inmiddels zijn schitterende beelden verkregen. De hele wereld hield de adem in toen de sonde een fraaie landing maakte. De radiosterrenwacht Dwingelo heeft ook nog een belangrijke rol gespeeld bij het verwerken van de gegevens. De belangstelling over de gehele wereld was overweldigend en iedere wereldburger weet inmiddels dat de missie naar de beroemde Nederlander Huygens was genoemd. Nagenoeg alle TV-stations overal ter wereld zonden de beelden rechtstreeks uit. Vanuit ESTEC werd commentaar gegeven. De Nederlander Christiaan Huygens ontdekte in de zeventiende eeuw de maan Titan middels een ingenieuze telescoop. Ook in die jaren was Nederland al op het gebied van sterrenkunde toonaangevend. De lancering van de Ariane-5 ECA De 21 ste lancering van de Ariane-5 raket was een groot succes. Deze Ariane vlucht V164 was de tweede lancering van de nieuwe zware Ariane-5 van het type ECA met een verbeterde Vulcain-2 motor en een nieuwe tweede trap ESC-A. Deze versie kan circa 10 ton aan satellieten in een geostationaire baan rondom de aarde brengen, ongeveer anderhalf keer meer dan een normale versie. Helaas mislukte de eerste testvlucht van deze ECA-versie op 11 december De belastingen die de uitlaat van de motor te verduren kreeg, waren destijds groter dan verwacht. Door de combinatie van onverwachte wrijvingskrachten knikte de kegelvormige uitlaat van de Vulcain-motor. Hierna startte ESA een programma ter verbetering van deze raket, waarbij alle verdachte systemen werden bestudeerd. Zo werden nieuwe isolerende lagen op de straalpijp aangebracht, zodat het bestand is tegen hogere temperaturen. Ook werd de straalpijp versterkt door metalen strips. Aan dit programma dat meer dan 500 miljoen Euro heeft gekost, hebben ook Nederlandse bedrijven en instellingen meegewerkt. Zo heeft Dutch Space berekeningen uitgevoerd naar de belastingen op onder meer het motorframe tijdens de lancering. APP heeft vele ontstekers geleverd voor de testen op de grond aan de verbeterde Vulcain-2. Het Ariane-programma begon overigens in de jaren zestig als opvolger van diverse andere raketsystemen. De eerste lancering van Ariane-1 vond plaats in Inmiddels hebben al meer dan 160 lanceringen met de vijf Ariane-versies plaatsgevonden. De succesvolle raket Ariane-4 (laatste missie op 15 februari 2003) werd maar liefst 116 keer gelanceerd, waarbij meer dan 150 satellieten in de juiste baan werden gebracht. In de jaren 90 werd een zwaardere Ariane-5 raket ontwikkeld die goedkoper en meer Ariane-5 ECA [Arianespace] efficiënt satellieten moest lanceren dan de succesvolle Ariane-4. De eerste lancering van Ariane-5 in juni 1996 mislukte echter, maar daarna vonden weer vele succesvolle missies plaats. Er werden meerdere versies van deze Ariane-5 raket ontwikkeld. Na de mislukte lancering van de ECA-versie van eind 2002, werden middels de lancering van zes standaard Ariane-5 versies vele satellieten in de ruimte gebracht. Zo werd in december 2004 de grote Franse militaire Helios 2A gelanceerd. Op de websites van onder meer ESA, CNES en Arianespace kan men veel informatie hierover vinden. Nederlandse bedrijven en instellingen zijn nauw betrokken bij de Arianeprogramma s en in het bijzonder bij Ariane-5. Dutch Space vervaardigt ondermeer de grote structuur waaraan de Vulcain-2 motor wordt opgehangen. Ook voor de motor van de tweede trap maakt Dutch Space het frame. Diverse Nederlandse bedrijven waaronder Stork Aerospace in Hoogeveen en vele MKB s zoals Genius Klinkenberg leveren onderdelen aan. Stork Product Engineering (SPE) ontwikkelt en maakt tezamen met het Nederlandse bedrijf APP ontstekers voor Ariane-5. Voor de vele testen heeft 12

