Mishap-onderzoek: wat gebeurt er als een rakettest misgaat?
Stel je voor dat een testauto tijdens een proefrit van de weg raakt. Voordat de fabrikant weer met een nieuw prototype de weg op mag, wil de toezichthouder eerst precies weten wat er misging: was het een technisch mankement, een fout van de bestuurder, of een samenloop van omstandigheden? Pas als die vraag beantwoord is en de fabrikant laat zien dat het probleem is opgelost, krijgt hij toestemming om verder te testen. Zoiets is een mishap-onderzoek, maar dan voor raketten, ruimtevaartuigen en andere geavanceerde testvoertuigen.
De term "mishap" is Engels voor een ongeval, malheur of incident, en wordt in de ruimtevaart- en luchtvaartwereld gebruikt als verzamelnaam voor alles van een kleine storing tot een complete explosie. Een mishap-onderzoek is de formele, vaak door een toezichthouder verplichte procedure om na zo'n incident de oorzaak te achterhalen, lessen te trekken en te bepalen onder welke voorwaarden een bedrijf weer mag testen of vliegen. Je hoort de term de laatste jaren vooral in het nieuws rond SpaceX en Blue Origin, wanneer een testraket ontploft en de Amerikaanse luchtvaartautoriteit FAA de verdere lanceringen tijdelijk stillegt.
Wat is het precies?
Een mishap-onderzoek begint zodra zich een gebeurtenis voordoet die buiten het geplande verloop van een test of vlucht valt: een motor die ontploft, een raket die uiteenvalt, een systeem dat faalt op een manier die niet voorzien was. Het bedrijf dat het voertuig bouwt en vliegt, is meestal zelf verantwoordelijk voor het uitvoeren van het onderzoek, maar doet dit onder toezicht van een overheidsinstantie zoals de Amerikaanse FAA (Federal Aviation Administration) of, bij door NASA georganiseerde missies, NASA zelf.
De eerste stap is het veiligstellen van gegevens: telemetrie (de gemeten en teruggezonden data van sensoren aan boord), camerabeelden, brokstukken en soms zelfs de "flight termination"-data van het moment waarop een vluchtcomputer besluit een voertuig actief te vernietigen om schade op de grond te voorkomen. Vervolgens stelt het bedrijf een onderzoeksteam samen, vaak aangevuld met onafhankelijke experts, dat een zogeheten root cause analysis uitvoert: een systematische zoektocht naar de onderliggende, fundamentele oorzaak van het probleem, in plaats van alleen het symptoom te benoemen.
Een veelgebruikte techniek daarbij is de fault tree analysis, een soort stroomschema waarin vanuit het waargenomen falen wordt teruggeredeneerd naar alle mogelijke technische en menselijke oorzaken, die vervolgens één voor één worden uitgesloten of bevestigd aan de hand van data. Aan het einde van het onderzoek levert het team een rapport op met de vastgestelde oorzaak (of oorzaken, want het is vaak een combinatie van factoren) en een lijst met "corrective actions": concrete aanpassingen aan hardware, software of procedures. Pas als de toezichthouder dat rapport en die maatregelen goedkeurt, krijgt het bedrijf toestemming voor "return to flight", de eerstvolgende lancering.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is veiligheid: voorkomen dat mensen op de grond, bemanning aan boord of andere luchtruimgebruikers gewond raken door een falend voertuig. Testraketten worden daarom altijd boven onbewoond gebied of open zee gelanceerd, en het vernietigingssysteem aan boord (flight termination system) is er juist op gebouwd om bij een probleem het voertuig gecontroleerd te laten uiteenvallen voordat het een bevolkt gebied kan bereiken.
Daarnaast is er een economisch en technisch belang: elke test kost tientallen tot honderden miljoenen dollars, en een grondig onderzoek voorkomt dat hetzelfde probleem zich in de volgende, nog duurdere test herhaalt. Voor bedrijven als SpaceX, dat welbewust met een "test, leer, herontwerp"-aanpak werkt waarbij vroege prototypes bewust tot het uiterste worden getest, is het mishap-onderzoek zelfs een ingebouwd onderdeel van de ontwikkelcyclus in plaats van een uitzondering.
Ten slotte speelt vertrouwen een rol: toezichthouders, investeerders en het publiek moeten erop kunnen vertrouwen dat een bedrijf niet lichtzinnig omgaat met risico's. Een transparant en goed gedocumenteerd mishap-onderzoek is daarmee ook een manier om geloofwaardigheid te behouden na een spectaculaire mislukking die op beelden vaak dramatischer oogt dan de werkelijke risico's voor mens en milieu.
Voorbeelden uit de praktijk
Het meest besproken recente voorbeeld is de testvlucht van SpaceX' Starship-raket op 20 april 2023, de eerste geïntegreerde testvlucht van dit systeem. Het voertuig ontplofte enkele minuten na de lancering vanaf de testlocatie in Boca Chica, Texas. De FAA startte direct een mishap-onderzoek en hield verdere lanceringen tegen totdat SpaceX de oorzaken had vastgesteld en corrigerende maatregelen had doorgevoerd, wat uiteindelijk resulteerde in een nieuwe testvlucht in november 2023.
