Atlas-V Cygnus lancering

Cape Canaveral, 6 december 2015. Vanavond om 22:44 wordt een vierde poging gedaan om een vrachtmodule naar het internationale ruimtestation ISS te lanceren. De eerdere drie pogingen deze week moesten worden gestaakt vanwege slechte weersomstandigheden rond de lanceerplaats op het Cape Canaveral Air Force Station. Dit artikel is een resultaat van Remco Timmermans (ruimtevaartexpert en bekend van International Space University, Stenden University of Applied Sciences). 

Mensen die ook geïnteresseerd zijn in de meteorologie en/of wetenschap in het algemeen mogen zich altijd even voorstellen via de e-mail [email protected].

Een zwaan in de ruimte

De vrachtmodule die vanavond (of later de komende week) wordt gelanceerd, is de vierde versie van de commerciële “Cygnus” (Zwaan) module, ontwikkeld door het Amerikaanse Orbital-ATK in opdracht van NASA. Interessant feit is dat de eigenlijke vrachtmodule is gebouwd door Thales-Alenia in Italië en dus feitelijk een Europese capsule is. Alleen de inrichting, de stuursystemen en de nieuwe, ronde zonnepanelen zijn door Orbital-ATK en haar Amerikaanse partners gebouwd.

Het is een belangrijke lancering, want eerder dit jaar explodeerde de draagraket tijdens de lancering van de derde versie van de Cygnus, door een probleem met de nieuwe Antares draagraket. De vrachtmodule en alle inhoud gingen in de explosie verloren.

Bekijk hier de video van de explosie NASA-raket explodeert na lancering

Atlas-V raket

Om dit risico nu te verkleinen heeft Orbital ATK gekozen voor een Atlas-V draagraket van concurrent United Launch Alliance. Deze raket is een van de meest betrouwbare Amerikaanse systemen. Het is een ver doorontwikkelde versie van de Atlas intercontinentale kernraket uit de jaren vijftig. Een niet-militaire versie van de Atlas lanceerde de eerste Amerikaanse Mercury astronauten naar de ruimte. Ook de tweede trap van de Atlas-V, genaamd ”Centaur”, werd al in de jaren zestig ontwikkeld.

De huidige Atlas-V serie wordt sinds 2002 gebouwd door Lockheed Martin en later door United Launch Alliance. Er zijn er sinds 2002 36 van gelanceerd. Er is een kleine controverse met deze succesvolle Amerikaanse raket en dat heeft te maken met de hoofdmotor. De RD-180 motor wordt door ULA ingekocht bij NPO Energomash in Rusland. Het is een direct familielid van de motoren die worden gebruikt voor de Russische Soyuz- en Angararaketten.

Vanwege de huidige politieke spanningen tussen de Verenigde Staten en Rusland, zijn de Amerikanen nu naarstig op zoek naar een vervanger van de motor. De RD-180 is echter zo efficiënt en goed gebouwd, dat dit makkelijker lijkt dan het is. Voorlopig vliegt de Atlas-V dus nog gewoon met Russische motoren.

Ruimtevaart is internationaal

Het is inmiddels duidelijk dat de vierde Orbital-ATK Cygnus missie (officieel aangeduid als missie OA-4) een zeer internationale aangelegenheid is. Dit geldt voor de raket en de capsule, maar zeker ook voor de 3500 kilo vracht die aan boord is. Deze vracht bestaat uit vele honderden items voor de bemanning van het ISS. Het gaat hier om kleding en voedsel, maar vooral ook om materialen voor de vele wetenschappelijke experimenten. Daarnaast bevat de vrachtcapsule ook zogenaamde cubesats, hele kleine satellieten, vaak gebouwd door studenten van universiteiten over de hele wereld, die vanuit het ISS in een baan om de aarde worden gebracht.

Klimaat van Florida

Vanavond 6 december is alweer de vierde poging om de raket te lanceren. Dit heeft niets te maken met de raket zelf, maar helemaal met het weer op de lanceerbasis in Florida, in het zuiden van Verenigde Staten. Het subtropische klimaat rond het schiereiland van Cape Canaveral zorgt vaak voor extreem weer, vooral in het hurricane season in de vroege herfst. De periode tussen oktober en april is echter meestal droog en stabiel. Ook de afgelopen week kan met wat kleine buien en wat wind nauwelijks extreem genoemd worden.

Lanceercriteria raket en capsule

Er is echter niet veel nodig om een lancering te doen uitstellen. Hiervoor hanteren lanceerders heel duidelijke criteria. Uiteraard moeten de raket en capsule, plus alle systemen op de grond, technisch 100% in orde zijn. Hiervoor zijn er vele honderden sensoren aangebracht op alle kritieke systemen en subsystemen, die volledig automatisch om de zoveel milliseconden alles controleren.

