Sinds het einde van het Apollo-tijdperk is een van de belangrijkste doelen van NASA, Roscosmos en andere ruimtevaartorganisaties de ontwikkeling van technologieën die een menselijke aanwezigheid op lange termijn in de ruimte mogelijk zullen maken. Deze technologieën zullen ook helpen als het tijd is om hernieuwde missies naar de maan, naar Mars en andere locaties in het zonnestelsel te voeren. Deze inspanningen hebben de afgelopen decennia Mir en het Internationale Ruimtestation (ISS) opgeleverd.
Deze inspanningen zullen de komende jaren ook leiden tot de Lunar Orbital Platform-Gateway en commerciële ruimtestations - zoals de Bigelow B330. En als particuliere ruimtevaartbedrijven zoals de Gateway Foundation hun zin krijgen, hebben we ook een ruimtehaven in een baan om de aarde. Het bedrijf plaatste onlangs een video die precies laat zien hoe dit ruimtestation met roterende wielen eruit zal zien en hoe bedrijven zoals SpaceX het kunnen helpen bouwen.
Het concept van het bedrijf staat bekend als de Gateway, een roterend ruimtestation gebaseerd op ontwerpen die zijn voorgesteld door de Duitse raketwetenschapper en ruimtearchitect Werner von Braun. Deze ontwerpen kwamen voor in een reeks artikelen in het landelijke tijdschrift Collier's in de jaren 50 getiteld "Man Will Conquer Space Space Soon!" Om deze reden heeft het bedrijf hun voorgestelde ontwerp het station Von Braun genoemd.
Dit concept is eigenlijk vrij aloude. Het eigen ontwerp van Von Braun bouwde voort op eerdere voorstellen, waarvan de eerste werd gemaakt door de Russische wetenschapper Konstantin Tsiolkovsky in 1903. Het concept werd prachtig geïllustreerd in Stanley Kubrick's 2001: A Space Odyssey, die mede is geschreven door de beroemde wetenschapper en futurist Arthur C. Clarke (en gebaseerd op een kort verhaal van zijn titel "The Sentinel").
In alle gevallen omvat het algemene concept een roterend wielstation in een baan om de aarde, dat een menselijke aanwezigheid in de ruimte zou vestigen en tegelijkertijd de bewoners kunstmatige zwaartekracht zou bieden. Dit is een belangrijk aspect van voorgestelde ruimtevluchten die astronauten naar locaties in de verre ruimte brengen, zoals Mars en verder het zonnestelsel in (en mogelijk daarbuiten).
Gezien de effecten van langdurige blootstelling aan microzwaartekracht, die uitvoerig zijn gedocumenteerd in NASA's recente Twin Study, zijn missieplanners op zoek gegaan naar manieren om deze te verzachten. De studie bestond uit tien afzonderlijke onderzoeken naar de langetermijneffecten van microzwaartekracht op mensen, met behulp van tweelingastronauten Scott Kelly en Mark Kelly als proefpersonen.
Na meer dan een jaar in de ruimte te hebben doorgebracht, merkten de studieteams een aantal belangrijke veranderingen op tussen Scott Kelly en zijn broer. Terwijl hij hetzelfde verlies aan spiermassa en botdichtheid ervoer als andere astronauten die langere tijd aan boord van het ISS doorbrachten, waren er andere veranderingen die de aanpassing aan het leven op aarde weer erg moeilijk maakten.
Kelly's gezichtsvermogen was verminderd, hij ervoer intense zwelling in zijn ledematen en veranderingen in zijn orgaanfunctie en genexpressie werden ook opgemerkt. Naast microzwaartekracht, zijn er ook vragen over hoe het menselijk lichaam zal reageren op langdurige blootstelling aan de zwaartekracht van de maan (16,5% van de normale aarde) en de zwaartekracht van Mars (~ 38%).
Dit is vooral belangrijk gezien de huidige plannen om de komende twee decennia een permanente buitenpost op de maan te vestigen en bemande missies naar Mars uit te voeren. Zoals John Blincow, CEO van Gateway Foundation, zei in de onlangs uitgebrachte video (hieronder te zien), is dit een van de voordelen van de voorgestelde gateway van zijn bedrijf:
"Mensen hebben zwaartekracht nodig zodat lichamen niet uit elkaar vallen. Maar hoeveel zal de zwaartekracht van de maan goed zijn voor een jaar, maar niet voor twee jaar? Zullen De zwaartekracht van Mars werkt op lange termijn voor mensen, maar niet voor grote boerderijdieren? Zijn twee dagen per week met 30% g voldoende voor ISS-bemanningen om de botmassa te behouden? Het bouwen van het ruimtestation von Braun kan die geheimen helpen ontrafelen. '
De structuur van de Gateway bestaat uit twee concentrische binnenringen die met vier spaken aan een buitenring zijn bevestigd. De twee concentrische ringen vormen het Lunar Gravity Area (LGA), waar de rotatie van het station een zwaartekracht levert die gelijk is aan die van het maanoppervlak. In de buitenste binnenring - de LGA-woonring - komen woonmodules, die zullen bestaan uit kleine kamers voor gasten.
