China heeft een bijna-monopolie op zeldzame aardmetalen (voor de techneuten onder u: lanthaniden, scandium en ytttrium). Dit doordat in China wat minder nauw om wordt gesprongen met milieuregels, waardoor de goedkope Chinese mijnen de rest van de wereld van de markt drukten. Vervelend nieuws, want elektromotoren (en de dynamo’s in windturbines) werken vaak met sterke permanente magneten waar deze zeldzame aardmetalen een essentieel onderdeel van vormen. Tot voor kort geen probleem, maar China heeft de export van de zeldzame aarden nu aan banden gelegd om zo buitenlandse fabrikanten te dwingen hun fabrieken naar China te verplaatsen. Gelukkig heeft GE Global Research nu een doorbraak bereikt: een sterke natuurlijke magneet bestaande uit veel voorkomende elementen.Arbeiders in Chinese mijnen werken onder erbarmelijke omstandigheden.
Vooral essentieel is het metaal neodymium dat met ijzer en boor in permanente magneten wordt verwerkt. Andere zeldzame aarden, waaronder dysprosium en terbium worden gebruikt om nog sterkere magnetische mengsels van te bakken. Op alle drie elementen heeft China een wurggreep. In de nieuwe materialen wordt gebruik gemaakt van nanostructuren: op zeer kleine schaal verandert de structuur van het materiaal de magnetische eigenschappen totaal. Hierdoor worden de magneten veel sterker. Op dit moment experimenteert de groep met verschillende combinaties van neodymium (toch), ijzer en kobalt. Alhoewel de onderzoekers niet verder zijn gekomen dan een dun laagje van het nieuwe nanomateriaal, zou dit wel eens de technische doorbraak kunnen zijn waardoor de afhankelijkheid van zeldzame aardmetalen wordt doorbroken – en hiermee de opmars van alternatieve energie door kan gaan. Ook buiten China…
De planetoïdengordel is een ring van brokstukken rots en ijs tussen de planeten Mars en Jupiter. Door de sterke zwaartekracht van Jupiter heeft zich hier nooit een grote planeet kunnen vormen. Pas in 1802 werd het eerste object in de planetoïdengordel, de ongeregelde ijsbal 1 Ceres, ontdekt.
De planetoïdengordel is vermoedelijk zeer rijk aan metalen en andere interessante materialen voor mijnbouw. Alhoewel de totale massa gering is, is het totale oppervlak enorm en is er geen atmosfeer, zodat mijnbouw veel makkelijker is dan op aardachtige planeten. Eindelijk een einde aan de burgeroorlog in Kongo en rampzalige dagmijnbouw?
Planetoïdengordel factsheet
Grootte: miljoenen fragmenten ijs, gesteente en metaal variërend van meer dan 900 km doorsnede (Ceres) tot enkele meters en kleiner
Zwaartekracht: 2,8% van de aarde (Ceres) tot vrijwel nul
Atmosfeer: vrijwel geen; zonnewind
Temperaturen: -108 graden tot -173 graden C (gemiddeld; grote temperatuurvariaties dag en nacht)
Pluspunten: rijkdom aan grondstoffen, lage zwaartekracht, vacuüm, geologisch stabiel
Gevaren: kosmische straling, meteorieten, weinig zonne-energie, botontkalking door lage zwaartekracht
De omgeving
Ingeklemd tussen Mars en Jupiter is de planetoïdengordel een brede puinring bestaande uit haast ontelbaar veel brokken.
Foto van ruimtetelescoop Hubble van de dwergplaneet Ceres, het grootste object in de planetoïdengordel. Waar komt die merkwaardige witte vlek vandaan?
De grootste asteroïde, 1 Ceres, heeft een bolvorm en wordt daarom nu beschouwd als een dwergplaneet. De overige asteroïden, waarvan de grootste 2 Pallas, 4 Vesta en 10 Hygeia zijn, zijn te klein om tot een volmaakte bolvorm samen te trekken en hebben een onregelmatige vorm. Omdat de planetoïdengordel enorm groot is, bestaat deze voornamelijk uit eindeloos veel leegte waar de ruimterotsen doorheen zweven.
