Startups als de motor van de commerciële ruimtevaartindustrie

We hebben al veel speciale gasten gehad in onze podcast, maar een jeugdheld van Deevid, dat is een primeur! Ditmaal reizen we naar Keulen — of het ISS (International Space Station), wie zal het zeggen — om Frank De Winne, astronaut en hoofd van het EAC (European Astronaut Center) te interviewen. We hadden het over de aarde, de ruimte en het belang van startups in de commercialisatie van de ruimtevaartindustrie.

Burggraaf, tweede Belg ooit in de ruimte, eerste niet-Amerikaans/Russisch commandant van het ISS, hoofd van het EAC, maar bovenal: “gewoon Frank”. Om hem te interviewen, reisden we naar Keulen. De opname gaat door in een replica van de Colombusmodule van het ISS. Zo worden we meteen ondergedompeld in het leven van een astronaut, want die trainen in replica’s en verblijven daarna in the real deal.

Astronautentraining

Drie basisvereisten

De training is veranderd over de jaren. Het ruimtestation is enorm complex en ook groot — zo’n twee voetbalvelden — met meer dan 1000 computers aan boord. “Je hoeft natuurlijk niet alle knopjes weten staan. Het leven van een astronaut is eigenlijk simpel aan boord. Ze moeten drie dingen heel goed kunnen. Ten eerste moeten ze goed kunnen lezen, want hun dagplanning wordt tot de minuut ingepland. Aansluitend daarbij: goed procedures kunnen begrijpen. Als tweede moeten ze goed met hun handen kunnen werken, want wetenschappers begeleiden hen vanop de grond. Astronauten moeten dus instructies opvolgen en de proeven in de ruimte zo nauwkeurig en snel mogelijk uitvoeren,” vertelt Frank.

“Een van de beperkingen die we hebben is crew time, de tijd die de bemanning heeft om experimenten uit te voeren,” legt Frank uit. “Snelheid is dus van belang. We krijgen veel meer aanvragen dan we tijd hebben, dus we moeten proberen om elk experiment zo snel en goed mogelijk uit te voeren.” Vergelijk het met een Ikeakastje: de eerste keer de instructies opvolgen gaat moeizaam, maar na een vierde keer gaat het al wat sneller. “Dat is de bedoeling van onze training. Als je weet hoe elk experiment uitgevoerd moet worden, dan heb je al een voorsprong.”

“Het derde dat onze astronauten moeten kunnen? Vooral geen initiatief nemen! We moeten altijd wachten op het advies van mensen op de grond als er zich zaken voordoen op het station. Dat aanleren doen we dus in het AEC.”

Astronautenselectie

“We kiezen ook de astronauten in spé. Zo waren er 23.000 Europese kandidaten voor slechts vier plaatsen. Die jonge mensen moeten natuurlijk eerst een basisopleiding krijgen. Als ze aangeduid worden voor een vlucht, krijgen ze een diepgaandere opleiding.”

Van testpiloot tot astronaut

“Ik was altijd geïnteresseerd in wiskunde, fysica en chemie, van kinds af aan. Wanneer ik speelgoed kreeg, wilde ik dat na een tijdje altijd onderzoeken, dus openmaken en bekijken hoe het intern werkt. Dat was veel interessanter dan ermee te spelen, maar zorgde er ook wel voor dat speelgoed steeds kapot ging (lacht). Toen ik twaalf jaar oud was, vloog ik mee met een oom, waarna mijn pilotendroom begon. De richting Ingenieur-Piloot bij de Koninklijke Militaire School was dan ook evident.”

Toen Frank in zijn tweede jaar zat, vloog voor de eerste keer de space shuttle naar de ruimte. “Wat kan je als Ingenieur-Piloot beter hebben van vliegen naar de ruimte met een space shuttle? Ik heb er nooit mee kunnen vliegen, maar ik heb ondertussen wel het privilege gehad om twee keer naar de ruimte te gaan met een Soyuz, een van de veiligste toestellen ooit gemaakt.”

Zo’n Soyuz is een knap staaltje technologie. “Het aantal reservesystemen in ongelofelijk, als ingenieur sta ik daar nog steeds versteld van. Met een beperkt aantal bits — 2 keer 16, dus 32 — moest het descend profile van Soyuz naar boven gestuurd worden. Tot op vandaag kunnen wij met 32 bits nog steeds een nauwkeurige landing in de ruimte doen. Als je dat nu vergelijkt met de behoefte van technologie van vandaag, is dat niets.”

