Houd de Indiase ruimtevaartorganisatie goed in de gaten, want daar gaan we nog veel van horen!

Bijna iedereen kent wel de Amerikaanse NASA, de Europese ESA, de Russische Roscosmos en tegenwoordig kennen velen ook de Chinese CNSA. Helaas kent niet iedereen de ambitieuze Indiase ISRO (Indian Space Research Organisation), daarom is het zeker goed om ze in dit artikel eens een keer uit te lichten.

Op de achtergrond
De Russische Spoetnik-1 was op 4 oktober 1957 de eerst artificiële satelliet die succesvol in een baan rond de aarde werd gebracht. Dit was ook het startsein voor de welbekende ruimtewedloop tussen de VS en Rusland die tot ongeveer 1975 duurde. Niet veel mensen weten dat op de achtergrond in India ook een ruimteprogramma werd ‘gelanceerd’.


Kalam (links) in gesprek met Sarabhai (rechts) bij ISRO. Afbeelding: ISRO.gov.

ISRO’s vaders
Officieel werd de ISRO in 1969 opgericht, maar daarvoor was er sinds 1962 in India INCOSPAR (Indian National Committee for Space Research). Deze laatstgenoemde organisatie nam de verantwoordelijkheden over van het Indiase Atoomagentschap, DAE (Department of Atomic Energy), op het gebied van ruimteonderzoek. De belangrijkste speler in de oprichting van INCOSPAR was wetenschapper Vikram Ambalal Sarabhai (1919-1971). Hij wordt dan ook wel de vader van het Indiase ruimtevaartprogramma genoemd. Daarnaast heeft hij ook op veel andere gebieden iets betekend voor India, maar dat laten we voor nu even buiten beschouwing. Sarabhai kreeg veel belangrijke steun van de eerste minister-president van India: Jawaharlal Nehru. Daarnaast was er ook Satish Dhawan (1920-2002). Hij nam het stokje over van Sarabhai na zijn dood. Dhawan verbeterde het management en stimuleerde innovatie, zodat resultaten en doelen altijd behaald werden. Onder Dhawan heeft ISRO de droom van Sarabhai om ruimtewetenschap te gebruiken voor de ontwikkeling van India verder in vervulling kunnen brengen. De laatste die we nog moeten noemen als belangrijke speler is Avul Pakir Jainulabdeen Abdul Kalam (1931-2015). Hij was als ruimtevaarttechnicus en wetenschapper werkzaam bij de ISRO en werd vervolgens de elfde president van India van 2002 tot 2007. Dankzij hem heeft India op ruimtevaartgebied veel stappen gemaakt. Er zijn nog veel belangrijke spelers in de ontwikkeling van de ISRO te noemen, maar dit zijn de belangrijkste.

Aryabhata. Afbeelding: ISRO.

Satellieten
Er zijn een heleboel satellieten van ISRO afkomstig die zich tegenwoordig in een baan rond de aarde bevinden. Laten we daarom de belangrijkste (families) bespreken. De allereerste satelliet van ISRO was Aryabhata. Deze werd in 1975 met een Russische draagraket de ruimte ingebracht. Hierop volgden enkele testsatellieten. Momenteel zijn de twee belangrijke satellietsystemen van de ISRO: INSAT/GSAT (Indian National Satellites/Geosynchronous Satellites) en IRS (Indian Remote Sensing). Het INSAT systeem bestaat uit een reeks geosynchrone telecommunicatiesatellieten die door hun komst India’s televisie- en radio-uitzendingen revolutionaliseerden. Daarnaast hebben enkele van de INSAT-satellieten ook meteorologische doeleinden en worden de satellieten ingezet voor zoek-, opsporing- en reddingsmissies. Sinds 1983 zijn er 24 satellieten van INSAT de ruimte ingegaan. Hiervan zijn er nog 11 operationeel. Sinds 2001 is er ook een nieuwe generatie geosynchrone communicatiesatellieten van de ISRO. Dit zijn de GSAT-satellieten. Hiervan zijn er ondertussen al 20 gelanceerd en nog 15 operationeel. Het grootste verschil tussen INSAT en GSAT is, naast technologische verbeteringen, dat de GSAT-satellieten puur op communicatie focussen, terwijl INSAT vaak hybride satellieten zijn. De IRS-satellieten zijn teledetectiesatellieten die werden ontwikkeld na de demonstratievluchten Bhaskhar en Bhaskara-2 in respectievelijk 1979 en 1981. De informatie die ISR-satellieten verzamelen, kunnen bijdragen op het gebied van landbouw, watervoorziening, visserij, bebossing, geologie, enzovoorts. Dit is één van de voorbeelden van hoe ruimtevaart India als land vooruit helpt. Naast deze belangrijke satellietsystemen heb je ook nog radarbeeldvormingssatellieten onder de naam RISAT-1 en RISAT-2. Deze zijn respectievelijk gelanceerd in 2012 en 2009. Ook mogen we de Kalpana-1 niet vergeten. Dit was de eerste ‘pure’ meteorologische satelliet van de ISRO.

