NASA kennen we allemaal. Maar vlak ook JAXA – de Japanse ruimtevaartorganisatie – niet uit!

Aangezien we het eerder al over de Indiase en Chinese ruimtevaartorganisaties hadden, moeten we natuurlijk ook iets schrijven over de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA. In 2003 werd JAXA officieel opgericht als nationale ruimtevaartorganisatie van Japan. De afkorting staat voor Japanese Aerospace Exploration Agency in het Engels. In Japanse karakters heet de organisatie 独立行政法人宇宙航空研究開発機構. JAXA was niet de eerste organisatie die zich bezighoudt met de Japanse ruimtevaart. De ruimtevaartorganisatie is namelijk een fusie van drie voorlopers. Zo was er het ISDAS (Institute of Space and Astronautical Science) dat zich bezighield met wetenschappelijk onderzoek. Daarnaast was er het NAL (National Aerospace Laboratory of Japan) dat zich richtte op de luchtvaart. En tot slot het NASDA (National Space Development Agency of Japan), dat zich boog over de ontwikkeling van satellieten en raketten. Samen zijn ze nu verenigd als JAXA.

Afbeelding: Ofuku (via Wikimedia Commons).

Raketten
JAXA heeft zijn eigen lanceerraketten. Deze dragen de naam H-II, H-IIA, of H-IIB. H-II werd van 1994 tot en met 1999 zeven keer ingezet. Momenteel is H-IIA nog altijd in gebruik. Deze brengt sinds 2001 satellieten in een baan rond de aarde. De variant H-IIB is sinds 2009 actief en wordt ook nog altijd gebruikt. Hoewel deze lanceerraketten minder bekend zijn, worden ze veelvuldig ingezet om vooral Japanse satellieten te lanceren. Alle modellen bestaan uit twee trappen en lijken vrij veel op elkaar. H-IIB is alleen iets krachtiger en kan 70% meer brandstof in zijn eerste trap meenemen dan H-IIA. Daarnaast brengt deze zwaarste variant tot 8000 kg in een geostationaire rond de aarde (35786 km boven zeeniveau). Dit is vrij behoorlijk en deze lanceerraket doet daarom aardig mee op de lanceermarkt. Niet alleen Japanse, maar ook Vietnamese, Amerikaanse en Braziliaanse satellieten zijn al met de H-IIB de ruimte ingebracht.

Nog een raket
JAXA is samen met Mitsubishi Heavy Industries bezig met een opvolger. Het H3 model staat namelijk op de planning. Het plan is om de eerste lancering in 2020 te laten plaatsvinden. Dit model is ook een tweetrapsraket. Het grootste verschil tussen H3 en zijn voorgangers is dat er een LE-9 motor gebruikt wordt in de eerste trap. Deze is afgeleid van de LE-5B motor van de tweede trap van de H-IIA. De LE-9 is simpeler en betrouwbaarder dan de LE-7A motor die gebruikt wordt in de eerste trap van H-IIA en H-IIB. Daarnaast zijn er nog meer verschillen die de H3 net wat betrouwbaarder en goedkoper maken. De H3 kan slechts 6500 kg in een geostationaire baan krijgen, wat 500 kg meer is dan de H-IIA en 2000 kg minder dan de H-IIB. Maar afgezet tegen de prijs is dit een flinke verbetering.
Met de toename van (commerciële) lanceringen is het verstandig van Japan om in te zetten op het frequenter lanceren, in plaats van het lanceren van een groter gewicht. Hierdoor wordt lanceren met raketten van de JAXA een aantrekkelijk alternatief ten opzichte van alle andere concurrentie op lanceergebied.


SLATS. Afbeelding: JAXA.

Satellieten en ruimtesondes
JAXA heeft verschillende soorten satellieten die in een baan rond de aarde gaan. Zo zijn er satellieten voor communicatie en verschillende voor aardobservatie, waarbij de bestudering van het klimaat een hoofdrol speelt. Er is echter ook een satelliet, genaamd SLATS (Super Low Altitude Test Satellite), die onderzoekt of het mogelijk is om in een super-lage-baan te vliegen. Deze baan bevindt zich lager dan 300 km vanaf zeeniveau. Dit is bijvoorbeeld ongeveer 100 km dichterbij dan het ISS en een stuk lager dan de meeste aardobservatie-satellieten, die zich meestal op 600 tot 800 km vanaf zeeniveau bevinden. Doordat er een grotere atmosferische weerstand is naarmate een satelliet dichter bij de aarde komt, is er meer brandstof nodig om de satelliet in zijn baan te houden. Om dit probleem op te lossen gebruikt JAXA een ionenmotor voor SLATS. Deze is tienmaal efficiënter dan een conventionele brandstofmotor. Uiteindelijk zal SLATS tot op wel 180 km vanaf zeeniveau kunnen komen. Deze testmissie zal de deur openen voor satellieten om in veel lagere banen aardobservatie te doen.