13 APP in de afgelopen maanden tientallen ontstekers geleverd. Het NLR verricht voor ESA testen in windtunnels. Het NIVR ondersteunde Nederlandse bedrijven door onder meer het verstrekken van studies over nieuwe technische ontwikkelingen in Ariane-systemen en componenten. Nederland is dus behoorlijk betrokken bij de ESA programma s over Ariane en ook bij nieuwe programma s over toekomstige lanceervoertuigen zijn Nederlandse bedrijven en instellingen actief. geavanceerde minisatelliet met eigen subsystemen voor dataverwerking, commando s en warmtehuishouding. De satelliet heeft in een kunststof experimenttank van 87 liter maar liefst 34 liter water aan boord. Andere ruimtevaartprojecten Uiteraard besteden Nederlandse ruimtevaartinstellingen en bedrijven ook veel aandacht aan projecten van ESA zoals de wetenschappelijke satelliet Herschel, de aardobservatiemissie ADM-Aeolus, het satellietnavigatiesysteem Galileo, het nieuwe concept voor een satelliet Cone- Xpress (Dutch Space als prime), grote gloveboxen voor ISS (onder meer voor Biolab) en projecten over herbruikbare lanceersystemen. Nederlandse bedrijven en instellingen kregen in de afgelopen maanden nieuwe interessante opdrachten van ESA en commerciële instellingen. De wetenschappelijke satelliet Herschel van ESA is voor Nederland een belang- Nederlandse satelliet Sloshsat FLEVO De in Nederland ontwikkelde en gebouwde kleine satelliet Sloshsat FLEVO werd op 12 februari 2005 ruim 31 minuten na de start van de Ariane- 5 ECA lancering in de juiste baan gebracht. Circa 30 minuten later werden al signalen uit het grondstation in Perth (Australië) ontvangen dat Sloshsat naar wens functioneerde. De veertien dagen hierna werden de proeven verricht om het gedrag en klotsen van vloeistoffen in een tank onder gewichtsloze omstandigheden te onderzoeken. De resultaten waren hoopvol. Er werden met een koudgassysteem stootjes aan de tank gegeven, zodat de klotsbewegingen konden worden geanalyseerd. Door deze informatie kan het gedrag van vloeistoffen in tanks van satellieten en raketten beter worden voorspeld zodat problemen kunnen worden voorkomen. Het Sloshsat-project werd mogelijk gemaakt met behulp van de technologieprogramma s van ESA en het NIVR. Het NLR (Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium) is hiervan de hoofdcontractant. Vele Nederlandse bedrijven en instellingen (onder meer Dutch Space en de Universiteit van Groningen) en bedrijven en instituten uit België, Israël en de VS zijn hierbij betrokken. Sloshsat met een totale massa van 129 kilogram is een Sloshsat FLEVO [NLR] 13

14 samenwerkingsverband gedaan met vaak een specifieke belangrijke rol van Europa. Voorbereiding van HIFI voor de triltest. Deze test is succesvol verlopen. Het heeft aangetoond dat het instrument de krachten van de lancering kan doorstaan. [ESRON] rijk project. SRON is al jaren bezig met de voorbereidingen aan het grote HIFI instrument, waarvan het prototype in januari 2005 werd afgeleverd. Dit zeer geavanceerde instrument voor waarnemingen in het golflengtegebied tussen infrarood en microgolven weegt 50 kg. Dutch Space en andere Nederlandse bedrijven zijn betrokken bij de ontwikkeling van systemen en componenten voor het standregelsysteem. Dutch Space is tevens verantwoordelijk voor de zonnepanelen voor niet alleen Herschel maar ook voor Planck. Ook zijn verschillende nieuwe opdrachten verkregen op de commerciële ruimtevaartmarkt. Dutch Space verkreeg nieuwe opdrachten over zonnepanelen uit de VS en Israël. Bradford kreeg vervolgopdrachten uit de VS en Japan over de grote Life Science Glovebox. Bradford leverde ook een nieuwe component voor de Ariane-5 missie van december 2004, waarbij een koeleenheid voor de Helios satelliet werd geleverd. Op het gebied van nieuwe lanceervoertuigen en raketten zoals de kleine raket Vega, het re-entry voertuig Expert en herbruikbare lanceersystemen zijn momenteel vele Nederlandse bedrijven en instellingen actief. Hierbij zijn interessante opdrachten verworven op het gebied van hete structuurdelen, interface constructies, nieuwe motorframes, herbruikbare ontstekers, zogenaamde Health Monitoring systemen en testen in windtunnels, waarbij Dutch Space, Stork Aerospace, APP, TNO, NLR en MKB s