Als je aan ruimtelanceringen denkt, stel je je waarschijnlijk een NASA- of SpaceX-missiecontrole voor, met rijen personeel ineengedoken over monitoren, enorme schermen ter grootte van een muur en luide vieringen wanneer een enorme raket de zwaartekracht trotseert om door de atmosfeer te snijden en de ruimte te bereiken.

Je denkt waarschijnlijk niet aan een jumbojet die opstijgt vanaf een bescheiden regionaal vliegveld in de badplaats Newquay, weggestopt in het zuidwesten van Engeland. Maar zo probeerde het VK op maandag 9 januari 2023 zich aan te sluiten bij het groeiende aantal landen dat vanaf eigen bodem raketten de ruimte in lanceerde. Gerund door Ruimtehaven Cornwall – een consortium van Cornwall Raad, Goonhilly grondstation UK Space Agency en de lanceeroperator Virgin Orbit - de "Zet me aan”-missie had tot doel negen kleine satellieten in een lage baan om de aarde te brengen, waardoor het de eerste satellietlancering vanaf Britse bodem was.

In plaats van een raket die vanuit een stationaire, verticale positie op de grond wordt afgevuurd, gebruikte Start Me Up de LauncherOne van Virgin Orbit – een raket van 31 ton die onder de linkervleugel van een gemodificeerde Boeing 747-400, genaamd Cosmic Girl, wordt gelanceerd. vlucht. Het evenement bood aan om de vijfde succesvolle vlucht van de vanuit de lucht gelanceerde raket te zijn.

Met het gelijknamige Rolling Stones-nummer van de missie dat voor de verzamelde menigte speelde, verliep de start van Cosmic Girl vanuit Cornwall rustig. De jumbojet vloog vervolgens naar een "dropzone" op ongeveer 10,500 m boven de Atlantische Oceaan, voor de zuidwestelijke punt van Ierland, waar hij LauncherOne losliet. Enkele seconden later vuurde de NewtonThree-motor van de eerste trap van de raket af en stuwde hem tot bijna 13,000 km/u. Ongeveer drie minuten later ontstak de NewtonFour-motor van de tweede trap, alles leek volgens plan te verlopen.

Echter, bijna twee uur na het opstijgen – net toen Cosmic Girl terugkeerde om veilig te landen op Newquay – kondigde Christopher Relf van Virgin Orbit in een livestream van het evenement aan: “Het lijkt erop dat LauncherOne een anomalie heeft opgelopen waardoor we geen baan voor deze missie.” LauncherOne bereikte met succes de ruimte en steeg tot een hoogte van 180 km, maar slaagde er niet in om te cirkelen. De raket en zijn lading van negen kleine satellieten vielen terug naar de aarde. Sommigen van hen verbrandden bij terugkeer in de atmosfeer van de aarde, terwijl de rest landde in een vooraf goedgekeurd deel van de Atlantische Oceaan.

Industrie onverschrokken

De Start Me Up-missie kan worden gezien als een waarschuwend verhaal voor Virgin Orbit en andere lanceerbedrijven die hopen raketten de ruimte in te sturen vanuit Britse ruimtehavens. Maar als er iets is, heeft het degenen in de industrie gesterkt. Nu de menigte zich heeft verspreid, Melissa Thorpe, hoofd van Spaceport Cornwall, heeft tijd gehad om zich te verzamelen voor de tweede ronde. "Natuurlijk was het teleurstellend", zegt ze, "maar tegelijkertijd zijn we erg enthousiast dat we die mogelijkheid min of meer hebben bewezen en we gaan vooruit, kijkend naar de volgende lancering later dit jaar."

Ook gericht op lanceringen dit jaar – conventionele verticale in deze gevallen – zijn twee Schotse faciliteiten: de Saxa Vord ruimtehaven op het eiland Unst in Shetland, en Ruimtehub Sutherland op het schiereiland A'Mhoine in Sutherland. Samen met nog vier ruimtehavens in de maak, zal de ruimtelanceringscapaciteit van het VK zeker stijgen. Voor Ian Annet, adjunct-directeur van het UK Space Agency, is dit nu een keerpunt voor de Britse ruimtevaartindustrie, die al £ 16.5 miljard per jaar waard is voor de economie van het land en bijna 50,000 mensen tewerkstelt.

