Ruimtewandeling: wat gebeurt er als een astronaut het ruimtestation verlaat?
Een ruimtewandeling is het moment waarop een astronaut zijn ruimtevaartuig of ruimtestation verlaat en, aangesloten via een levenslijn, buiten in de ruimte werkt. De officiƫle term hiervoor is EVA, kort voor extravehicular activity (buitenboordactiviteit). Het klinkt als wandelen, maar in werkelijkheid zweeft de astronaut gewichtloos rond het voertuig, vastgehouden door handgrepen en kabels, terwijl hij of zij zich in een compleet eigen mini-ruimteschip bevindt: het ruimtepak.
Een goede analogie is een duiker die een schip verlaat om onderhoud te doen aan de romp, maar dan in een omgeving die duizend keer vijandiger is dan de diepzee. Er is geen lucht, de temperatuur springt van meer dan honderd graden Celsius in de zon naar ver onder nul in de schaduw, en er is geen enkele mogelijkheid om snel weer naar binnen te vluchten als er iets misgaat. Toch voeren astronauten al sinds de jaren zestig van de vorige eeuw met grote regelmaat dit soort wandelingen uit, om satellieten te repareren, ruimtestations te bouwen en straks ook om op de Maan en Mars te lopen.
Wat is het precies?
De kern van een ruimtewandeling is het ruimtepak, ook wel drukpak genoemd. Dit pak houdt de astronaut in leven door een kunstmatige atmosfeer om het lichaam te creĆ«ren: een lagere luchtdruk dan op aarde, maar hoog genoeg om het bloed niet te laten koken in het vacuĆ¼m van de ruimte. Op de rug draagt de astronaut een rugzak die het PLSS heet (Primary Life Support System, het primaire levensondersteuningssysteem). Dit apparaat regelt zuurstoftoevoer, verwijdert uitgeademde kooldioxide, koelt het lichaam via een netwerk van waterbuisjes in de ondergoedlaag, en zorgt voor radiocommunicatie.
Voordat de wandeling begint, moet de astronaut door een luchtsluis: een kleine, afsluitbare ruimte tussen de bemande cabine en de vacuĆ¼mwereld daarbuiten. In de sluis wordt de lucht langzaam weggepompt totdat de druk gelijk is aan die in het ruimtepak. Dit proces gaat gepaard met een voorbereidende stap die pre-breathing heet: uren van tevoren ademt de astronaut zuivere zuurstof in om stikstof uit het bloed te verdrijven. Zonder deze stap zouden bij de drukdaling stikstofbelletjes in het bloed kunnen ontstaan, vergelijkbaar met de duikersziekte die duikers kunnen krijgen als ze te snel opstijgen. In de ruimtevaart heet dit decompressieziekte, en het kan spierpijn, gewrichtspijn of in ernstige gevallen levensgevaarlijke complicaties veroorzaken.
Eenmaal buiten is de astronaut via een of meerdere tethers (veiligheidslijnen) vastgemaakt aan het ruimtevaartuig, om niet weg te drijven in de ruimte. Extra bescherming komt van kleine reservestuwraketjes die sommige pakken hebben, zodat een losgeraakte astronaut zichzelf terug kan manoeuvreren. Belangrijke risico's blijven micrometeorieten (piepkleine, razendsnelle stofdeeltjes uit de ruimte) en ruimtepuin: resten van oude satellieten en raketten die met tienduizenden kilometers per uur rondcirkelen en zelfs een klein fragment tot een gevaarlijk projectiel maken.
Wat wil men ermee bereiken?
De directe reden voor de meeste ruimtewandelingen is onderhoud. Zonnepanelen raken beschadigd, computers moeten worden vervangen, en apparatuur aan de buitenkant van ruimtestations of satellieten kan niet van binnenuit worden gerepareerd. Ook bij de bouw van grote structuren in de ruimte, zoals het Internationale Ruimtestation (ISS), was en is buitenboordwerk onmisbaar: onderdelen moeten letterlijk met de hand worden vastgeklikt en aangesloten.
Daarnaast dienen ruimtewandelingen voor wetenschappelijk onderzoek dat alleen buiten kan plaatsvinden, zoals het plaatsen van experimenten die worden blootgesteld aan de ruimteomgeving zelf. Een derde, toekomstgerichte doelstelling is voorbereiding op verkenning van de Maan en Mars: astronauten moeten kunnen lopen, gereedschap gebruiken en monsters verzamelen in pakken die geschikt zijn voor stof, zwaartekracht en langere missies. Ten slotte ontstaat er een nieuwe drijfveer: commerciƫle ruimtevaart, waarbij bedrijven ruimtewandelingen aanbieden als onderdeel van betaalde missies, los van overheidsprogramma's.