zijn betrokken. Bij het Galileo-project zijn vele bedrijven en instellingen actief omtrent validatiesystemen, zonnepanelen, sensoren en componenten. Op het gebied van aardobservatie hebben onder meer Value Adding bedrijven (zoals Argoss), KNMI, MKB s en TNO weer interessante opdrachten verworven. Ruimtevaart in ons dagelijks leven; nieuw Nederlands Actieplan Ruimtevaart De nieuwe mogelijkheden voor toepassingen van ruimtevaartsystemen voor ons dagelijks leven zijn nog steeds indrukwekkend. Zo neemt het gebruik van ruimtevaartgegevens voor waarschuwingen en maatregelen bij orkanen en rampen, nieuwe navigatietoepassingen, communicatie en dergelijk toe. Ook uitdagende programma s over planeetonderzoek (ondermeer Mars en Saturnus/Titan) krijgen steeds meer belangstelling van het publiek, politici en eigenlijk eenieder. Vele ruimtevaartactiviteiten worden in mondiaal Naast ESA, wordt de rol en invloed van de EU steeds groter. De EU publiceerde in 2003 een indrukwekkend Witboek waarin het belang van ruimtevaart voor onze samenleving sterk werd benadrukt. De EU draagt financieel behoorlijk mee aan projecten zoals Galileo (navigatie) en GMES (aardobservatie). In de komende jaren zullen zeker de aanpak, prioriteiten en organisatie van de Europese ruimtevaartinspanningen veranderen. Nederland zal de veranderende wereld nauwgezet volgen. Teneinde hierop in te spelen is eind 2004 een nieuw Nederlands Actieplan Ruimtevaart opgezet, waaraan eenieder deelneemt: overheid, ruimtevaartorganisaties, bedrijven en kennisinstellingen. Dit plan kan leiden tot een betere samenwerking, synergie en afstemming, waarbij weloverwogen keuzes moeten worden gemaakt waarop Nederland zich zal concentreren. Er zijn al een beperkt aantal ambities gedefinieerd die zijn gegroepeerd tot drie inhoudelijke en twee algemene zwaartepunten. De inhoudelijke zwaartepunten zijn wetenschap (onder meer astrofysica en klimaatonderzoek), het operationeel gebruik (ondermeer aardobservatie en navigatie) en de infrastructuur (lanceervoertuigen, satellieten en ISS). De algemene zwaartepunten betreffen kennisoverdracht en educatie, en communicatie en regie. De bottleneck (op welk terrein eigenlijk ook niet) zijn vaak de beschikbare budgetten. Hopelijk blijft eenieder hoopvol met betrekking tot het oplossen van ook enige problemen. De baten en de perspectieven van het gebruik van ruimtevaartgegevens voor nagenoeg alle aardse disciplines (communicatie, navigatie, klimaat, milieu, wetenschap, enzovoort) zijn immers zo groot. 14

15 Assemblage ISS weer hervat Marco van der List Nederlandse Vereniging voor Ruimtevaart (NVR) Dit jaar komt er eindelijk een einde aan de meer dan twee jaren durende impasse rond de constructie van het International Space Station (ISS) sinds het ongeluk met de shuttle Columbia in februari Toch zal er geen sprake kunnen zijn van eenvoudigweg de eerder geplande activiteiten in de Amerikaanse ruimtevaart te hervatten. Zo zal de shuttle nu nog alleen gebruikt worden ten behoeve van de afbouw van het ISS, en wellicht nog belangrijker, de lancering van de Europese en Japanse modules, waarmee de Verenigde Staten hun belangrijke, nog openstaande verplichtingen naar deze internationale partners zullen inlossen. Russen onderhouden het ISS Sinds het verongelukken van de shuttle Columbia is het ruimtestation afhankelijk geweest van de Russische Progress en Soyuz ruimteschepen voor de aan- en afvoer van materiaal en ruimtevaarders. Omdat de Progress hooguit 2, ton vracht mee kan nemen, (vergelijk dit met de negen ton laadvermogen van de MPLM die in de shuttle meegaat) was men genoodzaakt om vanaf april 2003 de permanente bemanning van drie ruimtevaarders naar twee terug te brengen. De kleine Progress ruimteschepen konden simpelweg niet genoeg voorraden zoals water en zuurstof meenemen om een driekoppige bemanning te onderhouden. Bovendien hadden de kleinere bemanningen hun handen toch al vol aan het onderhoud en operationeel