Ondertussen biedt de hoge plafond binnenring van de LGA toeristen de mogelijkheid om te dineren en te spelen in een lage g-omgeving. De kern van het station is de Hub and Bay, waar verkeers- en omgevingscontrole, beveiliging en het transportknooppunt van de Gateway zich allemaal zullen bevinden. De Hub heeft ook een observatielounge waar gasten binnenkomende shuttles kunnen bekijken.
De buitenste ring, bekend als het Mars Gravity Area (MGA), ervaart een snellere rotatie omdat deze zich verder van de kern bevindt. Dit resulteert in een kunstmatige zwaartekracht die vergelijkbaar is met wat zou worden ervaren op het oppervlak van Mars. Dit gebied zal 4 of 5 dekken hebben en daar zullen grote modules komen die permanente accommodatie bieden. Zoals Blincow uitlegde:
“Het Von Braun-ruimtestation wordt een roterend ruimtestation dat is ontworpen om verschillende niveaus van kunstmatige zwaartekracht te produceren door de rotatiesnelheid te verhogen of te verlagen. Het station zal vanaf het begin worden ontworpen om plaats te bieden aan zowel het onderzoek van de nationale ruimtevaartorganisatie dat onderzoek doet naar lage zwaartekracht als ruimtetoeristen die het leven op een groot ruimtestation willen ervaren met het comfort van een lage zwaartekracht en het gevoel van een mooi hotel. "
Een ander belangrijk item dat Blincow noemde in de rol die SpaceX zou kunnen spelen bij de oprichting van het station. Oorspronkelijk vereiste het ontwerp van de gateway modules van 12 m (40 ft) lang en 8,5 m (28 ft) breed (ongeveer tweemaal zo groot als ISS-modules). Maar dankzij de vooruitgang die SpaceX de laatste tijd heeft gemaakt met hun Sterrenschip en Super zwaar, is de Gateway Foundation van mening dat zwaardere ladingen kunnen worden gelanceerd.
'Als we een SpaceX hadden Super zwaar tweede trap die speciaal voor ruimtebouw is ontwikkeld, we kunnen modules hebben die 12 meter breed en 18 meter lang zijn, ”zei Blincow. "Dit veel grotere formaat zal een veel groter interieurvolume mogelijk maken tegen dezelfde lanceringskosten."
Het modulaire ontwerp van de ringen is bedoeld voor verschillende soorten activiteiten en bedrijven. Sommige zullen worden gereserveerd voor de huisvesting van havenarbeiders, andere zullen worden gewijd aan wetenschappelijk onderzoek. Naar deze laatste modules zal veel vraag zijn, aangezien het station de kans biedt om te onderzoeken hoe terrestrische organismen het met de maan en de zwaartekracht van Mars doen zonder daar daadwerkelijk heen te hoeven gaan.
Anderen zullen beschikbaar zijn voor hotel- en restaurantketens, luxe privé-accommodaties en andere bedrijven die kantoren in de ruimte willen vestigen (mogelijk om te profiteren van de belastingwetten!). Blincow benadrukt ook dat de oprichting van de Gateway verder zal gaan dan een enkel land, en zal een internationale inspanning vergen die ruimteagentschappen, commerciële ruimtevaart en ruimtevaartliefhebbers bij elkaar brengt.
Het eindresultaat hiervan is een internationaal station dat niet veel lijkt op het ISS, maar een particuliere onderneming die economisch zelfvoorzienend zou zijn. Er wordt niet aangegeven hoeveel de constructie van de gateway zal kosten, maar Blincow vertrouwt erop dat deze betaalbaar zal zijn, opnieuw dankzij SpaceX en de manier waarop zijn inzet voor herbruikbare raketten de kosten van individuele lanceringen verlaagt.
