Hoewerkt ruimtevaart? Raketten, banen en astronauten

Dinsdag. Lars heeft een nieuw plan. Hij bouwt zijn raket uit drie stukken op elkaar, elk met een eigen motor en eigen tanks. 'Zoals in een racegame,' zegt hij. 'Is je turbo op, dan gooi je de lege fles weg.' Hij lanceert. Na een minuut valt het onderste stuk eraf, en de rest schiet sneller weg.

Zo'n stuk heet een trap, en een raket die uit trappen bestaat, noemen we een trappenraket. Is de brandstof van de eerste trap op, dan wordt hij losgelaten. Lege tanks en zware motoren hoeven niet verder mee. De rest van de raket is veel lichter, en een lichte raket kan je met minder brandstof veel sneller maken.

De grote maanraket uit 1969 had drie trappen. De meeste raketten van nu hebben er twee, soms met extra hulpraketten aan de zijkant. Vroeger viel elke lege trap in zee of verbrandde hij in de lucht. Sommige raketten laten hun eerste trap nu rechtop terug landen, zodat hij opnieuw kan vliegen. Dat maakt een lancering een stuk goedkoper.

Lars juicht. Zijn raket komt hoog, heel hoog: driehonderd kilometer boven de Aarde. Dan stopt de motor. De raket hangt even stil, kantelt en valt. Recht naar beneden. Plons, in de oceaan. 'Wát? Ik was in de ruimte!' Kiko grijnst. 'In de ruimte komen is niet zo moeilijk. Erin blijven, dat is de kunst.' Lars pakt Kenza's schrift en schrijft zijn gouden vraag op: 'Wat dacht je toen de motoren aansloegen?'

Plan A klinkt veilig, maar het is een val. Lars probeert het eerst. Zijn raket klimt tot 600 kilometer, de motor sputtert en stopt. Even stopt ze met stijgen. Dan valt ze, net als de vorige keer, terug naar de Aarde. Hoogte alleen helpt niets. Wie niet snel genoeg opzij gaat, valt gewoon terug.

Respawn, en dan plan B. Lars draait de neus opzij en geeft de laatste stoot. Op het scherm verandert zijn vluchtlijn in een cirkel rond de planeet. 'BAAN!' brult hij, zo hard dat de juf van het tweede leerjaar door het raam kijkt. Kiko verstijft meteen en is weer een gewone knuffel. Een knuffel met een trillende snuit.

'Dus het is allebei,' zegt Kenza. 'Eerst omhoog, uit de dikke lucht. Dan vooral opzij, heel snel.' Ook de Maan doet dat trouwens. Ze staat op ongeveer 384 000 kilometer van ons, en ze valt al miljarden jaren rond de Aarde zonder haar ooit te raken.

Is er daarboven dan geen zwaartekracht? Toch wel. Op 400 kilometer hoogte trekt de Aarde nog bijna even hard: ongeveer 90 procent van wat je op de grond voelt. Zonder die trekkracht zou het ISS niet rond de Aarde vallen, maar rechtdoor de ruimte in vliegen.

Met 28 000 kilometer per uur doet het ISS ongeveer anderhalf uur over één rondje rond de Aarde. 'Dáárom maar tien minuten radio,' zegt Ruben. 'Het ISS komt aan de ene kant boven de horizon en is tien minuten later aan de andere kant alweer weg.' Kenza noteert haar eigen gouden vraag.

Donderdag. Maud wil astronaut worden, dat weet de hele school. Ze turnt, ze springt van de hoogste duikplank en ze is nergens bang voor. Alleen in de auto wordt ze altijd misselijk. 'Kan ik dan wel zweven?' vraagt ze. 'En waarom zweven ze eigenlijk, als er daarboven bijna evenveel zwaartekracht is?'

Kiko knikt naar de trampoline in de hoek van de turnzaal. 'Spring.' Maud springt. 'Op het hoogste punt, net voor je weer naar beneden gaat: wat voel je in je buik?' 'Kriebels,' zegt Maud. 'Alsof ik heel even niets weeg.' 'Dat is het,' zegt Kiko. 'Op dat moment val je. En wie valt, voelt zijn gewicht niet.'