houden van het ISS. Het aantal ruimtewandelingen moest noodgedwongen eveneens tot een minimum worden beperkt. De operationele regels dicteren namelijk dat een ruimtevaarder nooit alleen naar buiten mag, maar met een tweekoppige bemanning betekende dat wel dat het ruimtestation tijdens een kosmisch uitstapje onbemand zou moeten blijven. In dat geval kan er niemand ingrijpen als er aan boord een urgent probleem zou ontstaan. Toch werd op 8 april 2003, toen de driekoppige Expeditie-6 nog aan boord was, een ruimtewandeling gemaakt om enkele noodzakelijke assemblageactiviteiten op de grote dwarsbalkstructuur van het Amerikaanse segment af te ronden. Deze waren blijven liggen na het laatste bezoek van de shuttle eind Toch waren er nog diverse ruimtewandelingen noodzakelijk voor de kleinere stambemanningen. Zo werd er in 2004 een uitstapje gemaakt om defecte regelelektronica van een Amerikaanse gyroscoop te repareren, wat met succes afgerond kon worden. Ook werd tijdens latere ruimtewandelingen rendez-vous apparatuur geïnstalleerd ten behoeve De zevende Expeditie bestond dus nog maar uit een Rus en een Amerikaan en deze samenstelling zal tot op zijn vroegst de hervatting van de shuttlevluchten blijven bestaan. Elke zes maanden vertrok een Soyuz met een nieuwe bemanning om de oude stambemanning af te lossen. Dit heeft natuurlijk zijn weerslag gehad op de hoeveelheid geplande wetenschappelijke programma s, waarvan het merendeel uitgesteld moest worden omdat de daarvoor benodigde onderzoekapparatuur eenvoudigweg niet aangeleverd kon worden. Zolang de shuttle niet zal vliegen, kan er geen sprake zijn van verdere assemblageactiviteiten om het station uit te breiden. Zo zag het ISS eruit ten tijde van het laatste shuttlebezoek in december Sindsdien is de assemblage van het station tot stilstand gekomen. [NASA] 15

16 van de in 2005 te lanceren Europese ATV vrachtvaarder. Het feit dat er ook nog problemen ontstonden met de koelsystemen in de Amerikaanse ruimtepakken en dus alleen de Russische apparatuur en luchtsluis gebruikt konden worden voor alle ruimtewandelingen, maakte de situatie er niet bepaald gemakkelijker op. De Russen konden hiermee wel hun enorme ervaring op gebied van langdurige ruimtevluchten opgedaan aan boord van de Mir tentoonstellen. Europeanen bezoeken ISS Ongeveer elke zes maanden bracht een Soyuz TMA een nieuwe tweekoppige bemanning naar het ruimtestation. Op de lancering van Expeditie-7 in april 2003 na, werd bij elke vlucht de derde zetel in de Soyuz ingenomen door een gastkosmonaut die na ongeveer tien dagen met de oude bemanning naar de aarde terugkeerde. Tweemaal kon op deze wijze een Europese ruimtevaarder een bezoek aan het ruimtestation brengen; de Spanjaard Pedro Duque in oktober 2003 en de Nederlander André Kuipers in april De benodigde apparatuur voor de experimenten van dit tweetal waren eerder door de onbemande Progress ruimteschepen aangevoerd. Na het vertrek van de bezoekers zou de vaste bemanning verder met deze apparatuur werken, wat de wetenschappelijke opbrengst alleen maar vergrootte en mooi meegenomen was in deze relatief rustige onderzoekperiode voor het station. In oktober 2004 kon er geen Europese passagier gevonden worden en reisde de Rus Yuri Shargin met de tiende stambemanning naar het ruimtestation voor het uitvoeren van enkele Russische experimenten en het helpen bij onderhoud en reparaties. In april 2005 heeft de Italiaan Roberto Vittori de elfde Expeditie naar het ISS vergezeld. Al in april 2002 vloog Vittori in de Soyuz TM-32 naar het ruimtestation, zodat hij de eerste Europeaan is die het ISS tweemaal bezoekt. Verder zal de Duitser Thomas Reiter in de tweede helft van 2005 ongeveer een half jaar aan boord van het station wonen. Reiter zal met de tweede shuttlevlucht in juli 2005 arriveren en zich bij de tweekoppige Expeditie-11, die zich al sinds april aan boord zal bevinden, voegen. Eerder bracht Reiter al in 1995 bijna 180 dagen door in het Russische ruimtestation Mir. Uiteindelijke configuratie aangepast In de Orbiter Processing Facility controleren technici het neus landinggestel van de spaceshuttle Atlantis. Atlantis wordt gereed gemaakt voor de tweede Return-to-Flight missie, STS-121. [NASA] Op 26 januari 2005 ontmoetten de leiders van de Amerikaanse, Russische, Europese en Japanse ruimtevaartorganisaties elkaar in Montreal in Canada om het ISS programma te bespreken en te bepalen welke stappen er nodig zijn 16

