NASA heeft plannen aangekondigd voor de officiële ontmanteling van het International Space Station (ISS) in 2031. Na tientallen lanceringen sinds 1998 om het station in een baan om de aarde te brengen, zal het neerhalen een prestatie op zich zijn - de risico's zijn ernstig als dingen fout gaan.

NASA's plannen voor de ontmantelingsoperatie zullen uitmonden in een vurige duik in het midden van de Stille Oceaan - een locatie genaamd Point Nemo, ook bekend als het 'ruimtevaartuigkerkhof', het verste punt van alle beschaving.

Finding Point Nemo zal de laatste stop zijn in een complexe en uit meerdere fasen bestaande missie om de operaties van het ISS over te brengen naar nieuwe commerciële ruimtestations en om de resterende structuur veilig naar de aarde te brengen.

Oorspronkelijk in gebruik genomen voor een levensduur van 15 jaar, overtreft het ISS alle verwachtingen. Het is al 21 jaar in bedrijf en NASA heeft nog een decennium groen licht gegeven, waardoor de totale geplande tijd in een baan om de aarde wordt verdubbeld.

Doel van het ISS

Het ISS heeft een enorme sprong voorwaarts gemaakt voor de wetenschap en samenwerking over de hele mensheid, waarbij vijf verschillende ruimteagentschappen betrokken waren (VS, Rusland, Europa, Canada en Japan). De modules en onderdelen van het ISS zijn geleidelijk gebouwd door veel verschillende landen en kwamen pas voor het eerst in contact in de ruimte.

De monumentale conglomeraatstructuur strekt zich nu uit over de lengte van een voetbalveld en is het grootste door mensen gemaakte object in de ruimte. Het is zichtbaar met het blote oog vanaf de aarde terwijl het zijn 16 dagelijkse banen voltooit, 400 km boven het aardoppervlak.

Onderzoek in de zogenaamde microzwaartekrachtomgeving van het ISS heeft de afgelopen tien jaar doorbraken opgeleverd in de ontdekking van geneesmiddelen, de ontwikkeling van vaccins en medische behandelingen. Het ISS helpt ook om de ecosystemen van de aarde en natuurrampen in realtime te volgen. Het wordt gebruikt om toekomstige ruimtevaartuigtechnologieën te testen en om de gezondheidseffecten van ruimtevluchten op lange termijn te bestuderen voor de mogelijkheid van toekomstige menselijke verkenning van het zonnestelsel.

Ondanks dat het onderzoek aan boord in een stroomversnelling raakt, heeft NASA tekenen van vertraging van de infrastructuur en componenten opgemerkt. Voor elke baan rond de aarde wordt het ISS aan de ene kant verschroeid door zonnestraling en bevriest het aan de andere kant. Deze thermische extremen veroorzaken cyclische uitzetting en samentrekking waardoor het materiaal slijt. Ruimtestraling verkoolt het transparante glas op de zonnecellen die worden gebruikt om het station van stroom te voorzien, en herhaaldelijk aan- en loskoppelen veroorzaakt een geleidelijke degradatie van de structuur, wat uiteindelijk zal leiden tot de ondergang ervan.

De opkomst van vliegende ruimteafval brengt ook een ongepland en catastrofaal risico op vernietiging met zich mee. In 2016 brak een wegvliegende verfvlek een raam af, en vorig jaar ging de ISS-bemanning in evacuatiestand-by toen Rusland een dode satelliet met een raket vernietigde, waardoor duizenden stukken puin met 5 km per seconde langs het station vlogen . Desondanks schat NASA dat er "veel vertrouwen" is dat het station het tot het einde van 2030 zal doorstaan.

De ontmantelingsoperatie

Hoewel NASA zich ertoe heeft verbonden het station tot 2030 te onderhouden, moeten haar partnerorganisaties zich nog officieel aanmelden, wat betekent dat de uiteindelijke beslissing om uit de baan te worden gehaald net zoveel van de politiek als van de techniek zal afhangen.

Als degradatie of ongeplande schade optreedt vóór de officiële ontmanteling, vormt een vrij vallend ISS ernstige gevaren. Het zou zelfs niet het eerste ruimtestation zijn dat uit de lucht zou vallen. In 1979 werd het Skylab-station van NASA niet op tijd bijgetankt en stortte het neer, uit de hand gelopen, waardoor delen van het station verspreid over Australië achterbleven. Hoewel niemand werd geschaad, leidde dit tot hervormingen en "design for demise"-richtlijnen.

Design for demise is een belangrijk principe voor de engineering van satellieten en andere ruimte-infrastructuur in een baan om de aarde. Voorwerpen die vrij uit een baan om de aarde vallen, moeten in kleine stukjes uiteenvallen om ervoor te zorgen dat ze geen gevaar vormen voor mensen op de grond.

Het ISS is te groot om te voldoen aan het 'design for demise'-principe, daarom hebben we speciale operaties nodig om de baan te verlaten. Experts schatten dat als het ongecontroleerd zou neerstorten in een grootstedelijk gebied, het worstcasescenario zou kunnen zijn op de schaal van een "9/11-gebeurtenis". Dit is echter zeer onwaarschijnlijk.

In the planned, controlled, de-orbit operation for the ISS, newly built modules will first detach from the main structure and remain in orbit to eventually recombine as parts of future space stations. The ISS will then be gently decelerated by onboard thrusters, causing its orbiting altitude to gradually lower over the course of a few months.

The remaining descent will be more rapid, but controlled by a series of spacecrafts sent to attach and steer the structure as it begins to plummet towards Earth. As it re-enters the atmosphere the majority of the structure will burn away, however the remaining mass should remain on a targeted trajectory to its deep-sea resting place.

A Russian space station was previously brought safely down in the same way, however the ISS is approximately four times larger, so an operation on this scale remains untested.

New era

Before complete de-orbit in 2031, the ISS will first undergo a transition phase to sustain the crucial scientific research currently being conducted, and to form the basis of new industries in space.

Jeff Bazos' Blue Origin recently announced plans to replace the ISS with the company's privately-operated space station. Other key players include Northropp Grumman and Axiom Space (partnered with SpaceX) who have a contract to start building modules off of the existing ISS as early as 2024.

There are also plans for a Russian space station which is likely to comprise of modules detached from the existing ISS. Meanwhile China launched the first module of their independent Tiangong Space Station last year, and plan to complete its expansion in the coming months.

At present, NASA and its partner agencies oversee the use of their jointly owned infrastructure and are consulted on operations due to their governing expertise. However, times are changing and NASA now purchases seats on board spacecraft owned by SpaceX. Ultimately, NASA will become just another customer of commercial operators.