Artist's impression van het eenpersoonsruimtevaartuig van Genesis Engineering Solutions.
(Afbeelding: © Genesis Engineering Solutions)
Een ruimtepak aantrekken is een van de gevaarlijkste activiteiten voor astronauten. Tijdens ruimtewandelingen is er weinig bescherming tegen micrometeoroïden, die de beschermende pakken kunnen doorboren. Af en toe lijden de pakken zelf aan mislukkingen die het leven van de astronaut kunnen bedreigen.
Om deze gevaarlijke situatie te vermijden, wat als astronauten in plaats daarvan activiteiten zouden kunnen doen waarvoor normaal een ruimtewandeling nodig is met een manoeuvreerbaar ruimtevaartuig voor één persoon? Dat is de visie die volgens het in Maryland gevestigde bedrijf Genesis Engineering Solutions zou kunnen werken voor toekomstige missies, inclusief missies naar NASA's voorgestelde Deep Space Gateway bij de maan.
In het door het bedrijf voorgestelde ruimtevaartuigontwerp zou het voertuig worden bevestigd aan het grotere station of de grotere leefruimte, en het enige dat een astronaut hoeft te doen, is door de bodem van het ruimtevaartuig te glanzen om erin te komen. Het zou worden uitgerust met kleine robotarmen om reparaties uit te voeren en veel brandstof om naar zelfs verre delen van het ruimtestation te zoomen.
Genesis voltooide onlangs de "fit testing" van het ontwerp van zijn ruimtevaartuig in het Amerikaanse Space & Rocket Center in Huntsville, Alabama. De test omvatte het plaatsen van een kooi gemodelleerd als het ruimtevaartuig in een groot zwembad (om de microzwaartekrachtomgeving te imiteren), en waarbij duikvrijwilligers in verschillende groottes proberen in het nep-ruimtevaartuig te passen, op zijn voetsteunen te gaan staan en joysticks te bedienen die bedienen de robotarmen, terwijl ze allemaal door een opening keken waar het raam van het ruimtevaartuig zou zijn.
Het bedrijf richt zich nu op meer "long-lead" -items, zei projectmanager Brand Griffin in een interview met Space.com. Ingenieurs ontwerpen de overkapping voor bemanning, met als doel deze te bouwen en te testen. Ze plannen ook grondtesten van het voortstuwingssysteem. Als het bedrijf al het geld ter wereld had, zei Griffin, zouden ze binnen drie jaar een werkend prototype kunnen laten testen. Maar realistisch gezien hangt hun tijdlijn af van wie geïnteresseerd is in de technologie.
'Er zijn mensen bij NASA die van dit ding houden, en anderen die dat niet doen - dat weten we', zei hij. "Vaak komt een disruptieve verandering zoals deze [ruimtevaartuig] vertegenwoordigt met een beetje tegenwind."
Maar Griffin - die vroeger werkte als senior ingenieur ter ondersteuning van het Advanced Concepts Office in het NASA Marshall Space Flight Center in Huntsville - voert gesprekken met NASA. En Genesis werkt aan het single-person ruimtevaartuigproject met Sierra Nevada Corp., makers van het robotachtige Dream Chaser-vrachtruimtevaartuig dat het bedrijf voorbereidt om naar het internationale ruimtestation ISS te sturen.
Hij wees er ook op dat NASA in de afgelopen decennia zelf concepten heeft ontwikkeld voor andere soorten voertuigen, zoals het eenpersoonsruimtevaartuig. En hij zei dat Genesis gebruik maakt van NASA-onderzoek bij het ontwerpen van het ruimtevaartuig voor één persoon. Zo hebben studies van het Skylab-ruimtestation in de jaren zeventig aangetoond dat astronauten de neiging hebben om een ontspannen, bijna foetaalachtige houding aan te nemen wanneer ze van nature zweven in microzwaartekracht. Het ontwerp voor een enkel ruimtevaartuig maakt gebruik van deze zwevende positie om de pasvorm comfortabel te maken voor toekomstige astronauten.