17 om het internationale project voort te zetten. De partners herbevestigden hun bereidheid om aan hun verplichtingen te voldoen, om de assemblage van het ISS voor het einde van het decennium af te ronden en om het ISS te gebruiken op een wijze welke het wetenschappelijk onderzoek van elke deelnemer dient en uiteindelijk de verdere exploratie van de ruimte. Al voor het ongeluk met de shuttle, had NASA al een gereduceerde configuratie gedefinieerd van het Amerikaanse segment van het ISS, de zogenaamde Core Complete. In dit plan was gesteld dat de Amerikaanse assemblage gereed zou moeten zijn met de lancering van de koppelmodule Node-2. Andere elementen zoals een grote woonmodule of een te ontwikkelen reddingshuttle (Crew Rescue Vehicle, CRV) waardoor zes- of zevenkoppige stambemanningen mogelijk zouden worden, waren in dit plan al komen te vervallen. Door de Node-2 te lanceren, kan NASA tenminste aan de internationale afspraken voldoen door een koppelpunt beschikbaar te stellen voor de Europese en Japanse laboratoriummodules. Mede door de druk vanuit de Amerikaanse overheid was NASA het eraan gelegen om deze Core Complete configuratie volgens schema en tegen zo gering mogelijke budgetoverschrijdingen te bereiken. De onderzoekcommissie die de ramp met de Columbia onderzocht, stelde later vast dat dit streven een onrealistisch lanceerschema voor de shuttle tot gevolg had met acht geplande lanceringen in Een van de conclusies was dan ook dat NASA hiermee in een soortgelijke situatie met overvolle lanceerschema s was verzeild als ten tijde van het Challenger ongeluk. Uiteindelijk zal de configuratie van het Amerikaanse deel van het ISS niet wezenlijk veranderen ten opzichte van voor het shuttle ongeluk. Belangrijke bijdragen, zoals de woonmodule, waren immers al geschrapt. Nog steeds hebben de Verenigde Staten er baat bij om zo snel mogelijk de internationale partners in staat te stellen hun modules te lanceren, zodat de NASA zijn aandacht kan gaan richten op de in 2004 door president George W. Bush aangekondigde nieuwe programma s voor de bemande exploratie van de maan en Mars. De planning voorziet er nu in om begin 2007 de koppelmodule Node-2 te lanceren en rond 2010 de assemblage van het ISS af te ronden, waarna de shuttle uit bedrijf zal worden genomen. Tot die tijd zullen nog ongeveer 25 shuttlevluchten nodig zijn. Na 2010 zullen de Verenigde Staten enkele jaren afhankelijk zijn van derden om hun astronauten van en naar het ISS te vervoeren. Het zal namelijk na 2010 nog minstens enkele jaren duren eer de opvolger van de shuttle, het aangekondigde Crew Exploration Vehicle (CEV), in gebruik zal kunnen worden genomen. Van de CEV wordt vereist dat deze zowel astronauten naar het ISS zal moeten kunnen brengen als mensen richting de maan en hopelijk zelfs nog verder weg. Hoewel de uiteindelijke vorm van de CEV nog niet bekend is, lijkt het erop dat deze ongeveer dezelfde doelstellingen zal vervullen als de Apollo-capsule uit het Amerikaanse maanprogramma uit de jaren zestig. Na afloop van de maanlandingen werden de overgebleven Apollo-capsules gebruikt om astronauten naar en van het ruimtelaboratorium Skylab te vervoeren en in 1975 een koppeling met een Russische Soyuz tot stand te brengen. Met het reduceren van een groot gedeelte van de shuttlevluchten zal het ISS in de toekomst meer afhankelijk zijn van onbemande vrachtschepen zoals de Russische Progress, de in Europa ontwikkelde ATV en de Japanse