Japan is een land dat veelvuldig geteisterd wordt door tyfoons, dus onderzoek naar de dynamica van de atmosfeer is van groot belang. Daarom was NASDA, voor het bestaan van JAXA, al veel bezig met dit onderwerp. Dit zorgde in 1997 voor de ontwikkeling van de TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission) satelliet in samenwerking met NASA. Deze beëindigde zijn missie in 2015. Daarnaast waren er ADEOS en ADEOS II die respectievelijk in 1996 en 2003 erbij kwamen, maar door storingen minder succesvol waren. Nu is daar dan sinds 2014 het GPM Core Observatory. Dit is opnieuw ontstaan uit een samenwerking tussen NASA en JAXA en bedoeld om de mensheid meer inzicht te geven in het ontstaan van (extreme) weerfenomenen. Op het gebied van communicatie werkt JAXA nauw samen met het NICT (National Institute of Information and Communications Technology) in Tokyo. Zo is er sinds 2008 de satelliet genaamd WINDS (Wideband InterNetworking engineering test and Demonstration Satellite) die Japan en enkele buurlanden voorziet van enorm snel internet.

Wetenschap
Op het gebied van sterrenkunde is JAXA ook zeker actief. Zo heeft de organisatie sinds 2013 een satelliet die voor het eerst teledetectie van andere planeten in het zonnestelsel doet. Deze heet HISAKI, ook wel bekend als SPRINT-A (Spectroscopic Planet Observatory for Recognition of Interaction of Atmosphere). Deze satelliet heeft als missie om de atmosfeer en magnetosfeer van Venus, Mars en Jupiter vanuit een baan rond de aarde te bestuderen. Ook gaat HISAKI observaties doen van het verre infrarood licht van de maan Io van Jupiter.

Afbeelding: Nesnad (via Wikimedia Commons).

JAXA heeft ook enkele satellieten die zich bezighouden met het bestuderen van het aardmagnetisch veld. Daarnaast is er de satelliet HINODE. Hiermee wordt de zon en haar invloed op de aarde bestudeerd. Deze satelliet is ontwikkeld in samenwerking met het ruimtevaartagentschap van het Verenigd Koninkrijk en de NASA.

Suzaku was een satelliet die van 2005 tot 2015 onderzoek deed naar de structuur en evolutie van zwarte gaten en galactische clusters. Dit was opnieuw een samenwerking tussen de NASA en JAXA. Een andere samenwerking tussen beide ruimtevaartagentschappen was de satelliet ASTRO-H die bedoeld was om aan röntgenastronomie te doen. Deze werd in februari 2016 gelanceerd en had het doel om zeker 3 jaar te observeren. Helaas was er eind maart 2016 sprake van een plotselinge schommeling van de satelliet tijdens een observatie van een quasar. Dit zorgde ervoor dat de satelliet uit elkaar viel en vervolgens elf brokstukken op aarde gedetecteerd werden.

Nederland heeft samen met de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Japan ook een satelliet gelanceerd in 1983. Dit was AKARI. Deze satelliet deed onderzoek naar de formatie en evolutie van sterrenstelsels door in het verre infrarood te observeren. Door deze satelliet weten we meer over hoe sterren en planetenstelsels geboren worden en evolueren.

Maan en interplanetaire missies
JAXA is ook al met enkele ruimtesondes buiten de invloedssfeer van de aarde geweest. Zo was er Nozomi die in 1998 gelanceerd werd om richting Mars te gaan en daar de atmosfeer en interactie met de zonnewind te bestuderen. Helaas waren er technische fouten en verloor JAXA contact. Een missie naar Venus, genaamd Akatsuki, leek na de lancering in 2010 ook fout te gaan, maar werd na vijf jaar in een baan rond de zon te zitten alsnog gered en in een baan rond Venus gebracht. Daar is de sonde momenteel bezig met het bestuderen van de atmosfeer en de wolkendynamica van onze zusterplaneet. Akatsuki was voor de Japanners ook het eerste interplanetaire succes, aangezien zij nooit eerder een ruimtesonde naar een andere planeet gebracht hadden.

Bepicolombo. Afbeelding: ESA / ATG medialab (ruimtesondes) en NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington (Mercurius).

BepiColombo is een recent (20 oktober 2018) gelanceerde missie naar Mercurius. Deze missie is de eerste samenwerking tussen de ESA en JAXA. Naar verwachting zal Bepi – zoals hij vaak genoemd wordt – in 2025 in een baan rond Mercurius komen. Hier zal hij zich in twee satellieten opsplitsen. Één daarvan is de magnetosferische orbiter, genaamd Mio, welke ontwikkeld is door JAXA. Mio zal onder andere onderzoek doen naar de interactie tussen de zonnewind en de magnetosfeer van Mercurius.

Zeilen op de zonnewind
Nu we het toch over de zonnewind hebben, is het ook zeker noemenswaardig dat JAXA het eerste succesvolle zonnezeil gelanceerd heeft in 2010. Dit gebeurde met dezelfde H-IIA lanceerraket als die van Akatsuki. Dit zeil was in staat om zich voort te stuwen richting Venus door gebruik te maken van de stralingsdruk van lichtfotonen. Het demonstreerde dat remming, ontvouwing en controle mogelijk is met zo’n futuristisch zeil. Het plan is om na 2020 een nieuw zonnezeil te lanceren. Ditmaal moet deze richting Jupiter gaan. Meer over zeilen op de zonnewind kan je terugvinden in dit artikel.


