Apollo 16 — landing in het Descartes-hoogland

Apollo 16 was de vijfde geslaagde maanlanding en de tweede van de drie zogeheten J-missies, het intensieve, wetenschappelijk gerichte slotakkoord van het Apollo-programma. De missie vertrok op 16 april 1972 en keerde op 27 april 1972 terug op aarde, na meer dan tien dagen in de ruimte en bijna drie dagen op of nabij het maanoppervlak. Voor het eerst in het programma landden astronauten in het maanhoogland — niet in de donkere vlakten die zoveel eerdere missies hadden bezocht, maar op een oud, heuvelig plateau vol kraters.

De missie was de tweede waarbij de maanwagen werd ingezet, en de bemanning maakte er volop gebruik van. Commandant John Young en maanlander-piloot Charles Duke reden in drie afzonderlijke excursies in totaal bijna 27 kilometer door het ruige landschap. Commandomodule-piloot Ken Mattingly bemande ondertussen de commandomodule Casper in zijn baan om de maan en voerde zijn eigen omvangrijke wetenschappelijk programma uit.

De bemanning: Young, Mattingly en Duke

John W. Young was bij de lancering van Apollo 16 al een van de meest ervaren astronauten van NASA. Hij had gevlogen met Gemini 3, Gemini 10 en Apollo 10, de generale repetitie voor de eerste maanlanding waarbij de maanlander tot op een paar kilometer boven het maanoppervlak was gedaald. Young zou later ook nog commandant zijn van de allereerste Space Shuttle-vlucht in 1981 en in 1983 nogmaals met de Shuttle vliegen. Zijn carrière strekte zich over vier decennia uit, en Apollo 16 stond precies in het midden ervan.

Young was bekend om zijn droge humor en zijn eigenwijze nuchterheid. Hij was ook de man die tijdens Gemini 3 stiekem een gedroogde corned-beefboterham aan boord had gesmokkeld — wat een kleine storm van kritiek opleverde vanwege de kruimels die in de capsule konden vrijkomen. Op de maan reed Young met aanstekelijk enthousiasme met de maanwagen en sprong bij een vlagplanting zo hoog op dat Houston het live kon zien.

Thomas K. Mattingly II had een bijzondere voorgeschiedenis binnen het Apollo-programma. Hij was oorspronkelijk aangewezen als commandomodule-piloot voor Apollo 13, maar werd op het laatste moment uit die missie gehaald omdat hij in aanraking was geweest met de rodehond en men vreesde dat hij ziek zou worden. Hij bleef gezond, maar zijn vervangers vlogen de vrijwel fatale missie die in april 1970 door een zuurstoftankexplosie in een drama eindigde. Bij Apollo 16 kreeg Mattingly zijn kans alsnog. Vanuit de baan om de maan bediende hij uitgebreide wetenschappelijke instrumenten en maakte hij op de terugreis een ruimtewandeling om filmmateriaal op te halen, precies zoals zijn collega Worden bij Apollo 15 had gedaan.

Charles M. Duke Jr. was de maanlander-piloot en de jongste persoon die ooit op de maan heeft gelopen: hij was 36 jaar en 201 dagen oud bij zijn eerste maanwandeling. Duke heeft ook een bijzondere plek in de Apollo-geschiedenis als vluchtleider (CAPCOM) tijdens de landing van Apollo 11: zijn stem was het die de beroemde mededeling deed “You've got a bunch of guys about to turn blue. We're breathing again”, nadat de Eagle veilig was geland. Nu stond hij zelf op het maanoppervlak.

Het Descartes-hoogland: een veelbelovende, verrassende bestemming

De keuze voor het Descartes-hoogland was het resultaat van grondig planologisch denkwerk door geologen van NASA. Het gebied, gelegen in de centrale hooglanden van de maan, bestond voor een groot deel uit licht, heuvelig terrein dat men Cayley Formation noemde. De heersende theorie vóór de missie was dat dit terrein bestond uit gestold vulkanisch gesteente — het soort materiaal dat getuigt van intense vulkanische activiteit op de vroege maan.

Als die theorie klopte, zou Apollo 16 monsters opleveren van vulkanisch hooglandmateriaal, een uniek type gesteente dat de eerdere missies in de vlakten hadden gemist. Wetenschappers waren dan ook gespannen: dit leek dé kans om de interne geologische geschiedenis van de maan te reconstrueren via gesteente dat ouder was dan de lavastromen in de vlakten.

Wat Scott en Irwin bij Apollo 15 hadden laten zien over de wetenschappelijke potentie van de J-missies, zou bij Apollo 16 in een geheel andere richting worden uitgebouwd. De vraag was: wat voor maan zou het Descartes-gebied onthullen?

Een verrassende ontdekking: geen vulkaan maar een impactgebied

De geologische bevindingen van Apollo 16 sloegen in als een bom in de wetenschappelijke gemeenschap. Young en Duke vonden geen enkel bewijs voor vulkanisch gesteente. In plaats daarvan bleken de stenen en bodemmonsters die ze meenamen vrijwel allemaal te bestaan uit breccia: gesteente dat gevormd was door de immense hitte en druk van meteorietinslagen. Het hoogland was niet opgebouwd door vulkanen, maar door miljarden jaren van bombardement vanuit de ruimte.

Deze ontdekking dwong geologen tot een fundamentele herziening van hun modellen voor de maankorst. Het werd duidelijk dat vulkanisme in het hoogland een veel kleinere rol had gespeeld dan aangenomen, en dat de craterdichte hooglanden voornamelijk het resultaat waren van de vroege bombardementsfase die de maan doormaakte in de eerste honderden miljoenen jaren van haar bestaan. De circa 95,8 kilogram maangesteente die de bemanning meenam, bevatte geen zeldzame vulkanische parels maar een archief van kosmisch geweld.