HTV. Het Russische segment Rusland heeft aangegeven meer te willen investeren in de ontwikkeling van het Russische segment van het ISS. Helaas heeft het ongeluk met de Columbia tot gevolg gehad dat de Russen hun aandacht de laatste twee jaren hebben moeten beperken tot het onderhouden van het gehele ISS, wat een zware belasting is voor het toch al geringe Russische ruimtevaartbudget. Het spreekt dan ook voor zich dat dit gegeven al tot enige irritatie heeft geleid tussen de internationale partners. Rusland heeft onder andere gesuggereerd dat Amerikaanse astronauten na de hervatting van de shuttlevluchten hand- en spandiensten zouden moeten verlenen aan hun Russische collega s in ruil voor de Russische inspanningen tot dusver. Omdat de Verenigde Staten niet toestaan dat er direct betaald wordt voor buitenlandse diensten, moet er een oplossing gevonden worden voor betaling in natura. De situatie werd er niet makkelijker op toen begin 2005 de Russen meldden dat zij van plan zijn om de VS vanaf 2006 een financiële vergoeding te vragen voor het vervoer van Amerikaanse ruimtevaarders van en naar het ISS. Voor de Amerikaanse astronauten die gebruik maken van de Soyuz om naar het ISS te reizen zouden dan, net zoals de Europese ruimtevaarders of ruimtetoeristen, een bijdrage van ongeveer 12 miljoen euro betaald moeten worden. Hiermee geven de Russen duidelijk aan dat zij hun Soyuz ruimteschepen in ieder geval gedeeltelijk commercieel willen gaan exploiteren. De Russen hopen hun segment van het ISS in 2011 volledig geassembleerd te hebben. In 2007 zal een wetenschappelijke module gelanceerd worden, gebaseerd op de FGB-2, de reservemodule voor Zarya. Men onderzoekt serieus de mogelijkheden om eventueel Kazakstan uit te nodigen om de FGB- 2, die al voor 70% af is, uit te rusten met instrumenten. In 2009 zal de FGB- 2 gevolgd worden door een platform met zonnepanelen en uiteindelijk in 2011 een tweede wetenschappelijke module. 17

18 Historie ISS 1998 De eerste twee modules van het ISS, de in Rusland gebouwde FGB Zarya en de Amerikaanse Node-1 Unity worden gelanceerd en in de ruimte aan elkaar gekoppeld. Multi-Purpose Logistics Module Rafaello wordt gereed gemaakt om te worden geplaatst in spaceshuttle Discovery voor de Return-to-Flight missie die het naar het ruimtestation ISS moet brengen. [NASA] 1999 Door het telkens weer uitstellen van de lancering van de Russische woonmodule, wordt er dit jaar maar één enkele shuttlevlucht uitgevoerd naar het ruimtestation. Het ISS, dat nu een massa van ongeveer 35 ton heeft, blijft onbemand haar baantjes om de aarde draaien Na nog een shuttlevlucht in mei om noodzakelijk geworden onderhoud aan de Zarya en Unity modules te verrichten, lanceren de Russen in juli dan eindelijk de Zvezda woonmodule. In de ruimte koppelt de onbemande Zvezda automatisch aan de Zarya/Unity combinatie. Later dat jaar voeren shuttles de eerste twee Truss elementen aan. In de Z1-Truss bevinden zich de gyroscopen voor de standregeling en de P6-Truss bevat de eerste grote set Amerikaanse zonnepanelen. Op 2 november wordt een mijlpaal bereikt als de eerste permanente bemanning, Expeditie-1 bestaande uit een Amerikaan en twee Russen, haar intrek in het ruimtestation neemt. Vladimir N. Dezhurov, lid van de derde Expeditie, tijdens een rustig moment in het Temporary Sleeping Station in de Destiny module. Voor het ISS grotere bemanningen kan huisvesten, zullen meer soortelijke slaapfaciliteiten geïnstalleerd moeten worden. [NASA] 2001 Shuttles lanceren de Amerikaanse laboratoriummodule Destiny en de robotarm Canadarm-2. Ook de Italiaanse Multi Purpose Logistics Modules (MPLM) vliegen verschillende malen in het vrachtruim van de shuttle om voorraden van en naar het ISS te vervoeren. In juli wordt het station uitgebreid met de Amerikaanse luchtsluismodule Quest. Later dat jaar volgt ook een Russische luchtsluis welke door een Soyuz raket gelanceerd wordt De assemblage verloopt nu