Hoe kom je er?
Het grootste probleem is het overwinnen van de zwaartekrachtspotentiaal van de aarde. In feite zijn de planetoïden met minder energie te bereiken vanaf de maan of Mars dan het kost om van de aarde naar de maan te gaan. De afstand is groot, waardoor robotverkenners jaren onderweg zijn. Als minder zuinig wordt omgesprongen met brandstof zijn binnen een tot twee jaar reizen de meeste locaties in de asteroïdengordel te bereiken.
Hoe bewoonbaar is de planetoïdengordel?
Een ruimtepak onder druk, bescherming tegen de felle zonnewind en kosmische straling zijn absoluut vereist. Zonder ruimtepak houdt een mens het ongeveer een minuut uit. Vermoed wordt dat op enkele van de grootste asteroïden grote hoeveelheden water en ijs voorkomen – volgens sommige optimisten is de hoeveelheid water op Ceres zelfs groter dan de zoetwatervoorraad op aarde. Helaas is de zwaartekracht op Ceres veel te laag.
De metaalasteroïde Kleopatra lijkt nog het meest op een hondenkluif. Ook dit kleinere zusje van Psyche is zeer rijk aan schaarse metalen.
Wat zijn de voordelen ?
De planetoïdengordel bevat naar we denken een grote hoeveelheid grondstoffen die met relatief weinig moeite zijn te winnen. De grootste metaalrijke asteroïde, de 200 km grote rots 16 Psyche, bestaat voor een groot deel uit puur ijzer en nikkel, klaar om te verwerken, in totaal 1.7×10^19 kg nikkelijzer. Dat is genoeg nikkel en ijzer om elke aardbewoner aan 2,4 miljoen ton metaal te helpen. Ter illustratie: Dat is meer metaal dan in twintig Nimitzklasse (de grootste ooit gebouwd) vliegdekschepen zit. En dan hebben we het nog niet eens over de grote hoeveelheden goud, rhodium en andere schaarse metalen waar nu ploeterende stakkers in het regenwoud riviertjes (en zichzelf) voor vergiftigen met dodelijk kwik. Kortom: één enkele winstgevende mining operation op Psyche en het is eindelijk afgelopen met de afschuwelijke burgeroorlog in Kongo, verwoestende dagmijnbouw in de VS en vergiftigde modderlawines in Hongarije.
De grote afstand tot de zon en de aarde maken het een minder geschikte plaats voor ruimtestations of ruimtekolonies – tenzij die worden aangedreven met kernenergie. Vermoedelijk is er ook zeer veel uranium en ander splijtbaar materiaal aanwezig op Psyche en soortgelijke planetoïden, dus dat is goed uitvoerbaar.
Gevaren in de planetoïdengordel
De planetoïdengordel is dicht bezaaid met ruimtepuin en kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. Gelukkig roteren vrijwel alle planetoïden in dezelfde richting om de zon waardoor het gevaar van micrometeorieten iets kleiner is dan anders. Micrometeorieten hebben een grotere bewegingsenergie dan kogels. Kent je ruimtepak of ruimtestation een lek en kan je dat niet dichten, dan ben je ten dode opgeschreven. Kortom: mijnstations kunnen maar beter beschikken over een stevige beschermlaag.
Hoe zou een kolonie op een asteroïde er uit zien?
Een asteroïde-mijnstation, volgens NASA
Door het vrijwel volledig ontbreken van een atmosfeer moeten kolonies op asteroïden luchtdicht afgesloten zijn en een dikke beschermlaag kennen tegen kosmische straling en micriometeorieten.
Het menselijk lichaam reageert slecht op lange periodes in een lage-zwaartekrachtsomgeving.