Eerste ruimtevlucht

In 1998 werd Frank geselecteerd om in 2002 voor het eerst naar de ruimte te gaan. Hoe zo’n proces verloopt? “Het moeilijkste om astronaut te worden is de selectie. We hebben het ongelofelijk track record dat alle astronauten die geselecteerd worden, ten minste één keer een vlucht kunnen doen. De mensen die geselecteerd worden, geven een carrière op die op dat moment zeer hoopgevend is. We selecteren mensen die een zeer goed profiel hebben. Het is belangrijk dat we ze die vlucht kunnen geven,” vertelt Frank.

“Sommige astronauten wachten 14 jaar tussen de selectie en de eerste vlucht; bij mij was dat relatief snel na vier jaar. Ik had geluk dat ESA op dat moment een raamovereenkomst had gesloten met de Roscosmos, de Russische ruimtevaartorganisatie, om zes korte vluchten uit te voeren. België deed daaraan mee. Daardoor kon ik voor het eerst naar de ruimte. Dat heeft de aanzet gegeven tot mijn tweede vlucht, waarbij ik commandant werd van het ISS.”

Aan boord van het ISS

Lange vs. korte vluchten

“Zo’n korte vlucht van vier dagen is totaal verschillend van een vlucht van zes maanden. Zo’n korte kan je vergelijken met een sprint: elke dag is zeer druk, je slaapt weinig en je kent je schema vanbuiten want je hebt dat dag na dag getraind. Dat is zeer efficiënt, maar dat ritme is geen zes maanden vol te houden.”

Voor een vlucht van zes maanden is er de skills-based training. Astronauten moeten weten hoe ze procedures moeten uitvoeren en er een goed begrip van hebben, maar ze moeten het niet vanbuiten kennen. “Tijdens een lange vlucht is er een normaal dagritme. We werken vijf dagen per week. Zaterdagvoormiddag is het poetsdag, want het is belangrijk om een zuivere omgeving te hebben voor persoonlijke hygiëne en natuurlijk voor de experimenten in het labo. Op zondag is het recuperatie en ‘s avonds beginnen we met de voorbereiding van de volgende week. Als we taken hebben die we door de week niet konden afmaken, doen we dat op zaterdagnamiddag. Het is geen echt weekend, maar er wordt toch op een lager niveau gewerkt.”

Commandant

In de laatste drie maanden van de tweede vlucht werd Frank commandant van het ISS. “Het werk is eigenlijk hetzelfde, want elke astronaut is op hetzelfde niveau getraind. Als commandant ben je natuurlijk wel verantwoordelijk voor de sfeer op het ruimtestation, zodanig dat de astronauten als team alle taken kunnen uitvoeren,” legt Frank uit.

De commandant wordt belangrijk als er een noodgeval is, bijvoorbeeld brand, een groot lek, of als er een giftige stof ontsnapt. “Dat zijn de drie noodgevallen waarbij de controle vanuit Houston — het mission control center — overgegeven wordt naar de commandant. Die mag, of beter moet, wél initiatief nemen.”

Frank legt uit: “Als er brand aan boord is, is het moeilijk in te schatten hoe je er best mee omgaat. Er zijn natuurlijk procedures. Bijvoorbeeld: eerst menselijk leven (en ook jezelf) redden, daarna het ruimtestation vrijwaren zodanig dat het achteraf zo functioneel mogelijk blijft, en daarna pas de experimenten redden. Daar trainen we de bemanning ook veel op, want op zo’n momenten is er vaak geen communicatie met de grond. Als commandant ben je de leidinggevende die beslissingen neemt. Gelukkig heb ik geen echte voorvallen gehad. Wel een aantal keer alarm waarbij we in de procedure stapten, maar al snel werd duidelijk dat het vals alarm was,” herinnert Frank zich.

Hoofd van het EAC

Sinds 2014 staat Frank aan het hoofd van het EAC. Hij geeft leiding aan de 120 mensen van het centrum. Het EAC staat naast de training ook in voor de medische opvolging van de astronauten — zij moeten gezond zijn als ze naar de ruimte gaan en zeker wanneer zij terugkeren — en de ondersteuning van de bemanning. Zo is er een eurocom, de ‘eurocommunicator’, een team van mensen die communiceren met de bemanning aan boord van het ISS. Zij geven boodschappen door van wetenschappers, technici en andere belanghebbenden.

“Mijn dag bestaat eigenlijk vooral uit veel koffie drinken met veel mensen. Het EAC is meer van een trainingscentrum. We zijn bezig met veel nieuwe activiteiten, bijvoorbeeld project Gateway, waarbij een commandopost wordt gebouwd rond de maan van waaruit duurzame exploratie van kan gedaan worden. Wij doen de reviews van de modules die ESA zal bouwen. Zo is er bijvoorbeeld een AR/VR systeem dat wordt geïmplementeerd.”

