Apollo 15 — de eerste J-missie met de maanwagen

Apollo 15 was in meerdere opzichten een ommezwaai binnen het Apollo-programma. Waar de eerdere missies vooral technische demonstraties waren — kán de mens op de maan landen en veilig terugkeren? — lag bij Apollo 15 voor het eerst het zwaartepunt op wetenschap. De missie was de eerste van de zogeheten J-missies, een reeks langere, intensievere vluchtplannen die NASA speciaal voor de eindfase van het programma had ontworpen. De drie J-missies — Apollo 15, 16 en 17 — zouden het leeuwendeel van het maangesteente en de wetenschappelijke gegevens opleveren die onderzoekers nog decennia zouden bestuderen.

De missie vertrok op 26 juli 1971 en keerde op 7 augustus 1971 terug op aarde. In die periode bracht de bemanning bijna drie dagen door in de buurt van de Hadley Rille, een diepe geul in het maanoppervlak aan de voet van de Apennijnen — een bergketen op de maan die qua hoogte de Alpen evenaart. Het was het meest dramatische landingslandschap dat Apollo tot dan toe had bezocht.

De bemanning: Scott, Worden en Irwin

Commandant David R. Scott was een veteraan met twee eerdere ruimtevluchten op zijn naam: Gemini 8 en Apollo 9. Tijdens Gemini 8 had hij samen met Neil Armstrong een eerste ruimtekoppeling uitgevoerd — een vlucht die bijna catastrofaal afliep door een defecte stuwraket. Zijn achtergrond als testpiloot en zijn wetenschappelijke interesse maakten hem tot een uitstekende keuze voor de leiding over de meest wetenschapsgedreven missie tot dan toe. Het was Scott die aan het einde van zijn maanwandeling de beroemde “veer en hamer”-proef uitvoerde, meer hierover verderop.

Alfred M. Worden bestuurde de commandomodule Endeavour terwijl Scott en Irwin op de maan waren. Hij was daarmee de meest geïsoleerde mens op dat moment: ver van de aarde, en ver van zijn collega’s. Worden vervulde echter geen passieve rol. Vanuit zijn baan om de maan bediende hij een geavanceerde wetenschappelijke instrumentenpakket — cameras, spectrometers en een deeltjesdetector — waarmee hij systematisch grote oppervlakken van de maan in kaart bracht. Tijdens de terugreis naar de aarde maakte hij ook als eerste astronaut ooit een ruimtewandeling op grote afstand van zowel de maan als de aarde, om filmcassettes uit de service module op te halen.

James B. Irwin was piloot van de maanlander Falcon en vergezelde Scott bij alle drie de maanwandelingen. Het was voor Irwin zijn enige ruimtevlucht; na zijn terugkeer werd hij een diepreligieus man en richtte hij een christelijke organisatie op. Zijn maanbeleving, zo vertelde hij later, had hem diepgaand geraakt.

De Hadley-Apennijnen: een gekozen landingsplaats vol beloftes

De keuze voor de Hadley-Apennijnen was geen toeval. Geologen van NASA hadden het gebied zorgvuldig geselecteerd omdat het twee soorten terrein combineerde die van groot wetenschappelijk belang waren: de oude berghellingen van de Apennijnen, die vermoedelijk materiaal uit de vroegste fase van de maanvorming bevatten, en de Hadley Rille, een sinueuze canyon van zo’n 1,2 kilometer breed en 300 meter diep. Zo’n rille is waarschijnlijk het overblijfsel van een eens onder het maanoppervlak stromende lavatunnel waarvan het dak is ingestort. Door de wanden te bestuderen konden wetenschappers als het ware een doorsnede van de geologische geschiedenis van de maan lezen.