Voorbeelden uit de praktijk
De allereerste ruimtewandeling ter wereld werd uitgevoerd door de Sovjet-kosmonaut Alexei Leonov in maart 1965, tijdens de Voskhod 2-missie. Hij zweefde ongeveer twaalf minuten buiten zijn capsule en had bij terugkeer grote moeite om door de opgezwollen pak weer naar binnen te komen. Enkele maanden later, in juni 1965, voerde de Amerikaanse astronaut Ed White tijdens de Gemini 4-missie de eerste Amerikaanse ruimtewandeling uit.
Een van de bekendste momenten in de ruimtevaartgeschiedenis vond plaats op 20 juli 1969, toen Neil Armstrong en Buzz Aldrin tijdens de Apollo 11-missie als eerste mensen op de Maan liepen. Dit was strikt genomen geen ruimtewandeling in de gebruikelijke zin (er is geen vacuĆ¼m op de Maan, wel een zeer ijl soort atmosfeer), maar het gebruikte wel dezelfde kerntechnologie: een drukpak met eigen levensondersteuning.
Tussen de jaren negentig en 2009 voerden NASA-astronauten meerdere servicemissies uit aan de Hubble-ruimtetelescoop, waarbij tijdens ruimtewandelingen instrumenten werden vervangen en de telescoop meerdere keren werd opgewaardeerd, wat zijn levensduur aanzienlijk verlengde. Sinds 1998 wordt het ISS opgebouwd en onderhouden met behulp van honderden ruimtewandelingen door Amerikaanse, Russische, Europese, Japanse en Canadese astronauten.
Een recent keerpunt was de Polaris Dawn-missie van SpaceX in september 2024. Ondernemer Jared Isaacman en ingenieur Sarah Gillis voerden de eerste volledig commerciĆ«le, private ruimtewandeling uit. Bijzonder hieraan was dat de Crew Dragon-capsule geen aparte luchtsluis had: de hele capsule werd drukloos gemaakt, waarna de bemanningsleden om de beurt naar buiten leunden terwijl de rest van de crew binnen bleef, eveneens blootgesteld aan bijna-vacuĆ¼momstandigheden in hun pakken.
Hoe ver is de techniek?
Ondanks decennia ervaring is de techniek allesbehalve verouderd, maar wel gedateerd op sommige plekken. De Amerikaanse ruimtepakken die nog altijd op het ISS worden gebruikt, de zogeheten EMU-pakken (Extravehicular Mobility Unit), zijn grotendeels ontworpen in de jaren tachtig. Ze zijn grondig onderhouden en aangepast, maar kampen met slijtage, een beperkt aantal beschikbare exemplaren en een pasvorm die niet voor elk lichaamstype optimaal is.
Voor het Amerikaanse Artemis-programma, dat astronauten terug naar de Maan moet brengen, laat NASA nieuwe pakken ontwikkelen. Het bedrijf Axiom Space kreeg de opdracht voor een nieuwe generatie maanpakken, terwijl SpaceX voor zijn eigen missies losse, lichtere pakken ontwikkelt zoals gebruikt tijdens Polaris Dawn. Eerlijkheidshalve moet gezegd worden dat dit soort ontwikkeltrajecten traag verloopt: kostenoverschrijdingen en vertragingen zijn eerder regel dan uitzondering geweest bij eerdere pakontwerpen, en het is nog niet zeker wanneer de nieuwe maanpakken daadwerkelijk operationeel inzetbaar zijn. Wat wel duidelijk toeneemt, is het aantal commerciƫle ruimtewandelingen, nu private bedrijven naast overheidsruimtevaartorganisaties actief worden op dit gebied.
Wie werken eraan?
De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA voert al sinds de jaren zestig ruimtewandelingen uit en blijft een van de belangrijkste spelers, mede dankzij het ISS-programma en de voorbereidingen voor Artemis. De Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos bouwt voort op de pioniersrol van de Sovjet-Unie en voert nog altijd regelmatig ruimtewandelingen uit vanaf het ISS met eigen Orlan-pakken.
De Europese ruimtevaartorganisatie ESA levert astronauten die meewerken aan ISS-missies, waaronder ruimtewandelingen, al beschikt Europa niet over een eigen volwaardig ruimtepakprogramma. China heeft via zijn ruimtevaartprogramma, gecoƶrdineerd door de CNSA (China National Space Administration), een eigen route bewandeld: in 2008 voerde Zhai Zhigang tijdens de Shenzhou 7-missie de eerste Chinese ruimtewandeling uit, en sindsdien voert China regelmatig eigen buitenboordactiviteiten uit vanaf zijn Tiangong-ruimtestation.
Ten slotte spelen commerciƫle bedrijven een steeds grotere rol: SpaceX ontwikkelt eigen pakken en voerde de eerste private ruimtewandeling uit, terwijl Axiom Space zowel nieuwe maanpakken voor NASA bouwt als eigen commerciƫle ruimtestationsplannen heeft waarin ruimtewandelingen een rol spelen.