“Voor 2030 willen we de eerste Europese astronauten lanceren die verder weg gaan van onze aarde — beyond low earth orbit — naar de maan. Die drie astronauten worden momenteel opgeleid, maar we moeten ook bijna wekelijks onderhandelen met NASA en de Europese lidstaten, aangezien we moeten investeren in nieuwe systemen. Als wij goed kunnen onderhandelen, mogen wij een reeks astronauten afvaardigen voor het Artemis programma,” vertelt Frank.

Ruimterace VS en Rusland: Europa in de marge?

Europa ligt eerder in de marge van de globale ruimterace. Dat is mede omdat Europa niet zijn eigen toegang heeft tot de ruimte; we hebben wel lanceercapaciteiten voor satellieten (vb. Ariane 5 en 6), maar de echte grote spelers zijn China, Amerika en Rusland omdat zij eigen capaciteiten als we spreken over exploratie van de ruimte. Daarnaast hebben zij ook veel grotere budgetten. Amerika investeert wel tien keer zoveel budget in bemande ruimtevaart dan Europa — in verhouding doen wij het dan ook heel goed.

“Maar we zijn wel groter aan het worden. Op het vlak van het internationaal ruimtestation is Europa de vierde partner, naast Amerika, Rusland en Japan. Bij Gateway zouden we de tweede partner zijn. We zetten als Europa geleidelijk stappen vooruit en zo kunnen wij ook een prominentere rol opnemen op het gebied van ruimte-exploratie. Zo kunnen wij ons bij de grote spelers brengen.”

Nieuwe economie

LEO-economie

Frank is ervan overtuigd dat bemande ruimtevaart een van de volgende grote economische activiteiten zal worden. “Kijk naar Elon Musk en Jeff Bezos. Die mensen steken daar miljarden in. Dat zijn businessmensen. Ze doen dat niet alleen omdat het leuk is om dat te doen. Ze zijn ervan overtuigd dat dat rendabel zal worden en dat er business in zit. Ook de NASA is daarvan overtuigd.”

Na het ISS zal er geen volgend institutioneel ruimtestation meer komen. “We gaan een aantal commerciële ruimtestations komen, die nog steeds ook door NASA en ESA zullen worden gebruikt voor experimenten, maar ook door andere commerciële entiteiten om onderzoek te doen,” voorspelt Frank. “Bijvoorbeeld medische ontwikkeling: het is al aangetoond dat bepaalde materialen beter groeien in de ruime waar er geen zwaartekracht is. Die zijn van hogere kwaliteit dan de productie op aarde. Vandaag kunnen we daar geen productieproces van maken omdat ze kost om naar en van de ruimte te gaan veel te hoog is, maar eens de kost naar beneden gaat, wordt dat wel een mogelijkheid.”

Ook ruimtetoerisme is al aan de gang, Elon Musk stuurde zo voor het eerst ‘toeristen’ naar de ruimte. Vandaag is er nog geen grote markt aangezien de prijzen veel te hoog zijn. “Niet veel mensen zullen daar €50 miljoen voor betalen, maar als de prijzen verlagen naar €500.000 voor een vlucht, dan zullen velen de trip wel maken. Is daar een nieuwe economie die gaat groeien? Wij denken alvast van wel,” vertelt Frank.

“Wij willen dat de Europese industrie daar ook deel van kan uitmaken. Dat is een van mijn verantwoordelijkheden op lange termijn: wat gaan we na 2030 doen? Hoe gaan wij die ‘LEO’-economie (low earth orbit) uitbouwen zodanig dat ook Europese spelers een deel van de markt kunnen hebben?”

Transport naar de ruimte

“Als de kost naar en van de ruimte gevoelig gaat verlagen, dan is er veel mogelijk. Kijk naar Starship van Musk; dat is een enorme raket die 100 ton naar de ruimte kan brengen. Die zou volledig herbruikbaar zijn en elke week één keer of zelfs elke dag kunnen vliegen. De prijs voor een kilogram naar de ruimte zal dan $1000 of minder zijn. Als we naar zoiets gaan, dan wordt het interessant om aan productie te doen in de ruimte om hooggekwalificeerde materialen te bouwen.”

Supercomputers en AI

Een voorbeeld van zo’n materialen zijn hoogwaardige kabels voor sneller internet. Als die in de ruimte gebouwd worden, krijgen die een perfecte kwaliteit door gewichtsloosheid. Dat is niet rendabel op dit moment, maar als de prijs van transport naar beneden gaat, dan wel.

