Artemis II vertraagd door hardnekkige waterstoflekken

Brandstofrepetitie gestaakt doordat minuscule moleculen maanmissie dwarsbomen

Maandag liep de proefaftelling van NASA voor Artemis II op het Kennedy Space Center tegen een bekend probleem aan: technici kregen waterstoflekken niet onder controle die ontstonden in de verbinding tussen de Space Launch System-raket en het mobiele lanceerplatform. De tweedaagse Wet Dress Rehearsal (WDR) doorliep veel mijlpalen, maar een piek in de lekkagesnelheid van vloeibare waterstof dwong de vluchtleiding om de aftelling bij T-minus 5 minuten en 15 seconden af te breken en te beginnen met het aftanken van het voertuig. Managers van de organisatie verklaarden dat zij zich nu richten op maart — het eerste beschikbare lanceervenster opent op 6 maart om 20:29 uur EST (01:26 UTC op 7 maart) — als de vroegst haalbare kans voor Artemis II, terwijl teams de telemetrie beoordelen en een tweede natte generale repetitie plannen.

Waterstoflekken niet te bedwingen — wat er misging

Het lek verscheen op dezelfde plek die NASA ook al bij Artemis I parten speelde: de Tail Service Mast Umbilicals (TSMUs), een paar armen van ongeveer 9 meter die superkoude vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof van grondtanks naar de SLS-kernfase transporteren. Op het platform sluiten de TSMU-verbindingsplaten aan op de bijbehorende interfaces van het voertuig; bij de lancering moeten ze soepel loskoppelen. Omdat vloeibare waterstof op een temperatuur van bijna −253 °C (−423 °F) moet worden gehouden, kunnen afdichtingen en zachte materialen zodanig van omvang en stijfheid veranderen dat er microscopisch kleine lekpaden ontstaan. Waterstofmoleculen zijn de kleinste en lichtste chemische deeltjes en kunnen ontsnappen door minuscule defecten die bij kamertemperatuur nagenoeg onzichtbaar zijn.

Ingenieurs van NASA beschouwden geringe sijpeling als normaal en monitoren de waterstofconcentratie rond de interface. De leiding heeft een strikte veiligheidsdrempel vastgesteld — een waterstofconcentratie van ongeveer 4 procent in de behuizing van de connector — waarboven de werkzaamheden moeten worden gestaakt. Tijdens de repetitie van deze week werd die drempel meerdere keren overschreden. Teams probeerden tijdens de repetitie mitigerende maatregelen te nemen: het stoppen van de stroom vloeibare waterstof, het laten opwarmen van de interface zodat afdichtingen zich opnieuw konden zetten, en het aanpassen van de stroomsnelheden van de brandstof. De tankploegen slaagden er op een gegeven moment in om het voertuig volledig te vullen met de meer dan 2,8 miljoen liter (750.000 gallons) aan brandstoffen, maar een daaropvolgende piek in de lekkagesnelheid dwong tot het afbreken van de proefaftelling voordat de raket overging op interne voeding en de tanks onder druk zette.

Waterstoflekken niet te bedwingen: gevolgen voor veiligheid en planning

Waterstoflekken zijn van groot belang omdat ze de veiligheid van het personeel en het publiek direct beïnvloeden en omdat ze leiden tot risico's voor de planning. Wanneer de waterstofconcentratie boven de veiligheidsgrens stijgt, moeten grondteams het platform ontruimen en gevoelige operaties staken — dat is precies wat er gebeurde tijdens de WDR. De repetitie was bedoeld om de volledige keten van gebeurtenissen tot aan de lancering te oefenen, inclusief de definitieve afsluitingsprocedures: een grondteam sloot en beveiligde het luik van de Orion-capsule en bereidde zich voor om het platform te verlaten, zodat de aftelling de terminale fase kon bereiken. Een klep op de drukregeling van het luik van Orion moest tijdens die afsluitingswerkzaamheden opnieuw worden aangedraaid, en de grondcommunicatie kampte met audio-uitval terwijl teams werkten onder invloed van de kou. De piek in het lek verhinderde de uitvoering van de laatste preflight-checks — waaronder de activering van hulpvoedingseenheden en een stuurtest van de hoofdmotoren — waardoor meerdere punten niet gecontroleerd konden worden.

Omdat de WDR een generale repetitie is die is ontworpen om problemen op de grond in plaats van tijdens de lancering aan het licht te brengen, moet de vertraging worden gezien als een weloverwogen reactie: NASA-managers zullen geen definitieve lanceerdatum vaststellen voordat ze de gegevens hebben geëvalueerd, de fouten hebben verholpen en een nieuwe volledige repetitie hebben voltooid. Dat proces kan op het platform plaatsvinden of vereisen dat de raket wordt teruggebracht naar het Vehicle Assembly Building voor reparaties en aanvullende tests. Beide opties kosten tijd: een rollback en reparaties nemen doorgaans weken in beslag; herhaalde pogingen op het platform moeten passen binnen nauwe vensters die samenhangen met de orbitale geometrie voor de geplande baan van Orion.

