Tijdens een speciale ceremonie is vliegdekschip USS Gerald R Ford afgelopen week officieel aangesteld. Daarom hier een gratis longread over de carriers van de Verenigde Staten.

Waar zijn de carriers? Dat is volgens de voormalige Amerikaanse president Bill Clinton de eerste vraag die in Washington wordt gesteld als ergens op aarde de zaak uit de hand dreigt te lopen. Zo’n wapensysteem dat 24 uur per dag meer dan honderd zwaarbewapende gevechtsvliegtuigen kan lanceren om in een straal van 1200 kilometer doelen te bestoken, maakt nou eenmaal flink wat indruk. Niet voor niets worden de supercarriers omschreven als “90.000 ton diplomatie”.

Dus als er in Taiwan verkiezingen zijn, legt Amerika er eentje ‘voor de deur’ om China, dat het eiland als een afvallige provincie ziet, ervan te weerhouden om domme dingen te doen. Lopen de spanningen tussen Noord- en Zuid-Korea op, dan zijn ze ook in de buurt. Als het op knokken uitdraait, spelen de vliegdekschepen vrijwel altijd een sleutelrol.

Terwijl geavanceerde militaire technologieën vliegdekschepen steeds kwetsbaarder maken, blijven de Amerikanen rotsvast overtuigd van hun belang. Ze werken hard aan een volgende generatie carriers, die minimaal tot het jaar 2110 (!) mee moet gaan. Onder meer nieuwe elektromagnetische katapulten en kleine maar veel krachtiger kernreactoren moeten het vliegdekschip klaar maken voor de toekomst.

Stoomkatapult

De Amerikaanse reuzencarriers die nu nog veelal in gebruik zijn, behoren tot de Nimitz-klasse, waarvan de oudste al sinds 1975 rondvaart. En hoewel de nieuwste, de USS George H. W. Bush, pas in 2009 in gebruik is genomen, zijn deze vliegdekschepen ondertussen eigenlijk verouderd. Daarom wil de US Navy ze tussen nu en 2058 vervangen door schepen uit de nieuwe Gerald R Ford-klasse. Op het eerste gezicht verschillen die nauwelijks van de Nimitz-carriers: een enorme romp, een gigantisch dek met katapulten, een tientallen meters hoge commandotoren. Maar toch zijn er forse verschillen.

Een van de voornaamste redenen om de Nimitz-klasse te vervangen, is het elektrische vermogen. De twee kernreactors van elk 100 megawatt drijven niet alleen de vier scheepsschroeven aan, maar leveren ook stroom voor alle elektrische systemen aan boord. En die reactors zitten aan hun taks, want de marineschepen van nu – en zeker die van de nabije toekomst – hebben veel meer stroom nodig dan de oorlogsbodems van een paar decennia geleden.

Zo wil de Amerikaanse marine de stoomkatapulten opdoeken waarmee de vliegdekschepen nu nog hun toestellen lanceren. Om de stoom, die rechtstreeks door de kernreactors wordt geleverd, op de juiste plek te krijgen, is namelijk een zwaar en onderhoudsgevoelig systeem van buizen, kleppen en motoren nodig. Een ander nadeel van de stoomkatapulten: ze ‘gooien’ elk vliegtuig met dezelfde kracht van het dek. Daardoor worden de toestellen vaak onnodig zwaar belast en dat verkort hun levensduur.

Bovendien moet de marine in de toekomst ook veel lichtere onbemande toestellen kunnen wegslingeren, maar die zouden door een stoomkatapult domweg uit elkaar worden getrokken. Hier komt nog bij dat per lancering zo’n 500 liter zoet water nodig is om de benodigde stoom op te wekken, wat betekent dat de energie slurpende ontziltingsinstallaties aan boord vrijwel continu aan het werk zijn.

Force feedback

Daarom is er de laatste jaren hard gewerkt aan het EMALS (Electromagnetic Aircraft Launch System), waarvan de Gerald R Ford-carrier er vier heeft. Het aluminium blok dat een vliegtuig tijdens een lancering over het dek sleurt, wordt bij het EMALS aangedreven door verschillende elektromagneten snel na elkaar in te schakelen.

Het elektromagnetische lanceersysteem EMALS moet de aloude stoomkatapult vervangen.

Dankzij force feedback ‘voelt’ het systeem hoeveel vermogen het moet leveren om een toestel van bijvoorbeeld 45.000 kilo binnen 110 meter een snelheid van zo’n 240 kilometer per uur te geven. Het EMALS zal 160 vliegtuigen per dag kunnen lanceren (ruim zestig meer dan de Nimitz-carriers), en als het echt nodig is zelfs 270.