“Internetsnelheid is iets waar mensen steeds meer nood aan hebben. 5G is nu beschikbaar, maar toch zijn we al bezig met 6G of zelfs Starlink. Er gaat een nood zijn, al is het maar om voor klimaatverandering supercomputers met elkaar te verbinden die hypersnel gegevens kunnen uitwisselen. Ook voor artificiële intelligentie geldt dat. Vandaag is er geen markt, maar er zijn wel mensen die nu al investeren om die markt te creëren.”

Naar Mars

“Het doel blijft toch om naar Mars te gaan, maar daarvoor hebben we nog steeds LEO-vluchten nodig. We gaan nieuwe technologieën niet testen op Mars, maar eerst in low earth orbit. Daarnaast blijft het ook belangrijk voor astronauten om een initiële ervaring op te doen in het ISS.”

Startups en scaleups

“Wij hebben nood aan commerciële ruimtestations omdat wij niet dé klant willen zijn, maar een klant. Zo kunnen wij ook profiteren van een schaalvergroting,” vertelt Frank.

NASA en SpaceX

Er zijn al een aantal bedrijven die bezig zijn met de ruimtevaartindustrie op kleinere schaal, bijvoorbeeld Space Application Services. “Zij bieden een commerciële service aan boord van het ruimtestation. Als je een klein experiment wil uitvoeren, kan dat via hen. Gelijkaardige firma’s bekijken nu hoe zij een marktsegment kunnen opbouwen waarin zij klanten kunnen werven en een business kunnen opzetten.”

Een van de programma’s die zullen worden voorgesteld op de Ministeriële Conferentie voor exploratie op het einde van dit jaar, is een programma ‘ScaleUp’, waarbij ze een aantal jonge bedrijven die innovatieve ideeën hebben ondersteunen zodat zij een scaleup kunnen worden.

“Dat is een zeer belangrijk programma. NASA doet al zeer lang; SpaceX is niet allemaal zelf gebouwd. Zij hebben miljarden gekregen van NASA omdat zij concurrentie wilden creëren in de VS. Een monopoliepositie is niet goed voor de klant, dus NASA heeft geprobeerd om dat te veranderen. Nu kopen zij bij SpaceX een dienst, bijvoorbeeld cargo naar de ruimte brengen. NASA betaalt ook alleen wanneer er effectief kg’s geleverd worden. Ze betalen dus niet voor de ontwikkeling en zijn op deze manier geslaagd om een concurrentiesysteem te creëren en een economie te bouwen.”

Edge computing

In Europa willen ze een gelijkaardig pad volgen: investeren in kleinere spelers zodat zij diensten kunnen leveren. Zo werkt bijvoorbeeld onze venture Edgise samen met ESA om edge computing te implementeren in satellieten. “Grote innovatieve vindt plaats bij kleinere bedrijven. Zij werken met nieuwere technologieën. Dat moeten we nog zien te kaderen in een ecosysteem van ruimtevaart, want het is een moeilijke omgeving. Kijk naar de temperatuurswisselingen: +100° of -100°. Grotere bedrijven kunnen hen daar dan bij helpen om dat te integreren in de satelliet.”

Om terug te grijpen op edge computing: “Alle sensoren voor aardobservatie verzamelen een ongelofelijke hoeveelheid aan gegevens, maar die kunnen we niet allemaal naar de aarde verzenden en daar pas analyseren. Edge computing gaat dan in de satelliet al gegevens verwerken en een fractie van gegevens naar de aarde sturen.”

“We hebben bijvoorbeeld een experiment met 3D microscopische beelden. Dat zijn enorm veel gegevens die we onmogelijk allemaal naar de aarde kunnen sturen. We hebben niet de capaciteit om dat te doen. We zijn nu bezig met CDMI — Colombus Data Management Infrastructure — waarbij we proberen om data reduction on board te doen zodanig dat we enkel de nuttige gegevens naar beneden moeten sturen. Zo kunnen we veel efficiënter zijn.”

Voor zo’n zaken werken zij dus samen met kleinere bedrijven, zoals Edgise, en die nieuwe technologieën integreren ze met de modules van grotere spelers die meer kennis hebben van de ruimte.

Ruimtevaart is voor iedereen

Frank’s afsluitende advies? “Ruimtevaart is voor iedereen. Het is een groeiende sector. Je kan altijd een plaats vinden in de ruimtevaart, bijvoorbeeld als advocaat. Space law wordt alleen maar belangrijker omdat de reguleringen steeds toenemen. Maar ook communicatiespecialisten, ingenieurs, wetenschappers, geneesheren of developers zijn nodig. Kies een richting die je graag doet en kijk daarna naar de mogelijkheden om je expertise bij te dragen aan het fantastisch verhaal dat ruimtevaart is en dat nog altijd maar in zijn kinderschoenen staat.”