De goedkoopste oplossing is de tactiek van onze verre voorouders in de IJstijd te volgen: grotten bewonen. Het recept: hol een asteroïde helemaal uit (bijvoorbeeld ten behoeve van mijnbouw), stoffeer het ding knus met aarde, rivieren en meren, pomp er een zuurstofrijke atmosfeer in en laat het ding snel genoeg om zijn as tollen om kunstmatige zwaartekracht op te wekken. En oh ja, zorg voor voldoende verlichting. Een kunstzon in het nulzwaartekrachtsgebied in het midden, bijvoorbeeld, want van het magere zonnetje voorbij Mars word je niet bruin.
Tot we er in geslaagd zijn een planetoïde uit te hollen, zullen we genoegen moeten nemen met een krappe behuizing zo groot als een bouwkeet. Of de asteroïdengordel door robots laten ontginnen.
Een uitgeholde asteroïde. Met een dergelijk enorm ruimteschip zou je duizenden, zo niet tienduizenden jaren onderweg kunnen zijn naar een naburige ster. Over de energiekosten gaan we het niet hebben…
Hoe zijn planetoïden tot leefbare wereld om te bouwen?
Niet. De zwaartekracht zelfs van de grootste planetoïde Ceres is veel te laag en het zonlicht te zwak. De enige optie die enigszins in de buurt komt, is een planetoïde uithollen en rond laten tollen, zie voor.
De plannen zijn, dat kan je wel stellen, opmerkelijk. Kunstmatige zwaartekracht wordt in de plannen bijvoorbeeld opgewekt door de kolonisten ’s nachts te huisvesten in een enorm wiel dat in de dwergplaneet is ingegraven. Overdag kunnen de kolonisten hun ding doen in een enorme overdekte koepel – bijvoorbeeld schaduwminnende planten kweken bij een tiende van de aardse hoeveelheid zonlicht. De operatie moet worden bekostigd door stukken asteroïdeoppervlak bij opbod te verkopen. Het hele dwergplaneetje heeft een oppervlakte zo groot als Argentinië.
Het Britse Seawater Greenhouse heeft een techniek ontwikkeld om energieneutraal zeewater te gebruiken voor het irrigeren van de woestijn. Met de techniek is het mogelijk om woestijnen, die samen eenderde van het totale landoppervlak in beslag nemen, te veranderen in bronnen van voedsel, energie en drinkwater.
Het visionaire Sahara Forest Project wat tot doel heeft groene oases in woestijngebieden te creëren heeft een overeenkomst getekend om in de (enige) Jordaanse havenstad, Aqaba, een pilot plant te bouwen op een site van 200.000 vierkante meter (twintig hectare). De bouw, gefinancierd door de Noorse regering, begint in 2012.
Zo moet de Seawater Greenhouse in Jordanië er ongeveer uit gaan zien.
“De wereld heeft een overvloed aan zon, zeewater, kooldioxide en woestijnland”, stelt Joakim Hauge, bestuursvoorzitter van Sahara Forest project. “deze hulpbronnen kunnen ingezet worden voor een winstgevende en duurzame voedselproductie, drinkwater en duurzame energie, terwijl het broeikaseffect een halt wordt toegeroepen door CO2 te binden in nieuwe woestijnvegetatie in aride gebieden.”
Als alles volgens plan verloopt, zal de fabriek bestaan uit een zoutwaterbroeikas waarin groenten worden gekweekt naast algen voor biobrandstof. Water uit de Rode Zee zal de lucht die de broeikas binnenstroomt koelen waardoor goede groeiomstandigheden ontstaan voor de gewassen. Na verblijf in de broeikas wordt de lucht over open, met zonne-energie verwarmde pijpen met zeewater geleid. De resulterende hete, vochtige lucht wordt uiteindelijk gekoeld met koud zeewater (voorzover mogelijk in de Rode Zee met watertemperaturen boven de dertig graden).
Het zoete water wordt gebruikt door een zonnecollectorcentrale met parabolische spiegels om een stoomturnine mee aan te drijven die elektriciteit opwekt die op zijn beurt weer wordt gebruikt om de vele pompen en ventilatoren in de centrale aan te drijven. Het water zal ook worden gebruikt om gewassen rond de broeikas te kweken. Overtollige warmte, tenslotte, wordt gebruikt om drinkwater mee te produceren.
