Zacht fluitend komt een luchtrail tot leven in de productiehal van Airbus Netherlands in Leiden. Met een schokje begint een 7 meter lang zonnepaneel zich uit te vouwen. De voorkant bestaat uit 15.000 zonnecellen, de achterkant lijkt op de achterzijde van een borduurwerk: stroomdraadjes slingeren er kriskras door elkaar. Een stukje hightech uit Leiden.

Het slagen van de bemande maanmissie Artemis II is afhankelijk van deze Nederlandse technologie, vertelt Daniël van Beekhuizen van Netherlands Space Office (NSO) in het kantoor van Airbus in Leiden. „Dat is uniek.” Bij Airbus Netherlands werken ingenieurs aan de vier innovatieve uitklapbare zonnepanelen voor de missie.

Artemis is het terug-naar-de-maanprogramma van de Verenigde Staten. Niet om een ruimterace te winnen, maar om permanente maanbasis Lunar Gateway te bouwen als opstap naar toekomstige Marsmissies. Na de onbemande Artemis I-missie is de bemande tweede missie „eigenlijk weer een testmissie om te kijken of alle systemen aan boord werken zoals verwacht”, legt Van Beekhuizen uit.

Enorm krachtig

De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA reed op 17 januari dit jaar de 98 meter hoge SLS-raket met daarbovenop het Orion-ruimtevaartuig naar buiten. Zaterdag werd de generale repetitie gehouden. De raket werd gevuld met 2,6 miljoen liter brandstof. „Het is een enorm krachtige raket”, weet Van Beekhuizen.

Zaterdag oefende de NASA ook een testlancering. De astronauten, drie Amerikanen en een Canadees, waren toen al een week in quarantaine. Gezagvoerder is Reid Wiseman; Christina Koch is de eerste vrouw die naar de maan gaat; piloot Victor Glover de eerste man van kleur. Jeremy Hansen wordt de eerste Canadees op maanmissie.

De maanreis heeft ook een Europees tintje. De zogeheten European Service Module (ESM) van het Orion-ruimtevaartuig is gebouwd door Airbus in Bremen. Deze levert de energie voor de aansturing van de missie en de voortstuwing. Aan het einde van de missie wordt de ESM afgestoten en zal deze in de atmosfeer verbranden.

Cruciale stroomvoorziening

Voor de ESM leverde Airbus Netherlands de hightech zonnepanelen. Van Beekhuizen noemt de zonnepanelen „cruciaal” voor de stroomvoorziening van de astronauten. „Er gaan geen waterstoftanks meer mee. Bovendien is het een tastbare en zichtbare bijdrage aan de missie: als ze uitgeklapt zijn, kan iedereen ze zien. En het geeft wat aan over het Amerikaanse vertrouwen in de Nederlandse techniek. Er mag immers niets misgaan; je kunt er geen reparatieploeg achteraan sturen.”

De zogeheten launch window is open vanaf 6 februari en loopt tot 30 april: zodra het weer het toelaat, zal de raket vertrekken vanaf Kennedy Space Center in Florida (VS). Dat is voor Rob van Hattum, zonnepaneelexpert bij Airbus Netherlands, het „spannendste” moment. „Kloppen onze verwachtingen met de praktijk?”

Stefaan de Mey, hoofd strategie bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, illustreert de uitdaging met getallen. „Het internationale ruimtestation ISS vliegt op 400 kilometer hoogte, de maan is zo’n 400.000 kilometer ver en Mars maximaal 400 miljoen kilometer.”

Strengste eisen

Het is al een flinke uitdaging om naar de maan te vliegen. Het Orion-ruimtevaartuig weegt 25 ton, waarvan de 5 meter brede servicemodule ESM 15 ton voor zijn rekening neemt en de bemanningscapsule 10 ton.

De 7 meter lange, in drie delen opvouwbare zonnepanelen zijn een heel gevoelig en kwetsbaar deel van de missie, weet Van Hattum. De vier panelen wegen samen 255 kilogram, en tellen 15.000 zonnecellen met een minimale capaciteit van 11,1 kilowatt.

„We hebben sinds de jaren 70 zonnepanelen geleverd voor 160 ruimtemissies. In de ruimte moeten ze het gewoon goed doen. Juist omdat er nu ook mensen meevliegen.” Ze moeten daarom aan de strengste eisen voldoen: bestand tegen de extreme trillingen van het opstijgen, tegen schokken en tegen straling in de ruimte. „En hoge temperaturen: aan de voorkant is de maan 150 graden Celsius, aan de achterkant -150 graden.”

Van Hattum illustreert het uitvouwen van de zonnepanelen in de productiehal van Airbus. Inmiddels zijn daar de panelen voor de Artemis IV-missie in de maak. Die van Artemis III zijn al op weg naar de VS. Met een druk op de knop vouwen de drie delen zich uit. Het hele proces duurt ongeveer 2 minuten. Het laatste deel gaat het langzaamst. „We remmen het uitvouwen met opzet af om beschadigingen door schokken te voorkomen.”

Het team van Van Hattum ging dan ook niet over één nacht ijs. „We hebben alles uitvoerig getest. Ook als een zonnepaneel breekt, blijft het gewoon werken. Bovendien, van de vier zonnepanelen mag er één uitvallen; dan levert de rest nog genoeg stroom.”

Parachute

De astronauten hebben niet veel te doen als de capsule in een baan achter de maan langs vliegt, legt Stefaan de Mey van ESA uit. „Ze worden langs de achterkant geslingerd en de natuurkunde brengt ze weer terug.” Met een lach: „Ze kunnen eigenlijk achteroverleunen.” Op de terugweg wordt de ESM van het Orion-ruimtevaartuig losgekoppeld. De ESM verbrandt in de atmosfeer en de bemanningscapsule landt veilig aan een parachute.

Als de raket vertrekt, stuurt het missiecontrolecentrum in Houston van de NASA de maanreis aan. Maar ook de ESA heeft een evaluatieruimte, bij ESTEC in Noordwijk, het technische hart van de Europese ruimtevaart. „Daar komen alle data tijdens de missie binnen. En wij kunnen de astronauten er op afstand ondersteuning bieden”, verklaart De Mey.

Een echte maanlanding zit er deze keer nog niet in. Dat gebeurt pas bij de volgende missies, de Artemis III tot VI. Ook daarvoor bouwt Airbus de ESM’s en Airbus Netherlands in Leiden de hightech zonnepanelen.