Daarnaast heeft het EMALS genoeg vermogen om desnoods ook 30 procent zwaardere toestellen de lucht in te krijgen. Al die nieuwe technologie vergt zoals gezegd meer stroom dan de reactors van de Nimitz-schepen kunnen leveren. De twee vrij recente Bechtel A1B-reactors van de Ford-klasse produceren elk 300 megawatt. (Ter vergelijking: de kerncentrale bij het Zeeuwse Borssele is goed voor 485 megawatt.) Doordat vrijwel alles aan boord elektrisch is, verbruiken de Ford-carriers 50 procent meer stroom dan de schepen uit de Nimitz-klasse. Maar aangezien de reactors drie keer zoveel opwekken, zal er ruim voldoende capaciteit zijn.

Haperende innovaties

Raar maar waar: uitgerekend de ontwikkeling van de twee systemen die zo’n beetje de core business van een vliegdekschip vormen, zijn bij de Ford-klasse heel moeizaam verlopen. Het EMALS blijkt namelijk minder betrouwbaar dan verwacht. Tijdens tests haalde het systeem bij lange na niet de 1250 lanceringen die het zonder storingen zou moeten kunnen uitvoeren. Gemiddeld waren het er slechts 240.

En ook het AAG (Advanced Arresting Gear), het systeem dat de vliegtuigen bij de landing opvangt en tot stilstand brengt, deed steeds maar niet wat het moest doen. De vliegtuigen klapten tijdens de landing hard op het dek, waarbij een haak onder de staart een van de vier over het dek gespannen kabels grijpt. Op de Nimitz-schepen helpen enorme hydraulische dempers aan de uiteinden van die kabels om het toestel tot stilstand te brengen.

Het AAG werd ontwikkeld omdat het huidige systeem geen lichte onbemande vliegtuigen kan opvangen. Verder moet het AAG ervoor zorgen dat de ‘gewone’ vliegtuigen bij de landing minder zwaar worden belast. Het is daarom uitgerust met elektromotoren en een zogenoemde water twister: een ingewikkeld soort schoepenwiel dat de weerstand van water gebruikt om de energie op te vangen die vrijkomt als een toestel met zijn tailhook aan een van de kabels rukt.

Tenminste, dat was de bedoeling. In theorie had het AAG tijdens proeven in 2015 zonder storingen vijfduizend vliegtuigen moeten vangen. Maar het kwam niet verder dan twintig keer. De watertwister bleek de zwakke plek te zijn, dus die moest compleet opnieuw worden ontwikkeld. En dat bracht de ingebruikneming van de eerste Ford-carrier, die gepland stond voor maart 2016, ernstig in gevaar.

USS Enterprise

Dergelijke problemen zorgen ervoor dat het project financieel flink uit de hand is gelopen. Toen de USS Gerald R Ford in 2008 werd besteld, ging men nog uit van een aanschafprijs van 12,9 miljard dollar. Uiteindelijk liep dat door nog wat andere kostenpostjes op tot 13,7 miljard dollar per stuk.

Tot op zekere hoogte gaat de Ford-klasse het exorbitante aanschafbedrag zelf terugverdienen. Doordat onder andere de nieuwe reactors en het lanceersysteem minder onderhoud vergen en er aan boord heel veel is geautomatiseerd, volstaat een kleinere bemanning. Een Ford-carrier vaart straks rond met zo’n 4300 man; bijna 700 minder dan bij de Nimitz-klasse. En de lange levensduur van de schepen, die op maar liefst vijftig jaar wordt begroot, levert een besparing van 4 miljard dollar op.

De USS Gerald R. Ford zit stampvol 21ste-eeuwse techniek en moet daardoor ook over honderd jaar nog kunnen opstomen naar crisisgebieden

Behalve de USS Gerald R Ford heeft de Amerikaanse marine nog twee schepen uit de Ford-klasse besteld: de USS John F. Kennedy en de USS Enterprise. De bouw van de John F. Kennedy moet rond 2020 klaar zijn. De Enterprise staat gepland voor 2025 en zal verhoudingsgewijs een koopje zijn. Admiraal Thomas Moore, de ‘baas’ van het enorme project, zegt daarover: “Ik verwacht dat de kosten voor de Kennedy een stuk lager uitvallen (het zou gaan om 1 miljard dollar – red.) dan voor de Ford, en ik denk dat die trend door gaat zetten bij de Enterprise.”

Het is de bedoeling dat er elke vijf jaar een schip uit de Nimitzklasse wordt ‘ingeruild’. Dat betekent dat de laatste Ford-carrier pas in 2110 met pensioen gaat. Het is alleen moeilijk te zeggen of vliegdekschepen tegen die tijd net zo onmisbaar zullen zijn als nu. Stealthvliegtuigen en lastig te bestrijden hypersone raketten kunnen een steeds grotere bedreiging gaan vormen voor de kolossen. Maar gezien de planning lijkt de US Navy er in elk geval van overtuigd dat er over honderd jaar nog steeds wordt geroepen: “Waar zijn de carriers?!”

Dit artikel verscheen eerder in KIJK 9/2015. 

Lees ook: 

• China laat weer marineschip te water
• Vliegdekschip van ijs voor defensie
• Russisch vliegdekschip laat twee vliegtuigen crashen

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer (geen verzendkosten). Abonnee worden? Dat kan hier!