Hij betoogt dat het VK goed is in het ontwerpen en bouwen van satellieten, aantrekkelijke voorwaarden heeft voor het opzetten van operationele centra en toonaangevende capaciteiten heeft voor het exploiteren van op de ruimte gebaseerde gegevens. "Het enige dat ontbreekt, is de lanceermogelijkheid", zegt hij. "Als u dat end-to-end-spectrum kunt bieden, dient het de bredere onderneming, zodat we alles kunnen doen."

Tot nu toe zijn Britse satellieten voornamelijk vanuit de VS, Frans-Guyana of Kazachstan gelanceerd. Maar het verzenden van satellieten naar het buitenland is duur voor Britse ruimtevaartbedrijven en het is altijd riskant om kwetsbare vracht naar verre locaties te vervoeren. Binnenlandse lanceercapaciteit biedt een goedkoper en veiliger alternatief.

Meer in het algemeen is de officiële lijn van de regering dat ruimtelanceringsfaciliteiten een zegen zullen zijn voor de Britse economie, waardoor de kapitalisatie van de Britse industrie zal toenemen van £ 17 miljard nu tot £ 40 miljard in 2030. Deze groei zal op zijn beurt investeringen aantrekken, nieuwe banen voor hooggeschoolden en jongeren aanmoedigen om bètavakken, technologie, techniek en wiskunde (STEM) te studeren ter voorbereiding op een loopbaan in de ruimtevaartindustrie. Maar zijn deze ambities realistisch?

Een hindernis is concurrentie. Er zijn ongeveer 168 lanceringsbedrijven over de hele wereld, in verschillende stadia van ontwikkeling, die strijden om de business van satellietontwikkelaars. "Waarschijnlijk bestaat ongeveer 50% van hen alleen op PowerPoint", zegt Annett. "Ik zou voorspellen dat een groot aantal zich zal consolideren of niet van papier zal komen - dus geloof niet alles wat je leest over het aantal lanceeroperators." Desalniettemin, zelfs als er velen buiten de boot vallen, zal de lanceringsmarkt onvermijdelijk druk worden, waardoor het een uitdaging wordt voor Britse ruimtehavens om te concurreren.

Maar Annett ziet andere voordelen. "Als je naar succesvolle ruimtehavens kijkt, hebben ze andere ruimtegerelateerde activiteiten om hen heen gegenereerd", legt hij uit, wijzend naar Rocket Lab's Launch Complex 1 in Nieuw-Zeeland, waar commerciële inzet van smallsats een hele succesvolle ruimtevaartindustrie in het land heeft voortgebracht. Dan is er Houston Spaceport in de VS, dat erin is geslaagd een groot aantal ruimtevaartbedrijven aan te trekken zonder ooit een lancering of landing te organiseren. "Hoewel velen hun bedrijfsplannen zullen uitvoeren op basis van hoeveel lanceringen ze per jaar krijgen en wie hun klanten zijn", voegt Annett toe, "zullen de echte succesfactoren worden bepaald door een zwaartepunt te creëren voor ruimtegerelateerde activiteiten."

Spaceport Cornwall is hier al op gefocust en kijkt verder dan de lancering om ervoor te zorgen dat het overleeft en gedijt. “Voor ons gaat het om dat bredere cluster”, zegt Thorpe. "We willen een duurzaam bedrijfsmodel dat is gebaseerd op veel verschillende bedrijven die de site gebruiken - die hier natuurlijk worden aangetrokken vanwege de lancering - en dan laten we het gewoon organisch groeien."