De mogelijkheden voor Jordanië zijn overigens niet denderend groot. Het landje heeft welgeteld zesentwintig kilometer kust. Dat is een andere zaak voor woestijnachtige landen met lange kusten zoals Libië, de staten van het Arabisch schiereiland en Australië.
Einstein dacht met zijn EPR-gedachtenexperiment een vernietigende slag aan de kwantummechanica te hebben toegebracht. In plaats daarvan opende hij een natuurkundige doos van Pandora. Als twee kwantumdeeltjes met elkaar verstrengeld zijn, beïnvloedt een meting van het ene deeltje de uitkomst van een meting van het andere deeltje. Spookachtige werking op afstand dus. Ook al bevindt het ene deeltje zich in een ander melkwegstelsel of zelfs in de toekomst, de meting blijft altijd het andere deeltje beïnvloeden.
Onverklaarbaar en ten diepste verbonden met kwantumonzekerheid
Nog steeds is er geen goede verklaring voor dit fenomeen. Het is – met het meetprobleem, de vraag waarom de exacte uitkomst van een meting aan een kwantumdeeltje onvoorspelbaar is – de twee redenen dat er meerdere interpretaties van kwantummechanica bestaan.
Twee kwantumverstrengelde fotonen.
Een beschrijving bestaat al wel. Deeltjes – of groepen deeltjes – kunnen nul tot honderd procent met elkaar verstrengeld zijn. Hoe sterker de verstrengeling, hoe groter de overeenstemming als metingen op de deeltjes worden uitgevoerd.
In experimenten bleek tot nu toe dat de meetresultaten niet afwijken van de theoretisch voorspelde eigenschappen van kwantumverstrengelde systemen. De beschrijving klopt dus, maar de beschrijving is, vermoeden veel onderzoekers, verre van compleet. Wat is het dat de mate van verstrengeling bepaalt?
Kwantumcoherentie, de staat dat alle deeltjes in een systeem met elkaar verstrengeld zijn, is zeer uitzonderlijk. We kennen maar enkele macroscopische systemen die volledig kwantumverstrengeld zijn, bijvoorbeeld supervloeistoffen. In een supervloeistof (we kennen er maar twee: helium-4 en helium-3, enkele graden boven het absolute nulpunt) overlappen de waarschijnlijkheidsgolven van deeltjes (heliumatomen in dit geval) elkaar waardoor ze hun individuele identiteit verliezen en zich als één geheel gaan gedragen, ook op kwantumniveau. In alle andere systemen bestaat er geen massale kwantumverstrengeling.
Er moet dus een reden zijn dat deeltjes kwantummechanisch van elkaar gescheiden raken: kwantumdecoherentie. We weten dat het iets met entropie, wanorde dus, te maken moet hebben want grootschalige kwantumverstrengeling komt alleen voor in systemen vlak boven het absolute nulpunt en een meting betekent in feite dat een deeltje ‘entangled’ wordt met iets dat enorm groot is, m.a.w. iets dat een temperatuur kan hebben.
De meest logische interpretatie lijkt me persoonlijk dat de grote massa (in de betekenis van: het onzaglijk aantal deeltjes en dus kwantumtoestanden) van het kwantumsysteem van de waarnemer, zo geconfigureerd dat een exacte meting afgedwongen wordt, deze oplegt aan het fragiele kwantumsysteem dat gemeten wordt. Omdat het exacte aantal deeltjes in de waarnemer en de manier waarop ze kwantumverstrengeld zijn, uiteraard onbekend is (denk aan de vraag of het aantal moleculen in een liter water even of oneven is), is de uiteindelijke uitkomst van de meting dat ook en kan deze alleen als kans beschreven worden. Net zoals het aantal moleculen in een liter water 50% kans heeft even of oneven te zijn elke keer als je een nieuwe liter water pakt.