Satellietplaatsbepalingssystemen
Sinds 2011 zijn er de GAGAN- (GPS-aided GEO augmented navigation) en sinds 2013 de IRNSS- (Indian Regional Navigation Satellite System) satellietplaatsbepalingssystemen. De eerstgenoemde is geen opzichzelfstaand satellietplaatsbepalingssysteem, maar, zoals de Engelse naam al verklapt, bedoeld om de nauwkeurigheid van GPS te verbeteren met 3 extra satellieten. Dit heeft bijvoorbeeld als doel de luchtvaart te ondersteunen. Aan de andere kant voorzien de 7 satellieten van het IRNSS India van een eigen satellietplaatsbepalingssysteem voor heel India (plus nog een groot gebied buiten India). Dit is vooral van belang, omdat het door de VS beschikbare GPS-systeem, voor een afhankelijkheid zorgt van de VS. Dit is bijvoorbeeld ook de reden dat de ESA een eigen Europees navigatiesysteem wilde hebben.

Bereik IRNSS. Bron: BrilliantWiki2 (via Wikimedia Commons).

Draagraketten
Naast satellieten heeft ISRO in de loop van de tijd ook zijn eigen draagraketten ontwikkeld.

Van links naar rechts: SLV, ASLV, PSLV, GSLV, GSLV Mk.III. Afbeelding: GW Simulations (via Wikimedia Commons).


De ontwikkeling begon bij ISRO, net als bij andere ruimteagentschappen, met sondeerraketten in de jaren zestig. Dit zijn raketten die ‘slechts’ suborbitale ruimtevluchten maken om wetenschappelijke experimenten op grote hoogte te doen, maar niet om satellieten de ruimte in te brengen. In de jaren zeventig kwam er onderzoek naar het bouwen van een eigen draagrakket. Dit resulteerde in 1979 in de lancering van het eerste SLV (Satellite Launch Vehicle). Zoals je in de afbeelding hierboven kunt zien, is dit een kleinere draagraket en bedoeld om slechts 40 kg tot in een baan op 400 km hoogte te krijgen. Deze werd opgevolgd met de ontwikkeling van het ASLV (Augmented Satellite Launch Vehicle), die voor het eerst gelanceerd werd in 1987. Hiermee was het mogelijk om 150 kg in een lage omloopbaan te krijgen. Daarna kwam er sinds de jaren negentig het PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) voor kleine satellieten. Momenteel is dit type draagraket door zijn betrouwbaar- en betaalbaarheid nog altijd erg populair. Na de millenniumwisseling kwamen de verschillende GSLV-modellen (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle) en daarna het nog grotere en krachtigere GSLV Mk. III. Dit is een serie van draagraketten die ingezet kunnen worden om grotere satellieten tot in de geostationaire baan (35786 km vanaf de evenaar) te brengen.

Toekomstige lanceermogelijkheden
Met deze bovengenoemde draagraketten draait de ISRO goed mee in de ruimtevaartindustrie en lanceert het naast eigen satellieten ook veel buitenlandse producten. Net als SpaceX wil ISRO in de toekomst ook overgaan op herbruikbare onderdelen en gehele raketten. Dit wordt momenteel getest met de space shuttle-achtige RLV-TD (Reusable Launch Vehicle Technology Demonstrator).

RLV-TD, herbruikbare draagraketten met een space shuttle model. Afbeelding: ISRO.

Voordat de ISRO overgaat op herbruikbare draagraketten, wil de organisatie eerst de lanceercapaciteit verdubbelen, zodat het de lanceerkosten al met 50% naar beneden kunnen. Dit kan door middel van het doorontwikkelen van een ULV (Unified Launch Vehicle), welke uiteindelijk de PSLV- en GSLV-families kan vervangen door één nieuwe familie van raketten. Deze familie zal eenzelfde basistrap bevatten, maar vier verschillende soorten boosters, afhankelijk van de nodige draagkracht. Er wordt ook gesproken over een HLV (Heavy-Lift Variant) en een SHLV (Super Heavy-Lift Variant) om nog meer gewicht te kunnen dragen. Het is nog even afwachten hoe dit zich verder ontwikkelt. Deze grote ambitie en drang op vooruitgang is wel nodig, want de competitie om het goedkoopst en meest efficiënt met krachtige draagraketten de ruimte in te komen, wordt steeds groter. Met name doordat, naast ruimteagentschappen, ook particuliere bedrijven zoals Blue Origin en SpaceX de kosten steeds verder drukken met de ontwikkeling van nieuwe technologieën en herbruikbare draagraketonderdelen.

