211service.com
Spaceshuttle Wetenschap
Het tragische verlies van Space Shuttle Columbia en zijn bemanning deed het land opschrikken. Waarom? Niet waarom is het verloren gegaan? Waarom deed de vernietiging ervan de natie schrikken?
De gevaren van het lanceren van een shuttlevlucht zijn duidelijk. Niemand binnen gehoorsafstand zal ooit het verwoestende gebrul vergeten. Zelfs de onopgesmukte cijfers zijn duizelingwekkend. Bij de lancering vervoert de booster 1,8 kiloton vloeibare waterstof en zuurstof, de energie van 4 kiloton TNT, ongeveer 20 procent van die van de bom die Hiroshima vernietigde. De astronauten surfen de ruimte in bovenop een enorme aanhoudende explosie. Kan dat veilig gemaakt worden? Het simpele antwoord: nee.
De re-entry nummers zijn even indrukwekkend. De shuttle komt weer binnen bij Mach 18, dat is 18 keer de snelheid van het geluid. Als alle energie van de lucht die door de shuttle uit de weg wordt geduwd, wordt omgezet in warmte, zou deze een temperatuur bereiken die gelijk is aan de lokale atmosferische temperatuur (250 graden Kelvin) vermenigvuldigd met 18 kwadraat; dat is 80.000 K. Maar niet alle energie wordt omgezet in warmte; de werkelijke temperatuur is slechts 2000 K. Maar zelfs dat is ongeveer een derde van de temperatuur van het oppervlak van de zon. Hobbyisten die de terugkeer fotograferen, zien een prachtig helder spoor, zoals de vuurbal van een meteoor, gemaakt van ionen die zijn ontstaan door de intense hitte van lucht die op de shuttle botst. Astronauten die uit hun ramen turen, zijn net zo in vervoering (en misschien een beetje bang) als de donkere lucht van de ruimte wordt verborgen door het gloeiende hete plasma. Kan zo'n terugkeer veilig worden gemaakt? Nee.
Alleen de tegels, voornamelijk aan de onderkant van de Shuttle, zijn ontworpen om dergelijke warmte op te nemen, en zelfs zij kunnen het maar voor een beperkte tijd aan. Tijdens de terugkeer zal de impact van Mach 18-lucht het vaartuig vernietigen, tenzij een zorgvuldige balans wordt gehandhaafd en de warmte beperkt blijft tot deze tegels. Als de shuttle omvalt, verzwakt de lucht snel en vernietigt het hele vaartuig. We weten nog niet waardoor de shuttle op 1 februari is omgevallen en zelfs als we dat weten, is het onmogelijk om te garanderen dat dit niet meer zal gebeuren. Voor mij is de opmerkelijke prestatie van het ruimteprogramma dat er slechts twee Shuttles verloren zijn gegaan in 113 missies.
Er zijn maar weinig banen die gevaarlijker zijn dan die van astronaut. Maar het grootste deel van het publiek weet dat niet - of beter gezegd, niet. De ramp met de Challenger was grotendeels vergeten. De verkeerde indruk dat de shuttle veilig is, is grotendeels het werk van de public relations van NASA, die ernaar heeft gestreefd de vluchten routinematig te laten klinken. De shuttle is zo veilig dat we senatoren en onderwijzers kunnen vliegen. Pendelvluchten zijn zo routinematig dat we ze kunnen gebruiken om experimenten uit te voeren die zijn voorgesteld door middelbare scholieren.
Er is nog een grote misvatting die NASA actiever verspreidt, misschien omdat velen in het bureau zichzelf ervan hebben overtuigd dat het echt waar is. Hier is het: het primaire doel van de Space Shuttle is het bevorderen van wetenschappelijke kennis. De meeste wetenschappers rollen met hun ogen als ze deze bewering horen.
Begrijp niet verkeerd wat ik zeg: er is goede, zelfs geweldige wetenschap in de ruimte gelanceerd met de Shuttle. Resultaten van de Hubble-ruimtetelescoop prikkelen natuurkundigen en astronomen net zo veel als het grote publiek. Maar er kan worden beweerd dat Hubble tegen lagere kosten had kunnen worden gelanceerd door niet-herbruikbare raketten. Het Amerikaanse leger geeft er de voorkeur aan hun spionagesatellieten - naaste neven van de ruimtetelescopen - te lanceren met onbemande voertuigen. Dergelijke satellieten hoeven niet door de mens gekwalificeerd te zijn, dat wil zeggen, ze vereisen niet de extra technische kosten om ze absoluut veilig te maken om naast mensen in de ruimte te zijn.
Het is waar dat Hubble defect was en moest worden gerepareerd door Shuttle-astronauten. Maar het leger verliest ook zijn spionagetelescopen en zijn reactie is om een vervanging te lanceren. De lancering van twee volledig nieuwe Hubble-telescopen - het origineel en een vervanging, die geen van beide geschikt zijn voor menselijk onderhoud (en dus goedkoper) - zou op de lange termijn waarschijnlijk goedkoper zijn geweest.