Gap in ruimtevaardigheden

Een andere uitdaging voor de lanceringsindustrie in het VK weerspiegelt die van de ruimere ruimtevaartsector van het land: een gapende vaardigheidskloof. Al 51% van de Britse ruimtevaartbedrijven maakt zich zorgen over het invullen van vacatures, waarbij de meeste van deze functies gericht zijn op wetenschappelijke, technische of technische taken. Het tekort aan voortstuwingsingenieurs in het VK is bijvoorbeeld zo chronisch geworden dat Annett zegt dat de UK Space Agency van plan is promovendi te sponsoren om voortstuwingsonderwerpen te doen.

Jozef Dudley, directeur en oprichter van de denktank Alliantie voor ruimtevaardigheden, ziet een reeks factoren die bijdragen aan dit tekort. "De ruimtevaartsector groeit erg snel, dus er is duidelijk meer en meer vraag naar mensen met het soort vaardigheden dat ruimtevaartbedrijven nodig hebben", zegt hij. “Maar dat is in de bredere context van vrij veel concurrentie met andere STEM-sectoren die ook vrij snel groeien.”

Deze andere sectoren omvatten financiën en technologie, waar de belangrijkste spelers bekende namen met diepe zakken zijn, die STEM-talent vanaf jonge leeftijd aantrekken door middel van leuke programmeerkampen. Ze hebben ook genereuze programma's voor afgestudeerden, rekruteren in alle STEM-disciplines en bieden aantrekkelijke alternatieve onderwijstrajecten voor degenen die niet naar de universiteit gaan.

De ruimtevaartsector in het VK heeft daarentegen minder geld en volgt meer traditionele wervingspraktijken, met 75% van de werknemers met ten minste één diploma, meestal in een natuurkunde- of technische discipline. "Als ik zeg 'je moet een vierjarige opleiding luchtvaart- en ruimtevaarttechniek volgen', dan is dat een enorme inzet, het is erg duur, en het betekent dat de sector altijd put uit een kleine pool van talent," voegt hij toe. Dudley. In combinatie met het feit dat de Britse ruimtevaartindustrie wordt gedomineerd door start-ups met weinig capaciteit om pas afgestudeerden op te leiden, betekent dit dat er eenvoudigweg niet genoeg ervaren mensen zijn om rond te lopen.

Voor Dudley vereist het dichten van de vaardigheidskloof een veelzijdige aanpak. Hij is van mening dat het VK een deel van de rekruteringsinnovatie in de technologiesector moet onderzoeken om talent aan te trekken en meer opleidingsmogelijkheden voor jonge mensen te bieden. Een grotere focus op het werven en behouden van vrouwen en mensen uit andere ondervertegenwoordigde groepen is ook belangrijk, evenals het aantrekkelijker maken van vacatures voor werkzoekenden in het algemeen. Maar om al deze doelen te bereiken, moeten mensen weten dat Britse ruimtevaartcarrières bestaan ​​en een levensvatbare en succesvolle optie voor hen kunnen zijn, en dit is waar ruimtehavens een sleutelrol kunnen spelen.

Spaceport Cornwall probeert de volgende generatie ruimtevaartprofessionals te inspireren door met elke school in Cornwall in contact te komen via online en persoonlijke programma's. Er is ook mee gewerkt Truro en Penwith College om 's werelds eerste hogere nationale certificaten en diploma's (HNC/D's) op bachelorniveau te ontwikkelen in ruimtetechnologieën. En het team heeft samengewerkt met de Universiteit van Exeter en Falmouth University op verschillende onderwijsprojecten. "Launch is bijna een mooie kers op de taart", zegt Thorpe. "Zolang we met jonge mensen omgaan en hen inspireren, is dat succes voor ons."

Is de ruimte nog cool?

Voor velen die in de Britse ruimtevaartindustrie hebben geïnvesteerd, is de logica dat als jonge mensen lanceringen en ruimteactiviteiten zien plaatsvinden in Britse ruimtehavens, interacties hebben met leden van de industrie en levensvatbare carrièrepaden zien, de sector kan aanhaken bij de "coole factor” die ruimte altijd heeft genoten. Dit is echter misschien niet zo'n sterke aantrekkingskracht in de meer milieubewuste wereld van vandaag.