Je gewicht voel je alleen als iets je tegenhoudt: de grond onder je voeten, de stoel onder je billen. Val je, dan houdt niets je tegen. Alles wat met je meevalt, valt even snel. Zat je in een lift waarvan de kabel brak, dan zou je boven de vloer zweven, want de lift valt even snel als jij.

In het ISS gebeurt precies dat, maar dan altijd. Het station valt rond de Aarde, en de astronauten, hun lepels en hun waterdruppels vallen even snel mee. Niemand drukt op de vloer. Dat heet gewichtloosheid. De zwaartekracht is er nog, maar je voelt ze niet, omdat alles samen valt.

Op Aarde kan je dat even nadoen. Speciale vliegtuigen vliegen een boog: steil omhoog, over de top en weer naar beneden. Tijdens zo'n boog zweeft iedereen aan boord ongeveer twintig seconden. Daarna wordt alles weer zwaar. Op één vlucht doen ze dat ongeveer dertig keer na elkaar. Maud kreunt. 'Dertig keer. Daar ga ik al van kotsen.'

Vrijdag. Het ISS is het grootste bouwwerk dat mensen ooit in de ruimte maakten. Met zijn enorme zonnepanelen is het ongeveer zo lang als een voetbalveld. Binnen is er meer ruimte dan in een huis met zes slaapkamers. Sinds 2 november 2000 zijn er altijd mensen aan boord, meestal zes of zeven tegelijk.

Eerst het eten. Brood is geen goed idee: kruimels zweven weg en kunnen in je ogen of in de toestellen terechtkomen. Astronauten eten daarom vaak tortilla's, dunne platte broodjes die niet kruimelen. Zout zit opgelost in water en peper in olie. Anders vliegen de korreltjes alle kanten op.

Veel eten is gedroogd en zit in zakjes. Je spuit er water bij, warmt het op en eet het met een lepel. Een dikke saus blijft aan je lepel plakken, dus stoofpotjes gaan prima. Drinken doe je met een rietje uit een zakje. Vers fruit is een feest: het komt alleen mee als er een vrachtschip aankomt.

Slapen doe je rechtop of ondersteboven, dat maakt niet uit. Elke astronaut heeft een eigen slaapcabine, ongeveer zo groot als een telefooncel. De slaapzak hangt vast aan de wand, anders drijf je in je slaap tegen iets aan. Met een oogmasker en oordopjes slaap je door de zonsopgangen en het gezoem van de ventilatoren heen.

En ja, Maud: de wc. Die werkt met een luchtstroom, zoals een stofzuiger. Voor plassen is er een trechter aan een slang, voor je grote boodschap een kleine bril. De luchtstroom zuigt alles weg, zodat er niets rondzweeft. Het vaste afval gaat in containers, die later samen met een leeg vrachtschip in de dampkring opbranden.

De plas wordt niet weggegooid. Een machine zuivert ze, samen met zweet en waterdamp uit de lucht, tot drinkwater. Zo wordt ongeveer 98 procent van het water opnieuw gebruikt. 'Dus ze drinken hun eigen plas,' zegt Lars, groen in zijn gezicht. 'Gezuiverd,' zegt Kenza. 'Daarna is het gewoon heel zuiver water.'

En wassen? Een douche is er niet: het water zou in bollen rondzweven. Astronauten wassen zich met een natte handdoek en een shampoo die je niet moet uitspoelen. Tanden poetsen kan wel, maar de tandpasta slik je in of spuw je in een doekje. Maud trekt haar neus op. 'Dat wordt mijn gouden vraag. Wat mis je het meest?'

Zondag, op Rubens zolder. Ze bekijken foto's van een ruimtewandeling. 'Waarom zo'n dik pak?' vraagt Lars. 'Een duikpak is toch ook dun.' Kiko telt op zijn klauwtjes. 'Buiten is er geen lucht om te ademen, en geen luchtdruk. Zonder pak ben je binnen ongeveer vijftien seconden buiten bewustzijn.'

'De kant van je pak die naar de Zon gericht is, kan heter worden dan 120 °C. Aan de schaduwkant kan het kouder zijn dan −150 °C. En er vliegen kleine stukjes steen en afval rond. Een ruimtepak moet dus alles tegelijk: lucht geven, de druk houden, verwarmen, koelen en beschermen.'