Daarnaast zijn er op het lanceercomplex nog eens enkele tientallen weersensoren aangebracht die de externe omstandigheden in de gaten houden. In de uren voor de lancering worden verschillende weerballonnen opgelaten, om de omstandigheden op verschillende hoogtes in kaart te brengen. Ook wordt uiteraard de weerradar nauwlettend in de gaten gehouden.

Naast het weer moet ook de zogenaamde ‘range’ vrij zijn van mensen en voertuigen. De raket volgt na de start een Oostelijke route over de Atlantische Oceaan, waarbij de boosterraketten en eerste trap na het afstoten in zee storten. Het pad van de raket over zee wordt daarom tot een zekere hoogte wordt bereikt volledig vrijgehouden van scheepvaart en luchtvaartverkeer.

Indien een schip, hoe klein ook, dit gebied toch per ongeluk binnenvaart, gaat de lancering niet door. Dit gebeurt ondanks strenge bewaking door marine en kustwacht toch enkele keren per jaar. Veiligheid voor alles!

Als je de lijst van weercriteria tijdens een raketlancering bekijkt, dan begrijp je waarom lanceringen zo vaak worden uitgesteld. Dit is de lijst voor de Atlas-V:

• Wind op het lanceerplatform moet onder de 33 knopen zijn.
• De bewolking boven het lanceerplatform moet minimaal op 6,000 voet zijn.
• Het zicht moet minimaal vier zeemijl zijn.
• Wolken met temperaturen onder het vriespunt mogen niet meer dan 4500 voet dik zijn en moeten anders minimaal vijf zeemijl verwijderd zijn.
• Dit impliceert dat de temperatuur op de grond sowieso boven nul moet zijn.
• Cumuluswolken moeten minimaal tien zeemijl verwijderd zijn.
• Onweersbuien met bliksem moeten minimaal tien zeemijl wegblijven, vanaf een half uur voor de lancering.
• Wolken met middelmatige tot hevige regen en temperaturen onder het vriespunt op hoogte moeten minimaal vijf mijl van het volledige flight path verwijderd zijn.

De lanceerpogingen op 3, 4 en 5 december werden alledrie op deze criteria uitgesteld. Eerst vanwege het slechte zicht door regen, de laatste keer door te harde wind op het lanceercomplex. Ook voor vanavond is de kans op goed weer, dus een situatie die binnen de criteria valt, slechts 40%.

De reden voor deze strenge criteria heeft alles te maken met het inperken van risico’s. Het weer heeft er in het verleden namelijk verschillende keren voor gezorgd dat een lancering mis ging. Het bekendste voorbeeld is wel de ramp met de Space Shuttle Challenger in 1986, waar ongewoon lage temperaturen zorgden voor het bevriezen van een afsluitring op een van de boosters, die vervolgens tijdens de lancering lekte en voor een ontploffing zorgde, met rampzalige gevolgen.

Andere landen, andere weercriteria

Niet elke lancering volgt dezelfde strenge lanceercriteria. In Rusland is de situatie heel anders en hanteert men heel wat eenvoudiger weerregels tijdens lanceringen. Toen de Nederlandse astronaut André Kuipers in 2011 met een Soyuz-raket naar het ruimtestation werd gelanceerd, vroor het ruim 25 graden op de lanceerbasis Baikonur in Kazachstan. Bij een bemande lancering een maand eerder sneeuwde het zelfs hevig.

Het gebied rond Baikonur kent een extreem landklimaat, met hete zomers en zeer koude winters. De Russen stoppen pas met lanceren als de temperatuur onder de 40 graden onder nul uitkomt, of boven 50 graden. Ook boven windkracht 7 wachten ze liever even. Maar zelfs op de steppe van Kazachstan zijn deze condities zeldzaam. Na 1700 lanceringen hebben de Russen een volledig vertrouwen in hun zeer robuuste Soyuzraket. Ze hebben al sinds 1971 geen enkele kosmonaut verloren door ongevallen. De recente ongevallen met onbemande Russische raketten werden allemaal veroorzaakt door technische mankementen.

Live-uitzending lancering raket Atlas-V Cygnus

Vanavond zullen we zien of het weer nogmaals roet in het eten gooit voor de Atlas-V lancering. Via NASA TV kunnen we het allemaal live en in HD volgen. Kijk vanavond vanaf 22:00 uur live in dit artikel. Volg ook hoe het publiek meeleeft via Twitter hashtags #Cygnus, #AtlasV en #OA4.

Bronnen: NASA lanceercriteria, Orbital-ATK Cygnus OA-4 missie brochure, United Launch Alliance Atlas-V OA-4 missie brochure, NASA OA-4 mission overview en cargo manifest en The Russians always launch, artikel van zelfde auteur over de Russische lanceercriteria