in een hoog tempo als binnen een jaar de eerste drie elementen van de Amerikaanse Truss geassembleerd worden. Deze Truss zal uiteindelijk de grote dwarsbalk vormen waaraan de vier sets grote zonnepanelen bevestigd zullen worden. De shuttle voert in de MPLM s ook steeds meer wetenschappelijk instrumenten en onderzoekfaciliteiten aan. In juni wordt de in Nederland gebouwde Microgravity Science Glovebox in het Destiny laboratorium geïnstalleerd Door het ongeluk met de shuttle komt de assemblage voorlopig stil te liggen. Nu alleen de kleinere Soyuz en Progress ruimteschepen beschikbaar zijn, wordt de vaste bemanning van drie naar twee ruimtevaarders teruggebracht. In april en oktober brengen Soyuz capsules nieuwe stambemanningen naar het station. Tijdens de vlucht in oktober vergezelt de Spanjaard Pedro Duque de achtste Expeditie. Spaceshuttle Discovery gedurende een test waarin de External Tank volledig wordt geladen met cryogene stuwstoffen. [NASA] 2004 Ook dit jaar maar twee bemande Soyuz vluchten naar het ISS. In beide gevallen gaat het weer om het afwisselen van de zittende expeditie. In april vliegt onze landgenoot André Kuipers naar het ISS voor een vlucht van 12 dagen. 18

19 Toekomst ISS In grote lijnen is hieronder de verdere assemblage van het ISS geschetst, zoals samengesteld uit de beschikbare informatie van de diverse partners in het project zoals dat op het moment van schrijven beschikbaar was. Actuele gebeurtenissen kunnen dit schema beïnvloeden De shuttle zal weer voor het eerst in meer dan twee jaren gaan vliegen. De eerste twee van in totaal drie geplande vluchten zullen de geslonken voorraden van het ISS zodanig aanvullen, dat een driekoppige bemanning weer mogelijk wordt. Wellicht wordt dan nog voor het einde van het jaar de assemblage weer hervat met de lancering van een tweede set Amerikaanse zonnepanelen Eerste vlucht van de door Europa ontwikkelde Automated Transfer Vehicle (ATV). Amerikaanse shuttles zullen de twee laatste sets zonnepanelen naar het ISS brengen waardoor de grote dwarsbalk helemaal geassembleerd kan worden. Tegen het einde van het jaar zal dan de koppelmodule Node-2 gelanceerd worden, waarmee de Amerikanen hun segment van het ISS als gereed beschouwen. Spaceshuttle Discovery kruipt bovenop het Mobile Launch Platform naar lanceerplatform 39B voor missie STS-114). [NASA] 2007 Rond de jaarwisseling zal de Europese laboratoriummodule Columbus gelanceerd worden. Later dat jaar zal de Japanse module Kibo volgen. Ook de Russen zullen een wetenschappelijke module, gebaseerd op de FGB-2, lanceren. Samen met de FGB-2 zal ook de robotarm ERA omhoog gaan Het externe Japanse experimentenplatform wordt aan de Kibo module gemonteerd. Ook wordt de koppelmodule Node-3 gelanceerd De observatiemodule Cupola en de centrifugemodule worden gelanceerd. De eerste vlucht van de onbemande Japanse vrachtcapsule HTV zal plaatsvinden Dit jaar zullen de laatste shuttlevluchten plaatsvinden, waarna de spaceshuttle uit bedrijf wordt genomen. Vanaf nu zal het ISS afhankelijk zijn van Russische, Europese en Japanse ruimteschepen voor de aan- en afvoer van ruimtevaarders en voorraden. Dit zal duren totdat omstreeks 2014 de Amerikaanse Crew Exploration Vehicle in gebruik wordt genomen. De Franse astronaut Jean-François Clervoy in de vrachtmodule van de ATV tijdens een test. Midden bovenaan is het luik van het koppelingsmechanisme zichtbaar. [ESA] 2011 De Russen zullen hun tweede en laatste wetenschappelijke module lanceren waarmee de assemblage van het gehele ISS voltooid zal zijn. ATV [ESA] 19

