Cookies op Tweakers

Tweakers is onderdeel van DPG Media en maakt gebruik van cookies, JavaScript en vergelijkbare technologie om je onder andere een optimale gebruikerservaring te bieden. Ook kan Tweakers hierdoor het gedrag van bezoekers vastleggen en analyseren. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Cookies accepteren' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt? Bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Julian Huijbregts

Nieuwsredacteur

Nederlands project gaat naar het ISS

Het verhaal achter de European Robot Arm

Robotarm die ook kan lopen

Op woensdagmiddag 21 juli om 16.58 uur wordt het duurste Nederlandse ruimtevaartproject ooit de ruimte ingeschoten. Het gaat om de European Robotic Arm, ofwel ERA. Die is bevestigd op de Nauka-module, een Russisch onderzoekslaboratorium dat aan het internationale ruimtestation ISS gekoppeld zal worden. Een Russische Proton-M-raket lanceert de module en robotarm vanaf het Kosmodroom van Bajkonoer in Kazachstan.

De robotarm is een project van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en is al sinds 1985 in ontwikkeling. ESA's Estec in Noordwijk heeft de afgelopen decennia aan de robotarm gewerkt. Nederland leverde de hoofdaannemer en heeft twee derde van de kosten betaald. In totaal heeft het project zo'n 360 miljoen euro gekost.

Het is nooit het plan geweest om ruim 35 jaar aan de ERA te werken, zegt ESA-projectleider Philippe Schoonejans: "We hebben een enorme serie aan lanceerdata gehad, maar die werd steeds uitgesteld." Waarom heeft het zo lang geduurd voordat de robotarm eindelijk de ruimte in gaat, wat kan die arm precies en heeft het nog wel zin om zo'n oud project de ruimte in te schieten nu het ISS op zijn laatste benen loopt? Daarover spraken we met verschillende betrokkenen.

ERA-projectleider Philippe Schoonejans

Smart spacewalker

De European Robotic Arm is een elf meter lange robotarm, die eruitziet als een passer, met zeven gemotoriseerde gewrichten. In feite zijn het twee armen van ieder vijf meter, met in het midden een ellebooggewricht. De armen zijn ieder voorzien van een pols met drie gewrichten en aan de polsen zit een end effector. Dat is een mechanisme waarmee de arm objecten kan vastpakken en zichzelf kan bevestigen aan het ruimtestation.

Zo kan de ERA zich hand-over-hand verplaatsen over de drie bevestigingspunten op de Russische laboratoriummodule. Ruimtevaartorganisatie ESA noemt de robotarm daarom ook wel 'Smart spacewalker. Met drie bevestigingspunten is de loopvrijheid beperkt, maar de arm kan daardoor wel rondom de Nauka-module manoeuvreren. De robotarm heeft een nauwkeurigheid van 5mm en een handelingssnelheid van maximaal 10cm per seconde.

De robotarm is gemaakt van koolstofvezel en aluminium, en weegt 630kg. In de ruimte kan de ERA objecten met een gewicht tot 8000kg bewegen. Een consortium van Europese bedrijven heeft de arm gebouwd. Dat is gedaan onder leiding van het huidige Airbus Defence and Space Nederland. Dat bedrijf heette eerder Dutch Space en was op zijn beurt een afsplitsing van de Nederlandse vliegtuigfabrikant Fokker.

Op het ISS zijn al verschillende robotarmen aanwezig. De bekendste daarvan is de Canadarm2; een 17,6 meter lange arm die net als de ERA hand-over-hand over het ruimtestation kan bewegen en zo op verschillende punten gepositioneerd kan worden. De Canadarm2 gebruikt andere bevestigingspunten en kan daardoor niet het hele Russische gedeelte van het ISS bereiken. De Japanse Kibō-module is voorzien van een tien meter lange robotarm, maar die zit op een vaste plek.

Een unieke eigenschap van de ERA is dat de robotarm zowel van binnen als van buiten het ISS bediend kan worden. Buiten zit een paneel met knoppen dat speciaal is ontworpen voor bediening door astronauten in een ruimtepak tijdens hun extravehiculaire activiteiten. De andere robotarmen op het ISS kunnen alleen vanuit het ruimtestation bestuurd worden.

Praktijktoepassingen

Als de robotarm samen met de Nauka-module acht dagen na de lancering het ISS bereikt, gaan astronauten er snel mee aan de slag. De ERA zal gebruikt worden om het nieuwe Russische laboratorium af te monteren, maar eerst moet de arm gereed gemaakt worden voor gebruik. Daarvoor zijn vijf ruimtewandelingen nodig, waarbij de arm uitgepakt en in positie gebracht zal worden.

De eerste taken van de ERA zijn het installeren van de luchtsluis en een grote radiator op de Nauka-module. Die zijn eerder al naar het ISS gestuurd. Met de robotarm kunnen aan de buitenkant van het ruimtestation taken worden uitgevoerd die nu door astronauten worden gedaan, bijvoorbeeld inspecties. Dergelijke ruimtewandelingen, of extravehicular activities, zijn risicovol en duren vaak lang. Ook zal de robotarm astronauten assisteren bij eva's, bijvoorbeeld door dienst te doen als een soort hoogwerker en om zware objecten te verplaatsen.

