Alles over de herbruikbare raket van SpaceX, Starship

Elon Musk reisde in 2001 af naar Rusland om een afgedankte ICBM te kopen – een raket waarvan de atoomkop verwijderd is. Hij wilde er een plantenkas mee lanceren naar Mars, met als doel het enthousiasme voor de bemande ruimtevaart te reanimeren. De Russen namen hem totaal niet serieus en zitten nu met de gebakken peren, want Musk besloot zelf een raket te ontwikkelen. Binnen een paar jaar molesteerde deze Falcon 9 de ooit zo lucratieve Russische lanceermarkt. Daarnaast ontwikkelde hij een bemand ruimteschip, waardoor de Russen ook hun peperdure tickets voor Sojoez-vluchten niet meer aan de straatstenen kwijtraakten.

Het staat daarmee vast dat Musk tot veel in staat is. De Falcon 9 is niet alleen betaalbaar en betrouwbaar, maar ook nog eens grotendeels herbruikbaar. SpaceX is de enige ruimtevaartorganisatie ter wereld die de eerste trap van een draagraket routinematig terugbrengt naar de aarde voor hergebruik. Musk roept al jaren dat hij het belachelijk vindt om een raket na één vlucht af te danken. “Stel dat we vliegtuigen na elke vlucht zouden weggooien, hoe zou het dan met de luchtvaart gesteld zijn?”

De Falcon 9 en zijn grotere broer, de Falcon Heavy, zijn overigens niet helemáál herbruikbaar. De eerste trap versnelt tot zo’n 7000 kilometer per uur. Het is al een hele uitdaging om deze heelhuids terug te brengen. Voor de tweede trap, die tot ruim 27.000 km/h versnelt, is dat bijna onmogelijk. Het benodigde hitteschild en andere systemen zouden qua gewicht ernstig ten koste gaan van de zogenoemde nuttige lading.

Uiteraard heeft dit Musk nooit lekker gezeten: hij bleef dromen van een multifunctioneel ruimteschip dat zonder veel onderhoud talloze keren gelanceerd zou kunnen worden. Inmiddels is hij de prototypes van zo’n toestel aan het testen in het zuidelijkste puntje van Texas, nabij het dorpje Boca Chica.

Miljardensubsidie

Starship, zoals het schip heet, stamt af van een idee dat Musk in het najaar van 2016 wereldkundig maakte en dat hij het Interplanetary Transport System doopte. Het bestond uit een tweetrapsraket van monsterlijke omvang, gemaakt van koolstofcomposieten. De tweede trap zou naar de aarde kunnen terugkeren voor een rechtstandige landing, net als de herbruikbare Falcon 9-boosters. 

Vanwege de enorme schaal van het ding, zou er ondanks het benodigde hitteschild voldoende lading kunnen worden meegenomen. Dezelfde trap zou ook in een baan om de aarde volgetankt kunnen worden om daarna naar de maan of zelfs Mars te vertrekken. Beide trappen zouden worden uitgerust met nieuwe motoren van het type Raptor, die op methaan werken. Dat is een brandstof die in principe op Mars kan worden bereid uit water en CO₂. Aldus zou het toestel ook de terugreis naar de aarde kunnen aanvaarden.

Ondanks Musks reputatie klonk dit te mooi om waar te zijn. Ook de tycoon zelf gaf toe dat de financiering misschien een dingetje zou zijn. Om NASA tot een miljardensubsidie te verleiden, zou het project sterk aan geloofwaardigheid moeten winnen. In 2017 presenteerde hij, opnieuw tijdens het jaarlijkse Internationale Astronautica-Congres, een afgeslankte versie van het toestel. En in 2019 verklaarde hij dat Starship niet van dure koolstofcomposieten zou worden gemaakt, maar van veel goedkoper roestvrij staal. 

Op 9 december 2020 vloog het eerste prototype tot een hoogte van ruim 12 kilometer. De landing eindigde in een vuurbal, maar verder gedroeg het toestel zich voorbeeldig. Na nog een aantal explosies maakte prototype SN15 op 5 mei 2021 een landing volgens het boekje. De geplande volgende sprong voorwaarts is een vlucht naar een baan om de aarde, waarbij prototype SN20 gelanceerd zal worden op de bijbehorende ‘Super Heavy’-booster. Uitgerust met 28 tot 33 Raptor-motoren is dat de krachtigste raket ooit gebouwd. Deze lancering moet volgend jaar plaatsvinden.

Apollo-model

Zelfs de grootste Musk-sceptici denken dat Starship inderdaad over een paar jaar lading zal gaan vervoeren naar een baan om de aarde. Waarschijnlijk een lading Starlink-satellieten. Maar een reis naar Mars? Dan zal eerst de uitdaging van het tanken in de ruimte moeten worden opgelost. Het vullen van één Starship vereist minimaal zes vluchten van een tanker-Starship. 

De brandstoffen, vloeibaar methaan en vloeibare zuurstof, hebben temperaturen van respectievelijk 161,5 en 183 graden Celsius onder nul. In het onbarmhartige zonlicht van de ruimte kan de druk in de brandstoftanks dan al snel gevaarlijk oplopen. En Musk is tot nu toe rijkelijk vaag over hoe die stoffen precies zullen worden overgepompt. 

Niettemin heeft de NASA, tot verbijstering van velen, Starship aangewezen als de maanlander van het Artemis-project dat in de tweede helft van het decennium de eerste vrouw en de eerste mens van kleur op de maan moet neerzetten. NASA betaalt SpaceX daar 2,9 miljard dollar voor. NASA’s eigen Orion-ruimteschip, gelanceerd bovenop de peperdure SLS-raket, brengt de astronauten naar een baan om de maan. Daar stappen ze over op de Starship-maanlander. Hoe de vluchtige brandstoffen tijdens dat verblijf op de maan onder controle kunnen worden gehouden, is vooralsnog de vraag.

De Mars-versie van Starship roept nog meer vragen op. Musk zegt er honderd ‘kolonisten’ mee te kunnen vervoeren, maar sceptici rekenen voor dat dat vanwege de benodigde life support-systemen en voorraden volstrekt niet past. Een eerste expeditie van een mens of zeven lijkt realistischer. De terugkeer naar de aarde zal voor deze mensen sowieso een heikele onderneming worden. 

Om het methaan en de zuurstof te produceren en te koelen waarmee een Starship terug kan keren naar de aarde, is een hoeveelheid energie nodig die onmogelijk door een pionierende expeditie te produceren lijkt. Het Apollo-model lijkt veel logischer: gebruik een minimalistische opstijgraket die in de baan om Mars koppelt aan een schip dat terugkeert naar de aarde.

Wanneer Musk opschept dat Starship het zonnestelsel zal veroveren, is het beter hem niet op zijn woord te geloven. Want het staat nog helemaal niet vast of het concept van Starship ook buiten een baan om de aarde levensvatbaar is. Maar dat de eerste lancering de tongen los zal maken, is zeker.

Tekst: Ed Croonenberg