Onopgeloste kwestie: exacte mechanisme (mechanica) van kwantumverstrengeling
We kunnen exact beschrijven hoe deeltjes met elkaar verstrengeld zijn en hoe verstrengelde deeltjes zich gedragen. We weten echter niet, wat hetgeen is dat verstrengelde deeltjes met elkaar verstrengeld laat zijn, m.a.w. hun identiteit laat delen. Is identiteit iets dat ruimte en tijd overstijgt? Nieuwe experimenten en theoretische modellen wijzen hier op, nu zelfs deeltjes op lichtjaren afstand en gescheiden door de tijd met elkaar verstrengeld kunnen zijn.
Fysici over de hele wereld houden zich nu voornamelijk bezig met esoterische domeinen als de snaartheorie, waar enkele experimenteel niet aangetoonde veronderstellingen aan ten grondslag liggen. Dit terwijl een voor de hand liggend onderdeel van een natuurkundige basistheorie nog steeds niet ontraadseld is. Niet erg verstandig.
Grondstoffen worden schaarser en het afval stapelt zich op. Er moet iets gebeuren voor we als straatarme sloppenwijkbewoners op een enorme vuilnisbelt wonen. Er zijn in principe twee oplossingen: zuiniger aandoen met wat we hebben:consuminderen en uit ons afval de grondstoffen terugwinnen, recycling. Bij het product rekening houden met de gehele levenscyclus van apparaten, m.a.w. recyclevriendelijk ontwerpen, staat bekend als cradle to cradle. Maar wat is nu het verstandigste?
Productie als atomenlego Alle fysieke producten bestaan zoals alle zichtbare materie uit atomen (er is helaas nog geen donkere-materie vanger in de handel).
Atomen worden bij productie en verbruik anders gerangschikt om uiteindelijk te eindigen als nutteloze afvalproducten.
Atomen zijn vrijwel onvernietigbaar (het handjevol atomen dat betrokken is bij kernsprijting of kernfusie uitgezonderd) en worden dus in elk stadium van de kringloop meegesleept. Er zijn meer dan honderdtien verschillende soorten atomen bekend, waarvan er ongeveer negentig in de natuur voorkomen.
Zwaar giftig elektronisch afval wordt gedumpt in landen waar milieuactivisten in een cel of heropvoedingskamp belanden.
(Door de mens gemaakte elementen als plutonium, technetium en meissnerium waarschijnlijk ook, maar die zijn al uit elkaar gevallen in de miljarden jaren sinds de supernova waarin ze worden gevormd.) We kunnen bijvoorbeeld goudatomen maken uit andere atomen, maar dit kost zoveel energie dat de prijs per gram van dit goud astronomisch hoog is. We ontkomen er dus niet aan de atomen die we nodig hebben te winnen uit de wereld om ons heen.
De atomen bevinden zich meestal in een gebonden en verdunde vorm waar we er weinig mee kunnen. Op enkele plaatsen zijn er ophopingen: ertslagen. IJzer wordt bijvoorbeeld gevonden als ijzeroer (roest) of ijzersulfide, goud fijnverdeeld als spikkels in erts enzovoort. Er zijn meestal veel ingewikkelde, energievretende stappen nodig voordat we de grondstoffen hebben verwerkt tot basismaterialen en producten. Wat ook bepaald niet helpt is dat we het leeuwendeel van onze energie halen uit andere clusters van atomen: fossiele brandstoffen. Om een kilogram product te fabriceren moeten we vaak enkele kilo’s fossiele brandstof opstoken en kilo’s uitgeput erts en slakken weggooien. Nadat producten niet meer te repareren of verouderd zijn belanden ze op de afvalhoop – vaak in landen waar de overheid meer geïnteresseerd is in het vullen van haar eigen zakken dan in het milieu of de volksgezondheid. De afgelopen decennia is het tempo van grondstofwinning en verbruik tot werkelijk duizelingwekkende hoogte opgevoerd. Het resultaat: uitgeput rakende ertsvoorraden en een zich steeds verder ophopende afvalberg. In de Stille Zuidzee en de Atlantische Oceaan drijft een enorme verzameling plastic.