20 Europese elementen wachten op lancering De lancering van de eerste Automated Transfer Vehicle (ATV) is voorzien voor begin De ATV zal onbemand met een Ariane-5 vanaf de basis Kourou in Frans-Guyana gelanceerd worden, om vervolgens naar het ISS te vliegen alwaar het autonoom aan de achterzijde van de Russische woonmodule Zvezda zal koppelen. Het ruimtevaartuig weegt iets meer dan 20 ton en kan 7, ton aan voorraden meenemen. Aan het einde van de zes maanden durende vlucht zal de ATV, net als de Russische Progress, worden losgekoppeld en verbranden in de dampkring. Door de complexiteit van de ATV moest de eerste lancering met ongeveer een jaar worden uitgesteld. Het eerste vluchtmodel van de ATV, die Jules Verne is gedoopt naar de 19 de eeuwse Franse sciencefiction schrijver, ondergaat momenteel een testcampagne bij ESTEC in Noordwijk en zal deze zomer naar de lanceerbasis Kourou in Frans- Guyana verscheept worden. Een spaceshuttle had de Europese laboratoriummodule Columbus al in oktober 2004 naar het ISS moeten brengen maar dat zal nu op zijn vroegst ergens in het voorjaar van 2007 gebeuren. Een Europese module was al een onderdeel van de plannen voor het Amerikaanse ruimtestation Freedom in de jaren tachtig, zodat inmiddels al meer dan twintig jaren gewerkt is aan de ontwikkeling van dit onderzoeklaboratorium. Omdat Columbus nu langer aan de grond blijft staan, heeft ESA de gelegenheid genomen om enkele van de onderzoekfaciliteiten en experimenten aan te passen en te modificeren, mede aan de hand van ervaringen die zijn opgedaan tijdens astronauttrainingen en nieuwe inzichten op welke wijze experimenten beter uitgevoerd kunnen worden. Hoewel dit natuurlijk tot een kostenverhoging heeft geleid, is ESA er van overtuigd dat dit uiteindelijk tot een hoger en beter niveau van de wetenschappelijke experimenten in de Columbus zal leiden en er straks minder vaak apparatuur terug naar de aarde hoeft te worden gebracht om te worden aangepast en verbeterd. De European Robotic Arm (ERA), ontwikkeld door een consortium onder leiding van Dutch Space, zal in 2007 samen met de Russische FGB-2 module gelanceerd worden. De ERA zal gebruikt worden om tijdens werkzaamheden aan de buitenzijde van het Russische segment, ruimtewandelaars te assisteren en lasten te verplaatsen. Net als haar Canadese tegenhanger op het Amerikaanse segment, heeft de ERA aan beide uiteinden een effector waarmee de arm zich kan vastmaken Antennes maken het mogelijk dat de ATV kan communiceren met de Zvezda module gedurende rendezvous en koppeling. [ESA] of een last kan manipuleren. Hierdoor kan de 11 meter lange robotarm zich hand over hand over de buitenkant van het ruimtestation voortbewegen. Toch grotere bemanningen voor het ISS? De leiders van de ruimtevaartorganisaties uitten begin 2005 de wens om zo snel mogelijk na de hervatting van de shuttlevluchten grotere permanente bemanningen aan boord van het station te laten wonen en werken. In het najaar van 2005 zal deze problematiek tijdens een nieuwe conferentie besproken worden. Door het vervallen van de Amerikaanse woonmodule zal er extra apparatuur voor de levensvoorzieningen en slaapgelegenheden elders in het station moeten worden ondergebracht. In 2007 zal NASA een extra zuurstofgenerator lanceren welke de Russische apparatuur moet aanvullen, terwijl in Europa ook soortgelijke apparatuur wordt ontwikkeld. Ook kunnen er relatief eenvoudig extra slaapplaatsen gerealiseerd worden, zoals de slaapcabine die nu al in het Destiny laboratorium aanwezig is. Wellicht dat een groot deel van deze faciliteiten in de nog te lanceren koppelmodules kan worden onderbracht zonder al te veel ruimte voor wetenschappelijke instrumenten te moeten opofferen. Een grotere uitdaging is om voldoende reddingscapaciteit te realiseren voor een grotere permanente bemanning. Nu is er altijd minimaal een Russische Soyuz capsule aan het station gekoppeld waarmee in noodgevallen drie ruimtevaarders binnen enkele uren naar de aarde kunnen terugkeren. De voor de hand liggende oplossing zou zijn om te allen tijde een extra Soyuz ter beschikking hebben. Maar door de internationale politieke verhoudingen en de wetgeving van de betrokken landen, ligt het verwezenlijken van een grotere bemanning aan boord van het ruimtestation eerder bij politici dan bij ontwerpers en technici. 20