De bergtoppen van de Apennijnen staken tot vier kilometer boven de vlakte uit. Vanuit het perspectief van Scott en Irwin, rijdend in hun maanwagen over de vlakte, rees de bergketen als een muur aan de horizon omhoog. Het was een uitzicht dat geen enkele eerdere astronaut had gehad — de omgeving van de landingsplaatsen van Apollo 11 en de andere vroegere missies was vergelijkenderwijs vlak en onopvallend.

De maanwagen: voor het eerst rijden op de maan

Het meest in het oog springende nieuwe element van Apollo 15 was de Lunar Roving Vehicle (LRV), in het Nederlands de maanwagen. Dit elektrisch aangedreven voertuig, samengevouwen opgeborgen in een ruimte aan de buitenkant van de maanlander, klapte na landing als een origami-constructie open tot een volledig rijdbare wagen voor twee personen. Het woog op aarde 210 kilogram, maar op de maan — met zijn zwaartekracht van slechts een zesde van die op aarde — voelde het voertuig licht en wendbaar aan.

De maanwagen had vier onafhankelijk aangedreven wielen, elk met een eigen elektromotor. De bestuurder stuurde met een joystick. De maximumsnelheid lag rond de 13 kilometer per uur, al reed Scott af en toe iets harder op vlakke stukken. Aan boord bevonden zich navigatiesystemen, radioapparatuur en een televisiecamera op een draaibare mast die door vluchtleiders in Houston op afstand werd bediend. Die camera zond live beelden van het maanoppervlak naar de aarde — waaronder het beeld van de opstijgende maanlander, iets wat bij eerdere missies onmogelijk was geweest.

Dankzij de maanwagen konden Scott en Irwin zich over een veel groter gebied verplaatsen dan lopende astronauten ooit hadden kunnen. Ze bezochten de rand van de Hadley Rille, beklommen de helling van Mount Hadley Delta en legden tientallen kilometers af. De maanwagen maakte Apollo 15 tot een fundamenteel andere expeditie dan zijn voorgangers.

Wetenschappelijke hoogtepunten: de Genesis Rock en de veer-en-hamerproef

Apollo 15 leverde een van de meest legendarische vondsten uit het hele Apollo-programma op: de zogenaamde Genesis Rock. Scott en Irwin vonden dit stuk anorthosiet — een licht, kristallijn gesteente — op de helling van de Apennijnen. Terug op aarde bleek het steen dateren uit de vroegste geschiedenis van de maan, meer dan vier miljard jaar geleden. Voor geologen was dit materiaal buitengewoon waardevol: het gaf een directe blik in de fase waarin de maan nog gloeiend heet was en langzaam stolde tot vaste korst. Samen met de andere tientallen kilogrammen maangesteente die de bemanning meenam, leverde dit gegevens op die het inzicht in de vorming van de maan fundamenteel verdiepten.

Aan het einde van de laatste maanwandeling voerde commandant Scott een simpel maar onvergetelijk experiment uit. Hij hield een geologiehamer en een valkenveer naast elkaar op schouderhoogte en liet ze tegelijk los. Op aarde zou de veer door luchtweerstand veel langzamer vallen dan de zware hamer. Op de maan, in een vrijwel perfect vacuüm, raakten beide voorwerpen tegelijkertijd het oppervlak. Scott keek in de camera en zei rustig: “How about that!” In één simpele handeling bewees hij de 400 jaar oude theorie van Galileo Galileï, die had gesteld dat alle voorwerpen in afwezigheid van luchtweerstand even snel vallen, ongeacht hun massa. Het was wetenschap voor een wereldpubliek, op de meest onwerkelijke locatie denkbaar.

Drie maanwandelingen: dag voor dag het oppervlak in

In tegenstelling tot de eerdere Apollo-missies, die één of twee maanwandelingen omvatten, maakten Scott en Irwin drie afzonderlijke excursies buiten de maanlander. De eerste dag verkenden ze de directe omgeving van de landingsplek en installeerden een geavanceerde wetenschappelijke meetpost, het ALSEP-pakket (Apollo Lunar Surface Experiments Package). Dit pakket bestond uit een seismometer, een warmtestroomsensor, een magnetometer en andere instrumenten die na het vertrek van de astronauten nog jaren automatisch gegevens naar de aarde zouden sturen.

