Gesponsorde links

Volg ons

Twitter

Het Interplanetair Transport Netwerk: ruimtereizen zonder energie

Erg snel gaat reizen via het Interplanetair Transport Netwerk niet, maar daar staat dan tegenover, dat er bijna geen energie nodig is om vracht van de ene planeet naar de andere te vervoeren. Is dit netwerk de oplossing om de duizenden miljarden tonnen metalen in de asteroïdengordel te ontginnen?

De Interplanetaire Snelweg bespaart zeer veel brandstof. Kunnen we hiermee het zonnestelsel ontginnen?

De Interplanetaire Snelweg bespaart zeer veel brandstof. Kunnen we hiermee het zonnestelsel ontginnen?

Weinig massa, maar wel makkelijk te ontginnen
Erg veel materiaal bevindt zich niet in de asteroïdengordel: ongeveer vier procent van de massa van de Maan. De voornaamste reden dat ruimtemijnbouwbedrijven-in-spé toch likkebaardend naar de asteroïdengordel kijken is dat de metaalconcentratie in bepaalde brokken extreem hoog is en de metalen ook gemakkelijk te bereiken zijn.

Mercurius, bijvoorbeeld, bestaat voor bijna de helft uit massief metaal, maar om bij dit metaal te komen moeten mijnbouwers door duizenden kilometers rots heen boren. Dat hoeft bij asteroïden niet: de meeste zijn kleiner dan een kilometer en zouden dus in hun geheel verwerkt kunnen worden. Ook zijn veel asteroïden losjes samenhangende groepjes stenen, ‘rubble piles’, wat mijnbouw nog veel eenvoudiger zou maken.

Het transportprobleem
Het voornaamste probleem is en blijft de brokken metaal met zo min mogelijk energie richting aarde te vervoeren. Raketten nemen doorgaans maar een paar procent van hun massa aan nuttige lading mee. De rest is raketbrandstof. Dat is niet voor niets: om bijvoorbeeld  de aarde te verlaten moet een projectiel een snelheid bereiken van 11,2 km per seconde. Dat geldt ook voor afdalende raketten: in vrije val branden ze op, of slaan ze te pletter.  Ook voor ladingen metaal uit de asteroïdengordel is er dit delta-v probleem: de gordel bevindt zich veel verder van de zon dan de aarde, waardoor ze veel meer potentiële zwaartekrachtsenergie dragen. De ladingen moeten daarom met vele kilometers per seconde afgeremd worden, wat enorm veel brandstof kost. Brandstof die ook weer meegesleept moet worden.

Lagrangepunten
Gelukkig is er goed nieuws. Er blijken complexe, steeds wisselende routes tussen de planeten te bestaan die vrijwel zonder brandstof bereisd kunnen worden. Een essentiële rol in deze brandstofbesparende routes spelen de Lagrangepunten. Dit zijn punten waarop de zwaartekracht van de zon en een planeet (of een planeet en haar maan) elkaar opheffen. De brandstofbesparende routes draaien vaak enkele malen rond de Lagrangepunten, voor een ruimtevaartuig een reis naar een andere bestemming maakt.

NASA maakte al gebruik van het interplanetaire transportnetwerk om de ruimtesonde Genesis monsters van de zonnewind terug naar aarde te laten nemen. Hierbij ging het om een reis in het aarde-maan stelsel, maar in principe kunnen ook ruimtereizen naar  Mars of verder via  het systeem worden gemaakt. De grap hierbij is tussen de Lagrangepunten heen en weer te reizen. Zo is een snelheid van 13 meter per seconde, die van een snelle wedstrijdfietser, al voldoende om van het lunaire Lagrangepunt 1 (waar de zwaartekracht van aarde en maan elkaar opheffen) naar het zon-aarde Lagrangepunt 3 te reizen (het punt achter de aarde waar de snel zwakker wordende zwaartekracht van de aarde die van de zon evenaart). Dit kost vrijwel geen brandstof.

Een vergelijkbare techniek is te gebruiken om naar bijvoorbeeld Mars of Jupiter te reizen. Wel is hier veel meer delta v nodig dan in deze situatie, maar vooral bij reizen naar JUpitermanen

Verspreidde het leven zich via de Interplanetaire Snelweg?
De lage energie waarmee meteorieten door dit netwerk kunnen reizen, betekent dat het ook een plausibele route vormt voor brokstukken aarde met daarop levende lading om heelhuids en passief de reis naar een andere planeet of maan te kunnen maken. Helaas ook voor rampasteroïden. Het scenario gaat dan als volgt. Bij een inslag door een asteroïde worden ontelbare brokstukken de ruimte in geslingerd. Enkele komen in de buurt van de Lagrangepunten terecht en worden via het Interplanetaire Transportnetwerk met relatief lage snelheid naar de Lagrangepunten van andere planeten of manen gevoerd. Zo zouden fragmenten heelhuids in een voor leven gastvrijere omgeving – bijvoorbeeld op Mars of de ijsmanen Europa en Enceladus – terecht kunnen komen.