Sinds ze voor het eerst ter sprake kwamen, hebben Britse ruimtehavens weerstand ondervonden van milieuorganisaties die zich bezighouden met zowel de uitstoot van broeikasgassen die reguliere ruimtelanceringen zullen produceren, als de impact op de menselijke gezondheid, flora en fauna.

Raketten stoten verontreinigende stoffen uit tot ongeveer 80 km de lucht in, die zo ver boven de wolken is dat ze niet door regen worden verspreid. Ze blijven dus twee en een half jaar in de atmosfeer in vergelijking met slechts enkele weken voor vervuiling dichter bij de grond

De ruimtevaartindustrie verbruikt momenteel ongeveer 1% van de fossiele brandstoffen die door de conventionele luchtvaart worden verbrand. Maar dit cijfer zal stijgen met de vertienvoudiging van raketlanceringen en emissies die in de komende 10-20 jaar wordt verwacht. Erger nog, de uitstoot van lanceringen is schadelijker dan die van de luchtvaart. Raketten stoten verontreinigende stoffen uit tot ongeveer 80 km de lucht in, die zo ver boven de wolken is dat ze niet door regen worden verspreid. Ze blijven dus twee en een half jaar in de atmosfeer in vergelijking met slechts enkele weken voor vervuiling dichter bij de grond.

Eloise Marais en collega's van University College London, met medewerkers aan de University of Cambridge en Massachusetts Institute of Technology (MIT), gebruikte een 3D-model om de impact van raketlanceringen en terugkeer te onderzoeken (figuur 1). Ze ontdekten dat roetdeeltjes die worden uitgestoten door raketten met de huidige lanceersnelheden al een punt van zorg zijn, met hun klimaateffect dat 400-500 keer groter is dan roetdeeltjes die vrijkomen uit aardgebonden bronnen (Earth's Future 10 e2021EF002612). Een andere studie - geleid door de US National Oceanic and Atmospheric Administration en gepubliceerd in dezelfde maand, juni 2022 – gebruikte verschillende tools maar kwam tot een vergelijkbare conclusie: roetdeeltjes van raketlanceringen hebben een aanzienlijke nadelige invloed op het klimaat (JGR-sferen 127 e2021JD036373).

"Roetdeeltjes zijn zeer, zeer efficiënt in het absorberen van zonnestralen en het opwarmen van de atmosfeer", legt Marais uit. "En alle raketten gaan stikstofoxiden produceren die de ozon in de ozonlaag kunnen afbreken, en ook waterdamp, wat niet geweldig is als we het vrijgeven in lagen van de atmosfeer waar het vrij vreemd is."

Wat het probleem nog verergert, zijn de verbruikte podia en ontmantelde satellieten die bijdragen aan de groeiende hoeveelheid ruimteafval die opnieuw de atmosfeer van de aarde binnenkomt. Wanneer ruimteafval door de mesosfeer brandt, produceert het nog meer stikstofoxiden, evenals een groot aantal verschillende deeltjes die kunnen bijdragen aan de aantasting van de ozonlaag.

Marais wijst er snel op dat het effect op de ozonlaag relatief klein is, maar dat dit kan veranderen als het tempo van satellietlanceringen aan het huidige tempo doorgaat: “We hoeven niet dezelfde hoeveelheid uitstoot te hebben van raketlanceringen om hetzelfde klimaateffect te hebben als aardgebonden bronnen.”

Milieuagenda

Er is een sterk argument dat de voordelen van meer satellietlanceringen opwegen tegen de milieukosten. Meer satellieten betekenen bijvoorbeeld een betere monitoring van de helft van de De 54 essentiële klimaatvariabelen van de VN; democratisering van connectiviteit en internettoegang; en waardoor nauwkeurigere navigatie en weersvoorspellingen mogelijk zijn. Maar ecologische duurzaamheid staat nog steeds hoog op de agenda voor elk van de Britse ruimtehavens die in 2023 hopen te lanceren.