Missieprofiel en waarom het venster in maart belangrijk is

Artemis II is de eerste bemande testvlucht in het plan van NASA om mensen terug naar de maan te brengen. Vier bemanningsleden — een commandant, een piloot en missiespecialisten — zullen in het Orion-ruimtevaartuig een vlucht langs de maan maken via een vrije-terugkeertraject rond de achterkant van de maan, om te garanderen dat het ruimtevaartuig veilig naar de aarde kan terugkeren als er iets misgaat. De missie landt niet, maar is een cruciale stap die Orion, de SLS-raket in bemande modus en de geïntegreerde grondoperaties valideert voorafgaand aan latere missies die erop gericht zijn astronauten op de zuidpool van de maan te laten landen.

Omdat de positie van de maan ten opzichte van de aarde de trajecten beperkt, heeft Artemis II elke maand slechts enkele lanceermogelijkheden die het geplande vrije-terugkeertraject en een veilige terugkeercorridor mogelijk maken. De vroegst haalbare kans na de WDR van deze week is 6 maart (een venster van twee uur dat opent om 20:29 uur EST), wat de reden is waarom NASA het officiële doel heeft verschoven naar maart voor "de vroegst mogelijke lanceerkans" terwijl teams een tweede volledige repetitie voorbereiden.

Operationele lessen en de geschiedenis van het lekprobleem

Het omgaan met waterstof is al lang een lastig technisch vraagstuk voor de ruimtevaart. De Artemis I-campagne in 2022 kampte met soortgelijk lekkagegedrag; het voertuig werd uiteindelijk gelanceerd nadat teams de procedures voor het laden van waterstof hadden aangepast en operationele workarounds hadden toegepast. Die voorgeschiedenis vormt de basis voor de huidige aanpak: in plaats van een lancering te overhaasten, beschouwen managers de uitkomst van de WDR als bruikbare data. Ze keren terug naar de technische laboratoria en vluchtleidingsconsoles om metingen van sensoren op de TSMU-interface, het gedrag van kleppen en omgevingseffecten te analyseren, zoals de koude lucht die deze week de camera- en audiosystemen op het platform bemoeilijkte.

De opties nu zijn onder meer het herhalen van de WDR nadat er verbeteringen zijn aangebracht, of het voertuig terugbrengen naar het Vehicle Assembly Building voor hardware-aanpassingen en diepere inspecties. Een rollback kan dagen in beslag nemen en het duurt weken om herstelwerkzaamheden uit te voeren; het herhalen van repetities op het platform verbruikt eveneens beperkte tijd rondom de acceptabele maan-geometrie. Eisen op het gebied van vluchtveiligheid zorgen voor verdere beperkingen — zo creëert het op scherp zetten van het vluchtbeëindigingssysteem een operationeel venster van 20 dagen gekoppeld aan de lanceervoorbereidingen, wat de timing van eventuele vervolgpogingen beïnvloedt.

Wat dit betekent voor de bemanning en het programma

De bemanning van Artemis II bevond zich voorafgaand aan de repetitie in medische quarantaine; NASA liet weten dat zij worden vrijgesteld om hun training te hervatten en de nieuwe lanceerdatum af te wachten. Vertragingen als deze zijn storend voor de schema's van astronauten, de gereedheid voor de missie en de publieke verwachtingen, maar ze zijn ook het uitdrukkelijke doel van een WDR: problemen ontdekken en verhelpen terwijl het voertuig nog op de grond staat. NASA heeft benadrukt dat veiligheid de hoogste prioriteit blijft voor astronauten, medewerkers en het publiek, en dat zij pas verder gaan wanneer zij er vertrouwen in hebben dat de hardware en procedures gereed zijn.

Programmatisch gezien onderstreept het incident de afwegingen bij het exploiteren van een groot, complex lanceersysteem: verouderde lanceerplatforms, nieuwe zware raketten en superkoude brandstoffen introduceren elk faalmodi die tijdens het testen moeten worden opgespoord. De Artemis-architectuur — Orion, SLS, grondsystemen en nieuwe operationele praktijken — wordt in realtime beproefd. De gegevens die tijdens deze WDR zijn vastgelegd, zullen bepalen of de organisatie kan toewerken naar een lancering in maart, een kort uitstel nodig heeft voor extra tests op het platform, of een rollback moet plannen voor reparaties.

Vooralsnog zullen ingenieurs zich buigen over de telemetrie van de tank- en umbilicalsensoren, bekijken hoe afdichtingen en kleppen zich gedroegen bij cryogene temperaturen en oplossingen testen in hardwarelabs. Het doel is niet alleen om dit specifieke lek op te lossen, maar om uit te komen op een herhaalbare procedure met een laag risico voor het voltanken van de raket tijdens bemande operaties — een noodzakelijke stap voordat het Artemis-programma zijn volgende missies met een nog groter belang kan uitvoeren om weer mensen op het oppervlak van de maan te zetten.

Bronnen

• NASA (persmateriaal over de Artemis II Wet Dress Rehearsal en lanceeroperaties)
• Kennedy Space Center (lanceerplatform- en Vehicle Assembly Building-operaties)
• Technische briefings van het NASA Artemis-programma en SLS/Orion-systeemdocumentatie