Bron
Interplanetary Superhighway Makes Space Travel Simpler, NASA/JPL, 2002
Lagrange and the Interplanetary Superhighway, Plus Maths Magazine (2011)

Germen

Ik heb een studie tropische plantenteelt aan Wageningen Universiteit gevolgd met de wat naïeve gedachte om de wereld te verbeteren. Dat bleek achteraf niet echt zinvol - de problemen in tropische landen hebben niet zozeer met gebrekkige landbouw te maken als wel met slecht geregelde eigendomsrechten en het destructieve landbouwbeleid -dumpen- van westerse landen. Omdat de werkgelegenheid niet overhield ben ik als autodidact de IT ingegaan en heb daar vele jaren mijn brood in verdiend. Ik heb tussendoor nog een paar jaar technische natuurkunde gestudeerd aan de UT. Je verdiepen in natuurkunde is voor iedere visionair in spe aan te raden - het leert je de essentie van een ingewikkeld probleem simpel samen te vatten en leert je de enige beperkingen kennen die de natuur kent. Andere beperkingen zijn maar schijn. Ik heb deze site opgezet om zo het ernstige probleem van peak fantasy aan te pakken.

Meer artikelen - Website

4 comments to Het Interplanetair Transport Netwerk: ruimtereizen zonder energie

  • Marius

    Ouch, 13 meter per seconde… Ik geloof dat een bedrijf enorm rijk gerekend mag worden met al het onderweg zijnde materiaal, maar ondertussen failliet verklaard wordt vanwege de toch ook hoge investerings kosten.
     

  • Dit vind ik een heel goed idee op een gepland, lange termijn transport van ertsen en andere stoffen. In het beginstadium zal deze vorm van transport echter niet gauw toegepast worden verwacht ik, omdat de uitgevoerde ruimtevaart, mijnbouw, en ontginningsprojecten moeten worden gefinancieerd. Ook moeten grote tekorten hier worden aangevult. Deze zijn daarom op dat moment het meest waardevol, leveren de meeste winst op korte termijn op, lijkt mij. De kosten voor het produceren van brandstoffen in de ruimte, en het gebruik van aandrijvingen, wegen dan niet op tegen de winst op korte termijn. Wanneer we hier voldoende hebben, kan het idee voor lange termijn transport en logistiek worden uitgevoerd. De voorraden druppelen dan in het meest gunstigste geval binnen, in verhouding tot het verbruik hier op aarde. Voordeel hiervan is dan; er zijn niet zoveel parkeerbanen om onze planeet nodig, er blijft ruimte nodig voor satellieten. Een ander punt is, zo’n systeem luistert heel nauw. De kinetische energie van botsingen met ruimtepuin, kan roet in het eten gooien, in een parkeerbaan om onze planeet. Een paar honderd ton platina in iemands achtertuintje laten vallen met 25.000 km/uur, wekt toch enige verontwaardiging, ondanks de waarde ervan. De maatschappij zou letterlijk geschokt zijn.

  • Je zou je kunnen afvragen of zo’n idee wel enig zin heeft. Ik denk dat het tegen die tijd wel zover is om te emigreren naar een ander planeet. De mens kan zijn nieuwe technologien mee nemen en vanuit dat gegeven een nieuwe manier van leven ontwikkelen. Er wel vanuitgaande dat er water en zuurstof aanwezig is. Als je kijkt naar een woestijn is men in staat om met irregatie de zandhoop in 2 a 3 dagen groen te krijgen, de naam van het plantje ben ik even kwijt. Heb dat in koeweit meegemaakt. Zou je dus na een x tijd graan ed kunnen verbouwen om voor de gevulden magen te zorgen. Niet iedereen zal willen emigreren, de achterblijvers op aarde krijgen wel beduidend meer ruimte en tijd om veel rommel op te ruimen. Dus kan het mes aan twee kanten snijden. Het reisen zal tegen die tijd ook wel aardig verbeterd zijn en met het kopje koffie van germen komen we een eind(grapje).

Leave a Reply