Er is al een aardige periode vooruit gepland, maar de praktijk moet uitwijzen waarvoor de ERA verder wordt ingezet, zegt Schoonejans. "De robotarm is een tool voor algemeen gebruik. De eerste missies weten we, maar verder nog niet. De praktijk met de Canadese robotarm bewijst dat als je zo'n arm eenmaal hebt, je er voortdurend van alles mee doet. Daar maken we ons geen zorgen over."

Installatie luchtsluis op Nauka met de ERA. Afbeeldingen: © Roskosmos

Lange geschiedenis van wijzigingen en uitstel

Het lange ontwikkeltraject heeft verschillende oorzaken; de ERA wisselde meer dan eens van doel en bestemming. Toen het idee voor de robotarm in 1985 ontstond, was het nog onderdeel van de plannen voor het Europese ruimteveer Hermes. Dat zou een kleine variant worden van de Amerikaanse Space Shuttle, maar de plannen hiervoor werden in 1992 geschrapt, onder andere vanwege de hoge kosten. Ook ging ESA destijds een nieuwe samenwerking aan met de Russische ruimtevaartorganisatie Roskosmos, waardoor gebruikgemaakt kon worden van de Sojoez-ruimtecapsule om Europese astronauten te lanceren. De noodzaak van een eigen ruimteveer was er daardoor niet meer.

De Europese shuttle ging niet door, maar de robotarm werd niet geschrapt; er werd een andere toepassing voor bedacht. Vanwege de aangehaalde banden met Roskosmos was het idee in de jaren negentig dat de ERA onderdeel zou worden van een nieuw Russisch ruimtestation: Mir-2. Dat project ging echter ook van de baan.

De robotarm was oorspronkelijk onderdeel van de plannen voor een Europees ruimteveer. Afbeeldingen © ESA

Rusland sloot zich aan bij de plannen voor het internationale ruimtestation ISS en daarmee kreeg de ERA weer een nieuw thuis. Tussen 1996 en 2005 was het idee dat de robotarm zou worden geplaatst op het Russische Science Power Platform. Dat was een geplande ISS-module van Rusland met eigen zonnepanelen, maar ook die kwam er uiteindelijk niet.

In 2005 werd het huidige plan voor de ERA ingezet; de robotarm wordt aangebracht op de Russische Multipurpose Laboratory Module, een nieuw onderdeel van het ISS, dat ook bekendstaat onder de naam Nauka. De lancering daarvan had al in 2007 moeten plaatsvinden, maar door technische tegenslagen werd dat keer op keer uitgesteld.

Nauka is gemaakt op basis van een reservemodel van de Zarya-module. Dat is de allereerste module van het ISS, die in 1998 werd gelanceerd. De back-up is omgebouwd tot een multifunctioneel laboratorium, maar in 2013 werd ontdekt dat een lekkende brandstofklep de leidingen van het aandrijfsysteem grotendeels had beschadigd. De herstelwerkzaamheden brachten veel kosten met zich mee en hebben jaren geduurd. Vorig jaar gaf Roskosmos groen licht en werd de lancering inclusief de Europese robotarm gepland voor 2021.

Tot voor kort was de lancering nog gepland voor 15 juli, maar dat werd met een week uitgesteld nadat bij de voorbereidingen werd ontdekt dat instrumenten die gebruikt worden om de module in de ruimte naar de definitieve positie te manoeuvreren, niet voorzien waren van een beschermende thermische deken.

Aanpassingen tijdens langdurige opslag

Tijdens het lange wachten op een lancering heeft de robotarm jarenlang in Rusland in de opslag gelegen. Dat gebeurde in een tent gevuld met stikstofgas om hem droog te houden en vochtschade of roest te voorkomen. "Wel moest hij af en toe bewogen worden", vertelt Schoonejans, "Alle mechanismen zijn voorzien van een speciale smering die werkt in vacuüm, maar ook die moet je af en toe bewegen. Elk jaar hebben we wel iets gedaan met de arm. Meestal waren dat geplande tests."

Het project heeft nooit helemaal stilgelegen. Tijdens de lange wachttijd zijn er ook nog aanpassingen gedaan aan de arm. Schoonejans: "Zo'n vijf jaar geleden hadden we een elektronisch probleem met de aansturing. Dat konden we oplossen met nieuwe printplaten met nieuwe elektronica. Dat was best ingewikkeld, want de arm lag toen al in Rusland. Als we dat niet hadden aangepast, had dat problemen kunnen opleveren. Daar hebben we wel geluk mee gehad."

Op wat pcb's na, is de hardware van de arm ongewijzigd. Wel is de software vaak vernieuwd. "We hebben verschillende generaties laptops gehad voor de aansturing vanuit het ISS. In het ruimtestation willen ze niet allerlei verschillende soorten laptops in omloop hebben, dus om de zoveel tijd vernieuwen ze alle exemplaren. Typisch draait de software dan toch niet probleemloos op zo'n nieuwe laptop. Nu zit er in ons budget ook een miljoen euro voor software-updates voor een overgang naar een volgende generatie laptops. Dat gaat een keer gebeuren."

Wat vind je van dit artikel?

Geef je mening in het Geachte Redactie-forum.

Apple iPad Pro (2021) 11" Wi-Fi, 8GB ram Microsoft Xbox Series X LG CX Google Pixel 5a 5G Sony XH90 / XH92 Samsung Galaxy S21 5G Sony PlayStation 5 Nintendo Switch Lite

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2021 Hosting door True