De milieu-impact van Spaceport Cornwall is vanaf het begin een belangrijke overweging geweest. Omdat het opereert vanaf een bestaande luchthaven, vermijdt het de extra ecologische voetafdruk en verstoring van de lokale flora en fauna die gepaard gaat met het helemaal opnieuw bouwen van een locatie. Het is ook uitsluitend een horizontale lanceerfaciliteit, wat betekent dat de raketten die daar opstijgen kleiner zijn en aanzienlijk minder verbrandingsbijproducten produceren dan vergelijkbare verticale lanceerraketten. Toch is er nog een weg te gaan voordat het consortium zijn doel kan bereiken om tegen 2030 de eerste koolstofneutrale ruimtehaven ter wereld te worden. Start Me Up', zegt Thorpe. "Nu kijken we niet alleen naar compensatie of beperking, maar ook naar hoe we die impact kunnen verminderen en dit op een efficiëntere en duurzamere manier kunnen doen."

Een voor de hand liggende route om de duurzaamheid te verbeteren wordt onderzocht voor lanceringen in SaxaVord en Sutherland, waar raketfabrikanten bestaande raketbrandstoffen (voornamelijk vaste raketbrandstof, hydrazine, kerosine en cryogene/waterstofbrandstof) proberen te vervangen door milieuvriendelijkere alternatieven.

Het particuliere raketbedrijf Skyrora - die een multi-lanceringsovereenkomst heeft gesloten met de SaxaVord-ruimtehaven - gebruikt ecoseen, een hoogwaardige kerosine afgeleid van niet-recyclebaar plastic afval. Het katalytische pyrolyseproces bij lage temperatuur dat is ontwikkeld om Ecosene te maken, produceert 70% minder COXNUMX₂ -emissies in vergelijking met klassieke methoden voor brandstofproductie.

Evenzo een ander lanceringsbedrijf Orbex - die van plan is om zijn Orbex Prime-raket te lanceren vanuit Space Hub Sutherland - gebruikt de hernieuwbare ultrakoolstofbrandstof BioLPG. Dit ontstaat als bijproduct van het afval en restmateriaal van de productie van hernieuwbare diesel. A studie van de Universiteit van Exeter gemodelleerde emissies van Orbex Prime, waarbij werd berekend dat lanceringen een koolstofvoetafdruk zullen hebben die tot 96% lager is dan die op alternatieven voor fossiele brandstoffen.

Voor Marais schieten deze brandstoffen echter tekort. Ze hebben misschien een lagere koolstofimpact bij hun productie, maar ze zullen nog steeds dezelfde verontreinigende stoffen in de hogere lagen van de atmosfeer afgeven als traditionele brandstoffen. "Naast koolstofneutraliteit moeten we ook nadenken over neutraliteit van de vervuiling", zegt ze. “Er zou geld moeten zijn voor milieuwetenschappers om dit verder te bekijken; financiering die onafhankelijk is van de bedrijven die deze brandstoffen overwegen.”

Invloed op de ruimteomgeving

Met zoveel vragen over de impact van ruimtehavens op het milieu, kan het gemakkelijk zijn om de impact te vergeten die steeds meer satellietlanceringen hebben op hun eindbestemming: de ruimte. Er draaien momenteel 10,513 satellieten rond de aarde, een aantal dat sinds 2019 meer dan verdubbeld is volgens de VN-Bureau voor Ruimtezaken.

Connie Walker - een wetenschapper aan de Amerikaanse National Science Foundation (NSF)'s NOIRLab wie co-leidt de Internationale Astronomische Unie's Centrum voor de bescherming van de donkere en stille lucht – zegt dat er de komende tien jaar tussen de 100,000 en 430,000 satellieten in een baan om de aarde kunnen zijn.

