Kennisbank › Herbruikbare raketten
Herbruikbare raketten: waarom raketten die weer landen de ruimte betaalbaarder maken
Stel je voor dat een vliegtuig na één vlucht van Amsterdam naar Londen in de Noordzee zou storten en nooit meer gebruikt kon worden. Vliegen zou onbetaalbaar zijn. Toch werkte de ruimtevaart decennialang precies zo: een raket werd gebouwd, gebruikt voor één lancering, en verdween daarna in zee of verbrandde in de atmosfeer. Herbruikbare raketten proberen dat te doorbreken door onderdelen van een raket, meestal de eerste en duurste trap, terug te laten landen zodat ze opnieuw kunnen vliegen.
Het bekendste voorbeeld is de Falcon 9 van het Amerikaanse bedrijf SpaceX: na het lanceren van een satelliet of ruimtevaartuig keert de onderste trap van de raket terug naar de aarde en landt rechtop, staand op zijn eigen motoren, op een platform op zee of op een landingsplek op de grond. Diezelfde trap kan vervolgens, na inspectie en onderhoud, weken later weer worden gebruikt voor een volgende lancering. Dat klinkt eenvoudig, maar het vraagt om een raket die na een gloeiend hete terugkeer door de atmosfeer nog steeds nauwkeurig kan navigeren en op precies de juiste plek kan landen.
Wat is het precies?
Een raket bestaat meestal uit meerdere 'trappen': afzonderlijke delen die na elkaar worden afgestoten zodra hun brandstof op is. De eerste trap is het grootste en zwaarste deel, en levert de meeste stuwkracht om van de grond te komen. Bij een traditionele, niet-herbruikbare raket valt deze trap na gebruik terug de atmosfeer in en stort in zee.
Bij een herbruikbare raket gebeurt er iets anders. Nadat de eerste trap is losgekoppeld, wordt een deel van de resterende brandstof gebruikt om de trap af te remmen en terug te sturen: dit heet retropropulsie, oftewel terugstuwing met de eigen motoren. Tijdens de val door de atmosfeer klappen 'grid fins' uit, rooster-achtige stuurvinnen die helpen om de raket te sturen ondanks de extreme luchtstroom. Vlak voor de landing ontvouwen zich landingspoten en zorgt een laatste, kort ingeschakelde motorstuwing (de 'landing burn') ervoor dat de raket zacht neerkomt, rechtop, op een landingsplatform.
Er bestaan verschillende niveaus van herbruikbaarheid. Bij de Falcon 9 wordt alleen de eerste trap teruggehaald en hergebruikt; de kleinere bovenste trap, die de lading de ruimte in brengt, wordt nog altijd weggegooid. Bij een systeem als Starship van SpaceX is het doel dat zowel de onderste booster als de bovenste trap terugkeren en opnieuw vliegen, iets wat 'volledige herbruikbaarheid' wordt genoemd en technisch aanzienlijk lastiger is.
Wat wil men ermee bereiken?
De belangrijkste drijfveer is simpel: kosten verlagen. Het bouwen van een raket is duur, en als een groot deel daarvan na één vlucht wordt weggegooid, wordt elke lancering onnodig kostbaar. Door de duurste onderdelen, met name de motoren en de structuur van de eerste trap, meerdere keren te gebruiken, hoopt men de prijs per lancering fors te verlagen, zoals een vliegtuig ook goedkoper is per passagier dan een privéjet dat na één vlucht wordt gesloopt.
Een lagere lanceerprijs heeft grote gevolgen. Het maakt het haalbaarder om grote hoeveelheden satellieten in een keer te lanceren, zoals voor internetnetwerken vanuit de ruimte, en het verlaagt de drempel voor wetenschappelijke missies, commerciële ruimtestations en op termijn bemande missies naar de maan en Mars. Het uiteindelijke doel dat sommige bedrijven noemen, is een situatie waarin lanceringen zo vaak en routinematig worden als vliegtuigvluchten. Dat is nadrukkelijk nog een ambitie en geen realiteit: raketten blijven complexere en risicovollere machines dan vliegtuigen.
Voorbeelden uit de praktijk
SpaceX Falcon 9 is het meest gevestigde voorbeeld. In december 2015 landde SpaceX voor het eerst succesvol de eerste trap van een Falcon 9 op de grond, en in maart 2017 werd voor het eerst een al eerder gebruikte trap opnieuw gelanceerd. Sindsdien zijn er boosters die tientallen keren zijn hergebruikt, en is het hergebruiken van de eerste trap voor SpaceX de standaardwerkwijze geworden in plaats van een uitzondering.