Recycling in de voormalige DDR De voormalige DDR was in de meeste opzichten een akelig land. Ongeveer één op de tien mensen werkte fulltime of parttime voor de geheime dienst Stasi. Vermeende kritiek op het regime betekende gevangenisstraf. Om ontvluchting uit het land te voorkomen werd de meest dodelijke grensbarrière ooit ontwikkeld: het IJzeren Gordijn. Toch waren enkele dingen goed geregeld: het recyclen bijvoorbeeld. De DDR kende nauwelijks grondstoffen, beschikte mondjesmaat over harde valuta dus kon niet al te veel grondstoffen inkopen. Als gevolg kende de DDR een uniek afval-inzamelingssysteem, niet door een overmatig milieubewustzijn (zoals de verstikkende bruinkoolwolken wel bewezen) maar door bittere noodzaak.
De nazi’s waren hier al op hun bekende brute wijze mee begonnen (de politie controleerde of burgers hun afval wel gescheiden inleverden) om voor de hand liggende redenen: door het enorme leger was er een groot gebrek aan grondstoffen in het door hen beheerste deel van Europa. Door het communistische regime werd dit voortgezet. In het DDR-systeem werden burgers echter beloond als ze afvalstoffen gescheiden inleverden bij een recyclingpunt (bijvoorbeeld met rollen wc-papier als ze kilo’s papier inleverden). Het systeem was redelijk succesvol: ongeveer tweederde van alle papier werd geproduceerd uit oud papier. De staatsschuld van de DDR liep ondertussen wel steeds verder op. Na de Wende kwam helaas een einde aan dit systeem.
Consuminderen Er zijn verschillende manieren om dit op te lossen. De eerste is consuminderen: dat wil zeggen atomen minder snel door de productiecyclus laten lopen. Immers: het verbreken van chemische bindingen tussen atomen kost veel energie. Dit kan voor een deel door producten robuuster uit te voeren. Het kost niet veel meer grondstoffen dan nu om huizen, kleding en auto’s veel langer mee te laten gaan dan nu het geval is. Een kwestie van herontwerpen en het gebruiken van duurzamer materialen. Nog een voordeel: er is veel minder arbeid nodig dan nu. Triviaal voorbeeld: aardappelschilmesjes werden vroeger van stevig metaal vervaardigd, nu van breekbaar plastic waardoor ze veel minder lang meegaan.
Eldorica, het land van luie consuminderaars In zijn visionaire boek Eldorica beschreef Jurriaan Andriessen een maatschappij waarin mensen nog maar vier uur per week verplicht hoefden te werken voor een luxe bestaan omdat alles tien keer zo lang meeging.
Eldoriërs hoeven maar vier uur per week te werken. Wat ze met al die vrije tijd doen? Hun apparatuur opladen met een slinger bijvoorbeeld.
Eldorica kent geen sportscholen: dat is ook niet nodig, want alle huishoudelijke apparatuur, van scheerapparaten tot wasmachines moet je opwinden. Wegwerpartikelen en fossiele energie bestaan niet meer en de fantasieloze koekblikken van de gemiddelde forens werden vervangen door luxueuze sleeën die twintig keer zo lang mee gingen. Niks woningtekort en gezanik over hypotheekrenteaftrek: iedereen woont in een ruime villa omdat er geen ruimte meer nodig is voor snelwegen, kantoren en industrieterreinen.
De ruimtevretende snelwegen en klaverbladen zijn vervangen door een geleid voertuigsysteem en rotondes. Omdat er veel minder wordt geproduceerd zijn er ook veel minder industrieterreinen en vuilnisbelten nodig.
Met de grondstoffen van tien wegwerpauto's kan je een rijdend paleis bouwen.
Iedere Eldoriër beschikt over een vaste hoeveelheid grondstoffen, kinderen krijgen mag dus pas als er ruimte vrijkomt. Er zijn ook geen oorlogen meer: in plaats daarvan bouwden de Eldoriërs een asteroïde om tot gewichtsloos vakantieoord en terraformeren ze Mars. Meer welvaart en minder werken: de droom van vrijwel iedereen (strebertjes, monomanen en andere beroepsgedeformeerden uitgezonderd). Veel van Andriessens berekeningen kloppen, enkele niet. Het idee is in principe haalbaar.