Dit was precies de kracht van het Apollo-programma in zijn wetenschappelijke fase: niet alleen bevestigen wat men dacht te weten, maar ook ontdekken wat men niet had verwacht. Apollo 16 was in dat opzicht een van de meest verrassende missies van het programma.

Drie maanwandelingen en de maanwagen in actie

Young en Duke verlieten de maanlander Orion drie keer voor een maanwandeling. De eerste excursie, direct na landing, was gericht op het installeren van het ALSEP-meetpakket en een eerste verkenning van de directe omgeving. Young activeerde het ALSEP, maar brak tijdens zijn werk per ongeluk de verbindingskabel van een warmtestroom-experiment door er zijn voet over te zetten — dat instrument kon daarna niet meer worden gebruikt. Het was een teleurstellende noot bij een verder succesvol begin.

De tweede maanwandeling was de langste en bracht de twee astronauten het verst van de maanlander vandaan, tot aan de rand van de Stone Mountain-heuvel. Met de maanwagen konden ze terrein bereiken dat lopende astronauten nooit zouden hebben gehaald. Ze verzamelden monsters uit verschillende geologische lagen en maakten foto’s van de omliggende kraters en heuvelruggen. De derde excursie bracht hen naar Noord-Ray Crater, een van de grootste kraters die ooit door een Apollo-missie werd bezocht, met een diameter van ruim negentig meter.

Op North Ray Crater troffen ze een stel grote rotsblokken aan, door de bemanning omgedoopt tot “House Rock”, zo groot als een meergezinswoning. De rotsen bleken ook hier breccia te zijn, wat de conclusie over het impactkarakter van het Descartes-terrein nog verder versterkte. Duke fotografeerde er House Rock uitgebreid, terwijl Young ernaast poseerde om de schaal te illustreren.

Bijna een vroegtijdig einde: problemen met de commandomodule

Apollo 16 kende een beangstigende wending kort voor de geplande landing. Terwijl Young en Duke in de maanlander al bezig waren met de afdaling, ontdekte Mattingly in de commandomodule Casper een probleem met het reservestuurssysteem. Het primaire systeem van de stuurraketten vertoonde onverwachte schommelingen, wat de vraag opriep of de commandomodule veilig in een baan om de maan kon blijven en later kon remmen voor de terugreis.

Vluchtleiders in Houston analyseerden het probleem gedurende ruim zes uur, terwijl de bemanning in een wachtpatroon bleef. Dit was de langste onvoorziene vertraging in de Apollo-missiegeschiedenis tot dan toe. Uiteindelijk besloot het vluchtleidingsteam dat het probleem beheersbaar was en dat de landing door kon gaan. Het was een nagelbijtend moment, maar het leidde tot een juiste beslissing: de rest van de missie verliep zonder verdere grote problemen.

Wetenschappelijk onderzoek vanuit de baan om de maan

Ken Mattingly deed tijdens zijn eenzame cirkels om de maan uitgebreid wetenschappelijk werk. Net als Worden bij Apollo 15 had hij de beschikking over een geavanceerd wetenschappelijk instrumentenpakket: fotocamera’s voor hoge-resolutiekartering, een ultravioletspectrometer voor het bestuderen van de uiterst ijle maanatmosfeer, en een gamma-stralen-spectrometer die de chemische samenstelling van het oppervlak vanuit de hoogte in kaart bracht. De gegevens die Mattingly verzamelde, vormden samen met de monsters van Young en Duke een gelaagd, driedimensionaal beeld van de geologische eigenschappen van het Descartes-gebied en de omliggende regio’s.

Op de terugreis naar de aarde maakte Mattingly een ruimtewandeling van ruim een uur om filmcassettes van de wetenschappelijke camera’s te verzamelen. Duke hield hem daarbij veilig met een lijn. Het was een routine die inmiddels vertrouwd aanvoelde — hetzelfde had Worden bij Apollo 15 gedaan — maar in het enorme niets tussen de aarde en de maan was er niets routinefeestigs aan.

Terugkeer en de betekenis van Apollo 16

Op 27 april 1972 landde de commandomodule Casper in de Stille Oceaan en werd door de USS Ticonderoga opgepikt. De wetenschappelijke oogst was indrukwekkend: bijna 96 kilogram maangesteente, duizenden foto’s, uitgebreide orbitale metingen en gegevens van het ALSEP-pakket dat nog jaren zou blijven meten. Maar de belangrijkste opbrengst was misschien wel de conceptuele verandering die de missie teweegbracht: het bewijs dat de maanhooglanden waren gevormd door inslagen en niet door vulkanen.

Apollo 16 was de vijfde van de zes geslaagde maanlandingen. Na deze missie stond nog één vlucht op het programma: Apollo 17, die in december 1972 zou vertrekken en de afsluiting van het bemande maanprogramma van de twintigste eeuw zou markeren. Waar Apollo 16 het hoogland had verkend, zou Apollo 17 koers zetten naar het Taurus-Littrow-gebied, opnieuw met een wetenschappelijke ambitie die de lessen van alle voorgaande missies in zich verenigde. Van het werk van de twaalf mensen die op de maan liepen, is de bijdrage van Young en Duke aan ons begrip van de vroegste maangeschiedenis moeilijk te overschatten.

Met het oog op de toekomst biedt Apollo 16 ook een les voor het Artemis-programma: dat onverwachte ontdekkingen even waardevol kunnen zijn als bevestigde verwachtingen, en dat de maan nog lang niet al haar geheimen heeft prijsgegeven.