Haar grootste zorg is de impact op de astronomie van de grote satellietconstellaties die worden ontwikkeld door SpaceX, OneWeb en anderen. Deze satellieten ter grootte van een tafel (te groot om te worden gelanceerd vanuit Britse ruimtehavens) zijn al schadelijk voor waarnemingen op de grond van de nachtelijke hemel. Satelliet-downlink-uitzendingen kunnen radiowaarnemingen van bijvoorbeeld de kosmische microgolfachtergrond en stervorming verstoren. En satellieten die door de gezichtslijn van een observatorium gaan, verschijnen als strepen, waardoor het een uitdaging wordt om tijdelijke gebeurtenissen, zoals gammastraaluitbarstingen, waar te nemen of gevaarlijke asteroïden te bewaken voor planetaire verdediging.

Onlangs hebben de NSF en SpaceX een overeenkomst getekend om de effecten van satellieten op de astronomie op de grond te verminderen. De overeenkomst houdt in dat de volgende generatie satellieten van SpaceX minder helder wordt; radiostoring verminderen via radiostille zones door downlink-transmissies kort uit te schakelen; en SpaceX die afziet van een eerdere overeenkomst die vereist dat bepaalde observatoria hun lasergidssterren afsluiten wanneer satellieten passeren. Walker hoopt dat elke satellietontwikkelaar en -exploitant dit voorbeeld zal volgen, zelfs start-ups en academische groepen die kleine satellieten bouwen die bedoeld zijn voor lancering vanuit Britse ruimtehavens. "De smallsats zijn niet zo'n groot probleem", zegt ze. "Maar als we daar honderden en duizenden krijgen, ongeacht of het cubesats zijn of iets groters, zal het een verschil maken - we moeten ons allemaal gedragen als goede rentmeesters".

Ook Annett maakt zich zorgen over het rommelig worden van de ruimteomgeving, maar om een ​​andere reden. Kessler-syndroom verwijst naar het hypothetische scenario waarin ruimteafval in botsing komt met satellieten of ruimtevaartuigen, waardoor er meer puin ontstaat, wat resulteert in een kettingreactie die de omgeving nabij de aarde tientallen jaren onbruikbaar zou maken.

Momenteel cirkelen naar schatting meer dan 130 miljoen stukken ruimtepuin - waaronder 36,500 objecten groter dan 10 cm, van hele satellieten tot gereedschappen die door astronauten zijn gevallen - in een baan om de aarde. Dit cijfer zal alleen maar groeien met meer lanceringen. "We kennen allemaal het gevaar van het Kessler-syndroom", zegt Annett. "Maar het VK is een leider in de langetermijndoelstellingen voor duurzaamheid van de VN voor de ruimte, en we investeren in Britse bedrijven die ons kunnen helpen om voor dat milieu te zorgen, zoals Vrije ruimte en Astroschaal, die missies ontwerpen om ruimtepuin te verwijderen.”

Er is één stuk ruimtepuin dat elke 90 minuten in een lage baan om de aarde cirkelt, dat bijzonder bevredigend zou zijn om vast te leggen in een Britse missie die vanaf eigen bodem wordt gelanceerd. Prospero is een al lang buiten gebruik gestelde wetenschappelijke testsatelliet die een aandenken is aan de eerste en enige succesvolle lancering van een voertuig in de ruimte in het VK. Het vloog in 1971 aan boord van de Britse raket Black Arrow van de Woomera-raketreeks in Zuid-Australië. Maar de prestatie werd nooit herhaald omdat de Britse regering destijds de lancering te duur vond.

Meer dan 50 jaar later zullen een groot aantal verschillende factoren – economische voordelen, het genereren van banen en vaardigheden, en milieueffecten op aarde en in de ruimte – meespelen bij de beslissing of de lancering opnieuw de moeite waard is geworden. En als dat zo is, zou het verwijderen van Prospero dan geen passende manier zijn om te vieren dat er eindelijk een succesvolle, duurzame lanceringsindustrie is ontstaan?

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/uk-spaceports-the-good-the-bad-and-the-ugly/