Nieuwe kennis over oude Apollo

De Verenigde Staten willen in 2011 weer met een bemande ruimtecapsule naar de maan. Het crew exploration vehicle wordt een grotere en verbeterde versie van de Apollo, die veertig jaar geleden voor het eerst gelanceerd werd. Deze week rondde een L&R-onderzoeksgroep het projectplan af voor een onderzoek naar de luchtstroming rond de capsule als deze terugkeert naar de aarde.

Het project wordt uitgevoerd binnen de Research and Technology Organisation (RTO) van de Navo, die onderzoek en kennisuitwisseling tussen Navo-landen bevordert. In het onderzoek naar de Apollo werkt L&R samen met onder andere de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa en het onderzoeksinstituut European Aeronautic Defence and Space Company. Niet alleen de Nasa heeft baat bij dit onderzoek, vindt L&R-docent en coördinator van het project Louis Walpot. “De kennis over de luchtstromen is ook nuttig voor het Europese project Exomars. Daarin wordt een voertuig voor landingen op Mars ontworpen.”

Tussen 1967 en 1972 zijn zeventien Apollo-capsules gelanceerd, waarvan elf een maanlanding maakten. Daarna gebruikten de Verenigde Staten space shuttles, die als een soort vliegtuig terugkomen naar de aarde en hergebruikt zouden moeten worden. “Maar de hittebestendige beschermlaag van de space shuttle wordt vaak beschadigd, waardoor dure reparaties nodig zijn”, vertelt ir. Ferry Schrijer, lid van de onderzoeksgroep. “De niet-herbruikbare Soyuz-capsule, die de Russen al lang gebruiken, is veel goedkoper.” Dus grepen de Amerikanen terug naar hun oude formule, de ruimtecapsule. Om het ontwerp van het vernieuwde voertuig te kunnen verbeteren, kijkt Schrijers onderzoeksgroep met nieuwe technologieën naar de oude Apollo.

Vooral de terugkeer naar de aarde van het kegelvormige voertuig is cruciaal. De capsule komt met een snelheid van mach 20, twintig maal de geluidssnelheid, de dampkring in. “Door wrijving van de lucht remt hij af zodat hij veilig kan landen.” Maar door die wrijving wordt de capsule ook heel heet. Het materiaal dat de Apollo tegen die hitte beschermde, zat over de hele capsule. Ook aan de achterkant. Schrijer: “Mogelijk is aan de achterkant niet zo’n grote beschermingslaag nodig. En alle massa die we kunnen besparen is meegenomen. Voor iedere kilo die de ruimte in moet, is vijftig tot zestig kilo brandstof nodig.”

Om de noodzaak van een dikke beschermlaag op de achterkant van de capsule beter in te schatten, gaan Schrijer en zijn onderzoeksgroep meten hoe de lucht langs de achterkant stroomt en hoe warm de capsule op verschillende plekken wordt. Ze zetten deze zomer een schaalmodel in de supersone en hypersone windtunnels, waarin snelheden van mach 2 en mach 7 worden gehaald. Schrijer: “We willen onderzoeken wanneer mooie gelaagde luchtstroming overgaat in chaotische turbulente stroming.”

De Verenigde Staten willen in 2011 weer met een bemande ruimtecapsule naar de maan. Het crew exploration vehicle wordt een grotere en verbeterde versie van de Apollo, die veertig jaar geleden voor het eerst gelanceerd werd. Deze week rondde een L&R-onderzoeksgroep het projectplan af voor een onderzoek naar de luchtstroming rond de capsule als deze terugkeert naar de aarde.

Het project wordt uitgevoerd binnen de Research and Technology Organisation (RTO) van de Navo, die onderzoek en kennisuitwisseling tussen Navo-landen bevordert. In het onderzoek naar de Apollo werkt L&R samen met onder andere de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa en het onderzoeksinstituut European Aeronautic Defence and Space Company. Niet alleen de Nasa heeft baat bij dit onderzoek, vindt L&R-docent en coördinator van het project Louis Walpot. “De kennis over de luchtstromen is ook nuttig voor het Europese project Exomars. Daarin wordt een voertuig voor landingen op Mars ontworpen.”

Tussen 1967 en 1972 zijn zeventien Apollo-capsules gelanceerd, waarvan elf een maanlanding maakten. Daarna gebruikten de Verenigde Staten space shuttles, die als een soort vliegtuig terugkomen naar de aarde en hergebruikt zouden moeten worden. “Maar de hittebestendige beschermlaag van de space shuttle wordt vaak beschadigd, waardoor dure reparaties nodig zijn”, vertelt ir. Ferry Schrijer, lid van de onderzoeksgroep. “De niet-herbruikbare Soyuz-capsule, die de Russen al lang gebruiken, is veel goedkoper.” Dus grepen de Amerikanen terug naar hun oude formule, de ruimtecapsule. Om het ontwerp van het vernieuwde voertuig te kunnen verbeteren, kijkt Schrijers onderzoeksgroep met nieuwe technologieën naar de oude Apollo.

Vooral de terugkeer naar de aarde van het kegelvormige voertuig is cruciaal. De capsule komt met een snelheid van mach 20, twintig maal de geluidssnelheid, de dampkring in. “Door wrijving van de lucht remt hij af zodat hij veilig kan landen.” Maar door die wrijving wordt de capsule ook heel heet. Het materiaal dat de Apollo tegen die hitte beschermde, zat over de hele capsule. Ook aan de achterkant. Schrijer: “Mogelijk is aan de achterkant niet zo’n grote beschermingslaag nodig. En alle massa die we kunnen besparen is meegenomen. Voor iedere kilo die de ruimte in moet, is vijftig tot zestig kilo brandstof nodig.”

Om de noodzaak van een dikke beschermlaag op de achterkant van de capsule beter in te schatten, gaan Schrijer en zijn onderzoeksgroep meten hoe de lucht langs de achterkant stroomt en hoe warm de capsule op verschillende plekken wordt. Ze zetten deze zomer een schaalmodel in de supersone en hypersone windtunnels, waarin snelheden van mach 2 en mach 7 worden gehaald. Schrijer: “We willen onderzoeken wanneer mooie gelaagde luchtstroming overgaat in chaotische turbulente stroming.”