Een pak voor ruimtewandelingen bestaat uit meer dan tien lagen. Op de rug zit een rugzak met zuurstof, een batterij, een koelsysteem en een radio. Onder het pak draagt de astronaut ondergoed met ongeveer 90 meter dunne buisjes, waar koel water door stroomt. Werken in zo'n pak is zwaar, en zonder die koeling zou je erin koken.

Op Aarde weegt zo'n pak meer dan 100 kilo. In de ruimte voel je dat gewicht niet, maar het pak in beweging brengen en weer stoppen kost wel kracht. Een ruimtewandeling duurt vaak zes tot acht uur. Daarom zit er een drinkzakje in het pak, en draagt de astronaut een luier.

Het moeilijkste deel? De handschoenen. Een ruimtepak staat onder druk, zoals een opgeblazen ballon, en dat maakt de vingers stijf. Daarom houden ingenieurs de druk in het pak laag: ongeveer een derde van de luchtdruk op Aarde. Toch krijgen astronauten blaren, en soms laten zelfs hun nagels los. Maud trekt een vies gezicht. 'Gouden vraag,' zegt ze.

Die lage druk heeft een prijs. Wie te snel van de gewone luchtdruk in het station naar die lage druk gaat, kan belletjes in zijn bloed krijgen, zoals een duiker die te snel bovenkomt. Daarom ademen astronauten vooraf een hele tijd zuivere zuurstof. In het pak zelf zit trouwens ook alleen zuurstof.

Maandagavond. Lars stuurt een filmpje van zijn game. Twee van zijn satellieten botsen en spatten uiteen in honderden stukjes. 'Kijk, vuurwerk!' Een minuut later knalt een van die stukjes tegen zijn derde satelliet. Dan nog een. 'Euh,' typt hij. 'Het houdt niet meer op.'

Dat is precies waar ingenieurs bang voor zijn. Rond de Aarde draait niet alleen het ISS. Er draaien duizenden satellieten, en een enorme wolk ruimteafval: lege rakettrappen, kapotte satellieten, schroeven, verfschilfers. In een ESA-rapport uit 2025 stond dat ruimtevaartorganisaties ongeveer 40 000 voorwerpen volgden. Maar slechts ongeveer 11 000 daarvan waren werkende satellieten. Dat aantal stijgt snel, dus zoek maar op wat de nieuwste cijfers zijn.

En dat zijn alleen de stukken die groot genoeg zijn om te volgen. ESA schat dat er meer dan 1,2 miljoen stukjes groter dan 1 centimeter rondvliegen. Zo'n stukje lijkt onschuldig. Maar alles in een baan rond de Aarde gaat razendsnel. Als twee voorwerpen elkaar raken, botsen ze vaak met ongeveer 10 kilometer per seconde.

In 2016 vond een astronaut een putje van ongeveer 7 millimeter in een raam van het ISS. De boosdoener was een verfschilfer of een metaalsplintertje van een paar duizendsten van een millimeter. Stel je voor wat een stuk van 1 centimeter doet. Daarom moest het ISS al tientallen keren uitwijken voor afval dat te dichtbij kwam.

Het gevaarlijkste is een kettingreactie, zoals in Lars' game. Elke botsing maakt nieuwe stukken, en die kunnen weer andere dingen raken. In 2009 botsten een werkende en een oude, uitgeschakelde satelliet. Daarbij ontstonden meer dan 2 000 nieuwe stukken die je kan volgen. Gaat dat te ver, dan raakt een baan zo vol dat niemand er nog veilig kan vliegen.

Ruimt het zich niet vanzelf op? Een beetje. Op een paar honderd kilometer hoogte remt de dunne lucht alles af. Wie trager gaat, zakt dichter naar de Aarde. Zo vallen die stukken na enkele jaren in de dampkring, waar ze meestal opbranden. Gemiddeld valt er elke dag meer dan drie keer een satelliet of rakettrap terug.

Maar boven ongeveer 800 kilometer is er zo goed als geen lucht meer die remt. Daar kan afval tientallen tot honderden jaren blijven rondvliegen. Lars zet zijn game uit. 'Mijn gouden vraag,' zegt hij. 'Hebben jullie al eens iets voorbij zien vliegen, en wat deden jullie toen?'