Verwijzend naar Musks aankondiging in 2017 dat de BFR volledig herbruikbaar zou zijn (die hij maakte op het 29e Internationale Astronautische Congres (IAC) in Adelaide, Australië), zegt Blincow:
“Toen we voor het eerst begonnen met het maken van onze kostenramingen voor ruimtebouw, hebben we deze gebaseerd op de laagste geschatte lanceringskosten die we konden vinden - de SpaceX BFR voor $ 1000 per kg. Dat kwam neer op een lancering van ongeveer $ 150 miljoen. Maar toen maakte Elon Musk een presentatie in Adelaide die alles veranderde. Door alle componenten van BFR herbruikbaar te maken, kunnen de kosten ervan, net als een vliegtuig, over veel vluchten worden verdeeld.
'Elon Musk schat de lanceringskosten van de Sterrenschip en Super zwaar booster op ongeveer $ 7 miljoen. Sommigen schatten dat elke lancering na alle factoren $ 40 miljoen zal bedragen. Maar of het nu zeven of veertig miljoen dollar is, dat klinkt nog steeds als muziek in de oren. Dit betekent dat roterende ruimtestations, onderhoudsvoorzieningen en brandstofdepots betaalbaar kunnen en zullen worden gebouwd. ”
Het bouwproces, dat sterk zal afhangen van de vooruitgang die is geboekt in ruimterobotica, zou ook belangrijke systemen en technologieën valideren die ooit zouden kunnen worden gebruikt voor de bouw van enorme ruimtehabitats (zoals O'Neil-cilinders). Deze worden door velen beschouwd als een levensvatbaar alternatief (of aanvulling) op voorstellen voor de kolonisatie van andere planeten.
Deze systemen variëren van stabilisatie tot luchtrecycling, van waterterugwinning tot lage-zwaartekrachtsanering en van voedselopslag in de ruimte tot technische uitdagingen. Alle vragen die vallen onder de algemene titel "hoe houden we een bevolking in de ruimte in stand?" zal worden aangepakt door de bouw van de Gateway, beweert Bilcow.
Wat betreft de financiering van de constructie geeft Bilcow aan hoe zijn bedrijf hoopt cruciale partnerschappen met de ruimteagentschappen van de wereld (NASA, Roscomos, ESA, China, India en anderen) en commerciële ruimtevaartbedrijven te benutten. Ze zijn ook van plan om geld in te zamelen door vroege kaartverkoop en verkoopmodules (voor de superrijken) en door een loterij te houden en een bemanningslidmaatschapsprogramma op te zetten (voor alle anderen).
Naast de bouw van een gateway in een baan om de aarde, hoopt de Foundation ook een vloot van transatmosferische voertuigen (TAV's) te creëren die mensen van en naar het ruimtestation kunnen vervoeren. Ze hopen ook een andere in een baan om de maan te bouwen (de maanbrug), die regelmatige reizen tussen de aarde en de maan mogelijk maakt (met behulp van cis-maan-shuttles) en regelmatige reizen naar het maanoppervlak (met behulp van cis-maanlanders).
Nogmaals, de kosten van een dergelijk project zouden astronomisch zijn en verder gaan dan wat een enkele natie of onderneming zou kunnen maken. Echter, met veel ondernemers die ruimtetoerisme willen realiseren, om nog maar te zwijgen van de manier waarop dergelijke ruimtestations verkenningsmissies naar de maan en zelfs Mars zouden kunnen vergemakkelijken, zouden de partnerschappen die Blincow voor ogen heeft, haalbaar kunnen zijn.
Zoals zoveel andere ambitieuze plannen om de ruimte te koloniseren, LEO op de markt te brengen en een menselijke aanwezigheid op andere lichamen in het zonnestelsel te vestigen, zullen we moeten afwachten of de Gateway Foundation benen heeft of hetzelfde lot ondergaat als Mars One - die onlangs heeft aangekondigd dat het failliet is. Een ding waar ze voor gaan, naast visie, is het vermogen om cijfers te kraken. Laten we hopen dat ze in hun voordeel werken!
De hoofdpunten van de video van de Foundation waren ook het onderwerp van een presentatie die in januari 2016 bij Caltech plaatsvond (georganiseerd door het Keck Institute for Space Studies). De lezing, getiteld "Building the First Spaceport in Low-Earth Orbit", werd gepresenteerd door John Blincow en Tom Spilker - een gepensioneerde ruimtevaartingenieur die jarenlang met NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) werkte.
Voor meer informatie over de Gateway Foundation en hun verschillende projecten, bekijk hun website hier.