Decennia van ontwikkeling
Fans van "Star Trek" kunnen zich de reboot-film "Star Trek" uit 2009 herinneren. Spock Prime (Leonard Nimoy) bestuurt een schattig klein ruimtevaartuig voor één persoon, de kwal genaamd, wanneer hij in een wormgat wordt getrokken dat naar een alternatieve tijdlijn leidt. Later loodst de jongere Spock van de alternatieve tijdlijn (Zachary Quinto) dit schip op een aanvaringscursus met een buitenaards schip.
Dit sciencefiction-concept van een ruimtevaartuig voor één persoon dateert echter minstens uit de jaren vijftig, zei Griffin tijdens een presentatie tijdens het Future In-Space Operations (FISO) Working Group-seminar op 18 januari. Wernher von Braun - die vooral bekend is geworden door de ontwikkeling van de Saturnus V-raket die astronauten naar de maan bracht - had ook een 'flessenruimtevaartuig' voor ogen dat afzonderlijke astronauten de ruimte in zou kunnen brengen.
Andere concepten zijn de Remora (Bell Labs) in de jaren zestig, de Scout (Universiteit van Maryland) in de jaren 2000 en zelfs iets dat de FlexCraft Cherry Picker (van NASA) wordt genoemd, waarnaar Mitchell onderzoek deed terwijl hij bij Marshall was.
Misschien wel de meest bekende erfgoedtechnologie is de bemande manoeuvreereenheid, een soort 'jetrugzak' die een paar astronauten in de jaren tachtig mochten proberen. (Bruce McCandless, die vorige maand stierf, staat bekend om zijn iconische foto in de MMU, teruggedrongen door de aarde.)
Door de MMU konden astronauten ver van de spaceshuttle reizen; het werd zelfs gebruikt voor satellietreparaties. Maar nadat de explosie van de Challenger-shuttle in 1986 zeven astronauten doodde, besloot NASA dat de MMU niet nodig was en beëindigde het programma, volgens Smithsonian Magazine. Hoewel het programma dood is, bestaat de expertise nog steeds: MMU-astronaut Robert Stewart is een van de adviseurs die Griffin helpt bij de ontwikkeling van het eenpersoonsruimtevaartuig.
Genesis heeft ongeveer twee jaar zijn eigen ontwikkeling doorgemaakt, zei Griffin; in 2016 hield het bedrijf een wedstrijd om studentenontwerpen in het ruimtevaartuig te integreren. Griffin schat dat de ontwikkeling van het ruimtevaartuig tot nu toe tientallen miljoenen dollars heeft gekost tussen de investeringen van zijn bedrijf, advies van studenten en mentoren en bijdragen in natura van entiteiten zoals het Amerikaanse Space & Rocket Center.
Ruimte voorbereiden
Griffin wijst op veel voordelen van het eenpersoonsruimtevaartuig ten opzichte van een traditioneel ruimtepak. Het ruimtevaartuig past op meer lichaamstypes dan een ruimtepak. Astronauten kunnen reparaties uitvoeren zonder hun handen te verwonden, wat een veelvoorkomend probleem is voor werknemers in ruimtepakken, voegde hij eraan toe.
Er zijn ook gebieden op het internationale ruimtestation die onderhoud nodig hebben naarmate het station ouder wordt en die moeilijk te bereiken zijn voor astronauten, zei Griffin. Dat komt omdat er geen voet- en handgrepen zijn voor de astronauten, of omdat de Canadarm, die astronauten kan vervoeren, maar tot nu toe kan reiken. (Vraag het maar aan NASA-astronaut Scott Parazynski, die in 2007 een lastige ISS-zonnepaneelreparatie heeft uitgevoerd bovenop de Canadarm2-robotarm.)
Het ruimtevaartuig zou ook flexibel zijn wat betreft bestemming. Als astronauten naar de maan willen gaan, kan het vaartuig dichtbij het oppervlak werken en het corrosieve maanstof vermijden dat na verloop van tijd ruimtepakken kan aantasten, zei Griffin. Of het kan zweven door een kleine asteroïde of maan zoals de Phobos van Mars, die te klein is om veilig door mensen te lopen vanwege de verminderde zwaartekracht.
'We kiezen en kiezen onze technologie in termen van ontwikkeling', zei hij. "We willen graag met een demonstrator vliegen - een uitgeklede versie - en heel snel [naar de ruimte] komen en zo nodig mogelijkheden toevoegen."