Ook die tweede testvlucht kende problemen: de bovenste trap van de raket ging verloren voordat alle testdoelen waren bereikt, wat opnieuw leidde tot een (kortere) mishap-beoordeling door de FAA voordat een volgende poging werd toegestaan. Bij een derde testvlucht in maart 2024 werden veel doelstellingen wel gehaald, maar ging het voertuig verloren tijdens de terugkeer door de dampkring. In de jaren daarna volgden nog verdere testvluchten, waarbij telkens opnieuw werd beoordeeld of een volledig mishap-onderzoek nodig was of dat kon worden volstaan met een lichtere "mishap investigation" met beperkte scope.
Een ander voorbeeld is Blue Origin, dat op 12 september 2022 een onbemande testvlucht van zijn New Shepard-raket zag mislukken door een probleem met de motor van de stuwtrap. De bemanningscapsule werd via het noodsysteem veilig weggeschoten en landde ongeschonden, maar de FAA grondde het programma tot het onderzoek was afgerond; pas in december 2022 mocht het bedrijf weer vliegen.
Buiten de commerciële sector kent ook NASA een lange traditie van dit soort onderzoeken, zij het onder iets andere namen. Na het uiteenvallen van de spaceshuttle Columbia in 2003 stelde de Amerikaanse overheid de onafhankelijke Columbia Accident Investigation Board in, en na de ramp met de Challenger in 1986 onderzocht de zogeheten Rogers-commissie de oorzaken. Deze onderzoeken werkten volgens vergelijkbare principes als de huidige FAA-mishap-onderzoeken, al ontbrak destijds nog het huidige regelgevende kader voor commerciële lanceringen.
Hoe ver is de techniek?
Mishap-onderzoek is geen nieuwe technologie in de zin van een nieuw apparaat of algoritme, maar een organisatorisch proces dat zich de afgelopen decennia sterk heeft ontwikkeld en gestandaardiseerd. De methodiek is grotendeels overgewaaid uit de luchtvaart en het Amerikaanse leger, waar sinds jaar en dag met classificatiesystemen wordt gewerkt: incidenten worden ingedeeld naar ernst (bijvoorbeeld naar geschatte materiële schade of eventueel letsel), wat bepaalt hoe uitgebreid en onafhankelijk het onderzoek moet zijn.
Voor de commerciële ruimtevaart in de Verenigde Staten is dit proces sinds enkele jaren wettelijk verankerd in wat bekendstaat als "Part 450", een hoofdstuk in de Amerikaanse luchtvaartregelgeving dat sinds 2021 de vergunningverlening voor lanceringen en landingen stroomlijnt en bedrijven verplicht om vooraf een mishap-plan op te stellen: een document waarin al wordt vastgelegd hoe een eventueel toekomstig ongeval onderzocht zal worden.
Een belangrijk obstakel blijft de balans tussen snelheid en grondigheid. Bedrijven als SpaceX willen na een mislukte test het liefst binnen enkele weken weer kunnen lanceren, terwijl een zorgvuldig onderzoek soms maanden kost, zeker als er onenigheid is over de precieze oorzaak of als milieuonderzoek nodig is (bijvoorbeeld naar schade aan de omgeving van de lanceerbasis). Critici wijzen er daarnaast op dat de FAA relatief weinig gespecialiseerd personeel heeft voor het snelgroeiende aantal commerciële lanceringen, wat de onderzoeken kan vertragen of onder druk kan zetten.
Wie werken eraan?
In de Verenigde Staten is de FAA, en specifiek het Office of Commercial Space Transportation binnen die organisatie, de belangrijkste toezichthouder die mishap-onderzoeken van commerciële lanceerbedrijven goedkeurt. NASA heeft een eigen veiligheidsbureau (Office of Safety and Mission Assurance) dat onderzoeken uitvoert of begeleidt bij incidenten met eigen missies of samenwerkingsprogramma's. Voor ongevallen met gevolgen voor het publieke luchtruim kan ook de NTSB (National Transportation Safety Board) betrokken raken, zoals gebeurde bij het dodelijke ongeval met de Virgin Galactic-testraket VSS Enterprise in 2014.
Aan de bedrijfskant zijn het vooral de grote Amerikaanse ruimtevaartbedrijven die met dit proces te maken hebben: SpaceX en Blue Origin door hun frequente testvluchten, maar ook gevestigde namen als Boeing en United Launch Alliance bij problemen met hun raketten en capsules. Buiten de Verenigde Staten kennen ook de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en nationale toezichthouders in landen als Frankrijk (voor de Ariane-raketten) en Japan vergelijkbare, zij het minder publiek zichtbare, onderzoeksprocedures na testincidenten.