Een probleem met dit model is dat er nog steeds afval wordt geproduceerd, alleen veel minder. Het is dus uitstel van executie. Een tweede probleem is dat van technische innovatie. De Eniac, de eerste computer, was bijna zo groot als een huis en gebruikte evenveel stroom als honderden huishoudens anno nu. Was de Eniac op Eldoricaanse manier ontworpen, dan hadden we anno nu ons lam moeten sjorren aan Andriessen’s handmatig bediende dynamo om het onding zelfs maar een eenvoudige optelling te laten verrichten. Laat staan om een artikel op Visionair.nl te lezen.
Kortom: consuminderen is een uitstekende oplossing voor producten die weinig innovatief en modegevoelig zijn (denk aan waterkokers, fietsen, serviezen, huizen en dergelijke). Ook het zo veel mogelijk afschaffen van wegwerpartikelen (bijvoorbeeld de plaag van plastic tasjes aanpakken) is een voortreffelijk idee. Producten zo ontwerpen dat ze honderden jaren meegaan is echter minder geschikt voor hooginnovatieve toepassingen.
Cradle-to-cradle De term cradle-to-cradle houdt een nieuwe kijk op producten in. Een product leeft namelijk veel langer dan de eigenlijke toepassing: als afval. Sommig afval, bepaalde plastics bijvoorbeeld, blijft tienduizenden jaren intact voordat het uiteenvalt. Een plastic boodschappentas doet misschien maar een half uur dienst, maar bestaat vele eeuwen als drijvend afval in de oceaan. Volgens de cradle-to-cradle filosofie moet de productontwerper niet alleen denken aan het nuttig gebruik maar ook aan de wijze van productie (die uitgeputte ertslagen, milieuvervuiling en fossiele energie) en de hele fysieke levenscyclus van het product. Cradle-to-cradle stelt dat alle afval voedsel moet worden: voor organismen of voor andere fabrikanten. Tot aan het begin van de industriële revolutie was vrijwel alle productie cradle-to-cradle (al raakten metaalmijnen uitgeput). De materialen hout, ijzer en baksteen zijn natuurlijk afbreekbaar of natuurvriendelijk.
Downcycling en upcycling De meeste recycling komt nu neer op gebruik voor een laagwaardiger product: zo eindigt hoogwaardig papier als papierpulp voor krantenpapier. De reden is dat door gebruik materialen technisch achteruit gaan en dus voor minder toepassingen geschikt zijn. Cradle-to-cradle voorstanders willen gerecyclede producten juist upcyclen: ze waardevoller maken dan ze daarvoor waren. Met enkele producten is dat mogelijk: zo kan je bijvoorbeeld oude golfkartonnen dozen aan elkaar lijmen tot lichte, sterke en unieke meubels. In de meeste gevallen berust upcycling op een logische denkfout: als het afvalproduct waardevoller is dan het product zelf kan je natuurlijk als winstbejagende producent beter meteen het product in kwestie fabriceren. Wel kunnen producten zo ontworpen worden dat hun afval direct in de ecosfeer (het biologische domein) kunnen worden opgenomen of dat het makkelijk kan worden gesplitst in onderdelen die je kan recyclen.
De meeste ideeën achter cradle-to-cradle zijn waardevol en ook goed te verwezenlijken. De meeste producten zijn zo uit te voeren dat ze makkelijk te recyclen zijn of in ieder geval biologisch afgebroken kunnen worden.
De bron van de meeste consumptiedrift: de zucht naar verandering Voortdurend wisselende modegrillen zijn de redding van de industrie. Omdat we nu eenmaal statusgevoelige apen zijn die verzot zijn op nieuwe dingen, zal dat voorlopig ook wel zo blijven. Als mensvriendelijke visionairen moeten we denk ik ook niet proberen onze soort haar apenstreken af te leren. We moeten leren mensen niet te beoordelen aan de hand van hun uiterlijk of hun protserige bezit, maar aan hun karakter, fantasie en ideeën. Kortom: hun persoonlijkheid.