SpaceX Starship is de opvolger, ontworpen om volledig herbruikbaar te zijn: zowel de enorme Super Heavy-booster als de Starship-bovenste trap moeten terugkeren. Sinds 2023 voert SpaceX testvluchten uit vanaf de eigen basis in Texas. In 2024 slaagde het bedrijf er meerdere keren in om de Super Heavy-booster niet op een platform te laten landen, maar letterlijk op te laten vangen door twee grote metalen 'armen' aan de lanceertoren, een manoeuvre die bekendstaat als de 'chopsticks'-vangst. Het systeem is nog volop in ontwikkeling en heeft ook tegenslagen gekend, waaronder testvluchten met explosies van de bovenste trap.
Blue Origin New Glenn, van het bedrijf van Jeff Bezos, voerde begin 2025 zijn eerste lancering uit. Ook deze raket is ontworpen om de eerste trap rechtop op een platform op zee te laten landen, vergelijkbaar met de aanpak van SpaceX, al kostte het Blue Origin meerdere pogingen om dat daadwerkelijk succesvol te doen.
Rocket Lab Electron, van het Nieuw-Zeelands-Amerikaanse bedrijf Rocket Lab, koos aanvankelijk voor een opvallend andere aanpak: de eerste trap laten terugvallen aan een parachute en die vervolgens midden in de lucht op laten vangen door een helikopter. Dat lukte, maar bleek in de praktijk lastig genoeg dat Rocket Lab is overgestapt op het uit zee vissen en reviseren van trappen. Het bedrijf ontwikkelt daarnaast een grotere raket, Neutron, die net als de Falcon 9 rechtop moet landen.
Europa loopt op dit vlak achter. De huidige Ariane 6-raket van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA is niet herbruikbaar. Wel loopt sinds enkele jaren het Themis-programma, een demonstratieproject voor een herbruikbare eerste trap, in combinatie met de nieuwe Prometheus-raketmotor die goedkoper en herbruikbaar moet worden. Dit bevindt zich nog in een vroege testfase en heeft nog niet geleid tot een operationele Europese herbruikbare raket.
Hoe ver is de techniek?
Voor het hergebruiken van alleen de eerste trap, zoals bij de Falcon 9, is de techniek inmiddels bewezen en routine: SpaceX voert er wekelijks meerdere lanceringen mee uit en hergebruikt boosters tientallen keren. Dit is het duidelijkste succesverhaal binnen dit vakgebied tot nu toe.
Volledige herbruikbaarheid, zoals bij Starship, staat nog in een veel vroeger stadium. Het opvangen van de booster is meerdere keren gelukt, maar het betrouwbaar terugbrengen en hergebruiken van de bovenste trap, die als een soort ruimteschip terugkeert door de atmosfeer, blijkt technisch aanzienlijk lastiger en heeft tot dusver tot verschillende mislukte testvluchten geleid. Hoe snel dit systeem volledig operationeel en betrouwbaar wordt, is nog onzeker.
De belangrijkste obstakels zijn niet alleen het laten landen zelf, maar ook wat daarna gebeurt. Een teruggekeerde raket moet grondig geïnspecteerd worden op schade door hitte en trillingen voordat hij weer veilig kan vliegen; dat kost tijd en geld, ook al is dat aanzienlijk minder dan een compleet nieuwe raket bouwen. Bovendien betekent herbruikbaarheid een gewichtsboete: extra brandstof voor de terugkeer en landingspoten of vangmechanismen wegen mee, waardoor een herbruikbare raket per lancering iets minder lading kan meenemen dan een wegwerpversie. Ten slotte roept het vaker en goedkoper lanceren ook vragen op over milieueffecten, zoals uitstoot in de hogere atmosfeer en geluidsoverlast rond lanceerbases, een onderwerp waar nog relatief weinig langetermijnonderzoek naar is gedaan.
Wie werken eraan?
SpaceX (Verenigde Staten) is momenteel de onbetwiste koploper, met de operationele Falcon 9 en de in ontwikkeling zijnde Starship. Blue Origin (Verenigde Staten) volgt met New Glenn. Rocket Lab (Verenigde Staten/Nieuw-Zeeland) werkt aan hergebruik bij zowel de kleinere Electron als de nieuwe Neutron-raket.
In Europa werkt de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA, samen met onder meer het Franse ruimtevaartbedrijf ArianeGroup, aan de Themis-demonstrator en de Prometheus-motor. Ook individuele Europese start-ups, zoals het Duitse Rocket Factory Augsburg en het Franse The Exploration Company, houden zich bezig met goedkopere en deels herbruikbare lanceersystemen, al zijn deze initiatieven kleinschaliger dan de Amerikaanse programma's.
China ontwikkelt eveneens herbruikbare techniek, deels via de staatsraketbouwer CASC (verantwoordelijk voor de Long March-raketfamilie) en deels via particuliere bedrijven zoals Landspace en iSpace, die experimenteren met verticaal landende raketten naar Amerikaans voorbeeld. De precieze voortgang van deze Chinese programma's is voor buitenstaanders lastiger te verifiëren dan bij de Amerikaanse en Europese projecten, omdat er minder onafhankelijke rapportage over is.