ISRO hoogtepunten
De toekomst ziet er rooskleurig uit voor de ISRO, maar ook in de afgelopen jaren heeft het ruimteagentschap al enkele hoogtepunten bereikt. Zo was daar in 2008 de eerste missie naar de maan van de ISRO. De ruimtesonde heette Chandrayaan-1. Dankzij deze missie weten we met nog meer zekerheid dat er waterijs op de polen van de maan te vinden is. En nu is daar ook de aanstaande Chandrayaan-2 lancering. Chandrayaan-2 zal een landing maken nabij de zuidpool van de maan om daar onder andere met een lander en een rover gedurende minimaal 1 maan-dag (14 aard-dagen) onderzoek te doen.
In 2013 was er een missie naar Mars, genaamd Mangalyaan. De ruimtesonde kwam in een baan rond Mars en India was daarbij het eerste land dat bij de eerste poging direct succesvol was. Tegelijk was het ook het eerste Aziatische land dat Mars bereikte. Mangalyaan was bedoeld om minimaal 6 maanden te functioneren, maar was zelfs na exact 4 jaar nog altijd in prima conditie. Mangalyaan maakt mooie foto’s van het oppervlak van Mars en doet daarnaast ook onderzoek naar de atmosfeer van Mars. Een vervolgmissie (Mangalyaan-2) staat ook al op de planning voor 2022-2023.

Deze foto van Mars is gemaakt door Mangalyaan. Afbeelding: ISRO.

Sinds 2015 is ISRO het vierde ruimteagentschap dat een eigen ruimte-observatorium heeft om sterrenkundig onderzoek te doen: Astrosat. Het observatorium doet tot 2020 onderzoek op meerdere gebieden van het elektromagnetisch spectrum om zo naar allerlei fenomenen in ons heelal te ‘kijken’. Aan de hand van Astrosats resultaten zijn ondertussen al ongeveer 100 publicaties in gerenommeerde tijdschriften verschenen. Er staat ook hiervoor een vervolgmissie (Astrosat-2) op de planning voor 2020.
In 2017 zette ISRO een sensationeel record neer. De ruimtevaartorganisatie was namelijk in staat om 104 satellieten met één draagraket (PSLV-C37) de ruimte in te brengen. Dit was driemaal meer dan het vorige Russische record van 37 satellieten. Overigens is het wel zo eerlijk om hierbij te zeggen dat de meeste satellieten minder dan 5 kg wogen.

Scramjet engine
Op het gebied van techniek is ISRO ook goed bezig. Zo heeft het met succes in 2016 een scramjet engine getest. Dit is een krachtige motor die zuurstof haalt uit de atmosfeer. Hierdoor is het niet meer nodig om zuurstof ‘los’ mee aan boord te nemen. Daardoor kan het gewicht van een draagraket sterk worden gereduceerd en daarmee ook de kosten voor lancering. Uiteindelijk moet deze motor ingezet worden voor herbruikbare draagraketten. Het zou zomaar kunnen zijn dat de lanceerkosten kunnen worden teruggebracht tot het lage bedrag van 2000 dollar per kg.

Astronauten
Dat ISRO ambitieus is, zal ondertussen wel duidelijk zijn. Maar tot nu toe is er in de hele ruimtevaartgeschiedenis slechts één astronaut de ruimte ingegaan met de Indiase nationaliteit. Dit was Rakesh Sharma in 1984 met Interkosmos, een Sovjetprogramma. Hier komt verandering in. ISRO heeft namelijk, naast alle geplande vervolgmissies en de ambitie om zo goedkoop mogelijk de ruimte in te gaan, ook een Indiaas bemande ruimtevaartprogramma op de planning staan. Het ruimtevaartuig dat dit mogelijk moet gaan maken heeft al een naam en heet ‘Gaganyaan’. Deze zal drie astronauten gedurende zeven dagen op een hoogte van 400 km vanaf het aardoppervlak (ongeveer gelijke hoogte als het ISS) kunnen herbergen. De eerste lancering staat gepland voor 2022.

Nog meer toekomstplannen
Er zijn tot op heden nog niet veel missies naar Venus geweest, daarom is het voor de hele wetenschappelijke gemeenschap extra interessant dat ISRO van plan is om een kijkje te nemen op onze buurplaneet. In 2020 wordt door ISRO een Venusorbiter (Shukrayaan-1) de ruimte ingebracht om de atmosfeer van Venus te bestuderen. Daarnaast is ISRO ook van plan om een missie de ruimte in te brengen om de zon te bestuderen. Deze krijgt de naam Aditya-L1 en zal naar alle waarschijnlijkheid in 2021 worden gelanceerd.

De belangrijkste boodschap die je moet meenemen na het lezen van dit artikel is dat India absoluut niet mag worden vergeten in de ruimtevaart. Daarbij zal hun bijdrage alleen maar groeien. Laten we ze daarom goed in de gaten houden.

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.