Als het gaat om de wetenschap zelf, is de Space Shuttle een slechte keuze van platforms. Mensen zijn een bron van ruis: trillingen, infrarood, zwaartekracht. Gevoelige experimenten moeten hiervan af zien. Alleen al het vliegen van een experiment op een bemande missie verhoogt automatisch de kosten van het experiment. Veel wetenschappers klagen privé over wetenschappelijke missies die vertraging opliepen en duurder werden omdat ze van onbemande lanceervoertuigen werden gehaald en gedwongen werden onderdeel te worden van NASA's wetenschappelijke rechtvaardiging voor de shuttle.
Hubble terzijde, wat zou je noemen als de werkelijk glorieuze prestaties van NASA in de afgelopen 20 jaar? Mijn favoriet: de ontdekking dat elke maan van elke planeet significant verschilt van elke andere maan, een totaal onverwacht en nog steeds niet begrepen resultaat. Je zou ook het verbazingwekkende succes van weersatellieten kunnen kiezen. Of de opmerkelijke beelden die u krijgt van uw satelliet-tv-systeem. Degenen die het weten, kunnen onze spionagesystemen voor de ruimte kiezen. Dan is er GPS, het Global Positioning System, dat wordt gebruikt om vliegtuigen, boten, wandelaars, auto's, maar ook soldaten en slimme wapens te leiden. Deze projecten hebben één ding gemeen: ze waren allemaal onbemand.
Na de ramp in Columbia, zei senator John McCain, is ruimteverkenning een missie die de VS niet zullen opgeven. Ik hoop dat hij gelijk heeft. Maar (en hier kan senator McCain anders over zijn), zou een dergelijke verkenning in de komende tien jaar misschien beter kunnen worden gedaan met onbemande voertuigen. We sturen al robots naar Mars. We hebben plannen om monsters terug te brengen. Op een dag kunnen we er zelfs astronauten naartoe sturen. Maar laten we daar geen haast mee hebben. Nieuwe telescopen en onbemande instrumenten zullen ons meer vertellen over de ruimte dan ronddraaiende astronauten.
Er is een toekomst voor de mens in de ruimte. Uiteindelijk zal hypersonische vlucht worden geperfectioneerd en zullen we vliegtuigen in een baan om de aarde kunnen brengen. Maar niemand weet wanneer de benodigde scramjet-motoren inzetbaar zullen zijn; ze bevinden zich nog steeds in de R&D-fase, met een sterke nadruk op de R. Tests onthullen kritische nieuwe fysica met elk toegevoegd Mach-getal, en hypersonische prototypes hebben amper Mach 5 bereikt. Om de baan is meer nodig dan Mach 18.
Misschien lukt het eerst een andere aanpak. De ontwikkeling van ultrasterke koolstofvezels kan de droom van een ruimtelift (voorheen skyhook genoemd) werkelijkheid maken, waardoor we langzaam en veilig op en neer kunnen rijden. Maar de wetenschap is er nog niet. Over 20 jaar - wie weet?
Velen bij NASA geloven dat de toekomst van hun bureau afhangt van het voortzetten en uitbreiden van de menselijke ruimtevlucht. Zonder astronauten, zo luidt het argument, verliest het publiek de interesse in de ruimte. Ik denk dat dit argument niet klopt. Weinig Amerikanen wisten zelfs dat de Space Shuttle in een baan om de aarde was - totdat de astronauten werden gedood. Als de studenten die ik ken in Berkeley ruimteposters aan hun muren hangen, zijn het geen posters van astronauten. Het zijn beelden van regio's waar sterren worden geboren, van exploderende sterren, van extreem verre en angstaanjagend mooie velden van sterrenstelsels. Ze werden allemaal genomen met instrumenten waarvoor geen mensen nodig waren om in de ruimte te komen, en die hun afwezigheid nodig hadden om stabiele foto's te maken.
De Space Shuttle is niet veilig en zal in de nabije toekomst ook niet veilig zijn. Is het gebruik ervan de verloren levens waard? We moeten eerlijk zijn. Misschien moeten de Shuttle-missies doorgaan, maar als ze dat doen, laten we dat dan doen in het volle publieke besef dat de kans op overlijden bij elke missie ongeveer 2 procent is. Soldaten die ten strijde trekken, accepteren vaak nog grotere risico's. De astronauten kenden dit gevaar altijd en kozen ervoor het te accepteren. Kan het publiek zo'n hoog niveau accepteren? Ik weet het niet. Maar wat de beslissing ook is, deze moet oprecht en naar waarheid worden genomen. De Space Shuttle is een grote techniek; het is de droom van de mens in de ruimte; het is een avontuur. Maar het is niet veilig, het kan niet veilig worden gemaakt, en het is geen grote wetenschap.