Op de tweede dag reden ze zuidwaarts, tot aan de voet van Mount Hadley Delta, en klommen een stuk omhoog op de helling. Hier, op circa negentig meter boven de vlakte, vonden ze de Genesis Rock. De derde dag brachten ze door bij de rand van de Hadley Rille, waar ze de gelaagdheid van de rotsblokken in de wanden konden bestuderen. De drie excursies samen duurden in totaal bijna negentien uur — meer buitentijd dan alle eerdere Apollo-landingen bij elkaar.

Het orbitale werk van Worden

Terwijl zijn collega’s de maan te voet en per maanwagen verkenden, was Alfred Worden allesbehalve werkeloos. De wetenschappelijke instrumentenpakket aan boord van de commandomodule Endeavour was een complete ruimtelijke observatiepost. Met stereofilm-cameras legde hij grote delen van het maanoppervlak in hoge resolutie vast; een gamma-stralen-spectrometer bracht de chemische samenstelling van het oppervlak in kaart over honderden kilometers; een massaspectrometer analyseerde de ultraijle maanatmosfeer. De gegevens die Worden verzamelde, vulden de vondsten op het oppervlak aan met een breed, regionaal perspectief en droegen bij aan de meest uitgebreide wetenschappelijke inventarisatie van de maan tot dan toe.

Terugkeer en een kleine schaduw

Op 7 augustus 1971 landde de commandomodule Endeavour in de Stille Oceaan en werd door de USS Okinawa opgevist. De missie was op wetenschappelijk vlak een onbetwist succes. Toch viel er na thuiskomst een kleine schaduw over de reputatie van de bemanning. Het bleek dat de drie astronauten een pakketje postzegels hadden meegenomen met de bedoeling deze als souvenirs te verkopen. NASA keurde dit af; de astronauten werden uit de actieve dienst ontheven en kregen geen verdere vluchttoewijzingen meer. Het incident tastte de wetenschappelijke en historische betekenis van de missie niet aan, maar het was een pijnlijke noot in de afronding van een verder glanzende vlucht.

Apollo 15 opende de deur voor de twee missies die zouden volgen. Met het bewijs dat een maanwagen veilig en effectief werkte, kon NASA plannen voor Apollo 16 en Apollo 17 verder uitwerken. Elk van die missies zou voortbouwen op de lessen van de Hadley-Apennijnen en het arsenaal aan wetenschappelijk materiaal verder uitbreiden. De twaalf mensen die in totaal op de maan liepen zouden nooit meer verplaatsingsgemak hebben als de maanwagen hun toestond, en Apollo 15 was de missie die dat tijdperk inluidde.

De erfenis van Apollo 15

Vijftig jaar na dato staat Apollo 15 in de herinneringen van ruimtehistorici als een van de rijkst gevulde missies uit het hele programma. De Genesis Rock is permanent tentoongesteld in het Smithsonian Institution in Washington. De veer-en-hamerproef is een klassieker in het natuurkundeonderwijs en is al talloze keren opnieuw vertoond in documentaires en lessen. De nauwkeurige geologische kaarten die Worden vanuit zijn baan om de maan maakte, dienden decennia later als referentie voor robotverkenners en toekomstige missieplanning.

Het Artemis-programma, waarmee NASA in de jaren twintig van de eenentwintigste eeuw een terugkeer van mensen naar de maan voorbereidt, bouwt expliciet voort op de wetenschappelijke aanpak die begon met de J-missies. De filosofie dat astronauten ook en juist als veldgeologen moeten kunnen werken — rijdend, klimmend, observerend — was voor het eerst echt tot zijn recht gekomen bij Apollo 15. De missie bewees dat de maan niet slechts een bestemming was om te bereiken, maar een wereld om te begrijpen.