Een andere bijzondere missie is de planetoïdeverkenner Hayabusa2. Deze ruimtesonde is recent succesvol geland op het oppervlak van planetoïde Ryugu. De afdaling was een enorme uitdaging door de zeer kleine zwaartekracht van de planetoïde. Door onder andere ‘kogels’ af te vuren op Ryugu en daarmee materiaal los te maken, kan men meer leren over deze planetoïde en indirect over het bestaan en ontstaan van ons eigen zonnestelsel. Als alles meezit komt de ruimtesonde samen met enkele monsters terug naar aarde in december 2019. Het is niet de eerste keer dat JAXA zo’n missie onderneemt. In 2003 werd Hayabusa al gelanceerd. Deze kwam halverwege 2010 terug met monsters van asteroïde Itokawa. Dit was wel de eerste keer dat het lukte om materiaal van een planetoïde terug naar de aarde te nemen.

Hayabusa2. Afbeelding: Go Miyazaki (via Wikimedia Commons).

Maan
Net als de andere ruimtevaartorganisaties heeft JAXA ook zijn blik op de maan gericht. Met SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) hoopt Japan in 2021 zijn eerste grote maanmissie te verwezenlijken. De lancering zal tegelijk plaatsvinden met die van de XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) telescoop, die ons meer moet vertellen over de structuur en formatie van het universum. JAXA is daarnaast in samenwerking met Toyota bezig met een flitsende maanlander die vanaf 2029 door het maandlandschap zal rijden.

Mars
In 2024 staat er ook nog een missie naar Mars gepland. Deze ruimtesonde, genaamd MMX (Martin Moons Exploration), gaat zich richten op de grootste maan van Mars: Phobos. Hier zullen monsters worden verzameld die vervolgens terug naar aarde worden gebracht. De sonde zal ook nog enkele scheervluchten langs de maan Deimos maken en het klimaat op Mars bestuderen.

ISS en bemande vluchten
JAXA heeft het Japanse laboratorium genaamd ‘Kibo’ geleverd voor het ISS. Het is het grootste onderdeel van het ruimtestation. Het bestaat uit verschillende onderdelen zoals weergegeven in het figuur hieronder. Hier kunnen verschillende typen experimenten worden uitgevoerd.

Kibo’s verschillende onderdelen. Afbeelding: Penyulap (via Wikimedia Commons).

De eerste astronaut met Japanse origine was in 1990 Toyohiro Akiyama. Hij ging mee met de Soviet-Unie. Vervolgens was Mamoru Mohri in 1992 de eerste ‘echte’ Japanse astronaut die namens Japan de ruimte in ging. Daarna volgden er nog tien, waarvan zes voor meerdere keren de ruimte ingegaan zijn. De eerste vrouwelijke astronaut was in 1994 Chiaki Mukai. Een andere mijlpaal werd bereikt in mei 2014, toen Japan de eerste ISS-commandant, Koichi Wakata, leverde. Hij is tevens de enige Japanner die maar liefst viermaal de ruimte ingegaan is.

Conclusie
Vanwege het kleinere budget van 2 miljard in vergelijking met NASA (20 miljard), CNSA (11 miljard), ESA (6.5 miljard), Roskosmos (3.3 miljard), CNES (2.6 miljard) en DLR (2.5 miljard) probeert JAXA vooral zich te onderscheiden door samen te werken met andere agentschappen. De rode draad in het wetenschappelijke ruimtevaartprogramma van JAXA is toch wel de studie van de atmosfeer, klimaat en (zonne)wind. Dit heeft, zoals eerder al vermeld, waarschijnlijk te maken met het ondervinden van extreem weer in Japan zelf. Daarnaast is JAXA ook erg druk bezig met missies om monsters op planeten te nemen. Ondanks het lagere budget is het zeker geen kleine speler in de ruimtevaart!

Jurjen de Jong (1993) heeft een bachelor wiskunde en bachelor natuurkunde behaald in Utrecht en een master wiskundige natuur-en sterrenkunde in Gent afgerond. Onlangs rondde hij de master-na-master in Space Studies in Leuven af met een stage bij de ESA en momenteel werkt hij als data scientist. Jurjen leest graag over de verschillende ontdekkingen en ontwikkelingen op wetenschapsgebied en door er over te schrijven hoopt hij zijn kennis te delen met een groter publiek. Zijn artikelen verschijnen niet alleen op Scientias.nl, maar ook op een blog die hij recent lanceerde: Asbronomers.com. Eerder verscheen van Jurjens hand al dit interessante artikel waarin hij uitzoekt of het nodig is dat ook de ruimtevaart groener wordt. Ook zocht hij voor Scientias.nl uit of de ruimtelift werkelijk toekomst heeft. Recent publiceerde hij ook een artikel over de Parker Solar Probe: een ruimtesonde die binnenkort de zon gaat ‘aantikken’ en de veelbesproken Riemann-hypothese.