Af en toe verandering om je heen werkt erg stimulerend op je brein. Het probleem is dat het heel moeilijk is bestaande producten een ander uiterlijk te geven. Waarom kan een rode auto niet blauw gespoten worden of kan er geen Japanse motor in een frivole Italiaanse carosserie? Waarom moet dat bankstel de deur uit alleen omdat de kleur hopeloos uit de mode is? Vroeger bestond er een hele industrie van stoffeerders en reparateurs. Nu is dat te duur geworden, maar waarom geen producten ontwikkelen die makkelijk van uiterlijk kunnen veranderen. Die frontjes voor mobiele telefoons vormen een begin. Hetzelfde kan natuurlijk ook voor kleding of, zeg, behang. Repareren kan makkelijker gemaakt worden door producten modulair uit te voeren en meer standaardisatie. Zo is er nu eindelijk één standaard voor opladers, een voortdurende bron van afval en hoge kosten voor de consument. Waarom geen programmeerbaar behang? Weten jullie nog meer manieren om meer sensatie met minder afval te bereiken?
De rellen in Tunesië zijn de zoveelste manifestatie van een fundamenteel probleem in de islamitische samenleving: legitimiteit. De koran en de hadith bieden naast familie maar één legitieme bron van politieke macht: vroomheid.
Sociale structuur van de islamitische samenleving
Binnen honderd jaar na de dood van religieus en politiek leider Mohammed liepen Arabische en later multi-etnische islamitische legers een groot gebied onder de voet van Zuid-Spanje tot Pakistan. Hoewel deze gebieden van oorsprong cultureel vrij sterk verschilden, bleek door de invloed van de Arabische taal en de islamitische cultuur en religie een sterke unificerende werking uit te gaan.
Vrijwel alle islamitische samenlevingen vertonen daardoor ongeveer dezelfde scores op de culturele dimensies van Hofstede: een zeer hoge score op onzekerheidsvermijding, een gemiddelde score op masculiniteit, een hoge score op collectivisme en zeer hoge machtsafstand.
Het islamitische geloof is vooral een groepsgebeuren.
Het gaat hier dus om autoritaire samenlevingen, strak geleid door een grote leider waarin door een verstikkende regeldruk en controle wordt gepoogd, de onzekerheid af te laten nemen. Langetermijnperspectief, recent toegevoegd door Hofstede, is in veel islamitische landen laag en daalde onder meer in Pakistan, verondersteld door de onderzoekers onder invloed van de sterke islamisering. Dit is ernstig: langetermijnperspectief is namelijk positief gecorreleerd met persoonlijke en economische ontwikkeling. Hoogontwikkelde landen als Nederland, China, Korea en Japan scoren zeer hoog op deze dimensie.
Geografie en economie falen als verklaring
De opvallende overeenkomst die de meeste islamitische landen cultureel gezien met elkaar vertonen, kan niet worden verklaard door geografische of economische factoren. Egypte, Irak, Bangladesh en Pakistan zijn landen waar de kerngebieden bestaan uit een geïrrigeerde riviervallei of rivierdelta. Er zijn woestijnlanden (Saoedi Arabië, Libië, Koeweit, Qatar), handelslanden (Tunesië, Bahrein, de Emiraten) en landen met veel landbouwgebied (Marokko, Algerije). De landen variëren van straatarm (Bangladesh, Egypte) tot relatief welvarend (Qatar, Koeweit, Maleisië).
Godsdienst en cultuur als voornaamste bepalende factor
We hebben eerder gezien dat een cultuur mede gegrondvest is op metafysische beginselen. Het is daarom moeilijk onderscheid te maken tussen religie en cultuur; mogelijk kan religie als onderdeel van de kernwaarden van een cultuur worden gezien. De islamitische wereld wordt verbonden door een gemeenschappelijke godsdienst die een zeer sterke invloed heeft op de cultuur en zich herhaaldelijk ook rechtstreeks met de cultuur bemoeit, zo worden op het eerste gezicht triviale culturele elementen als muziek, voeding, vrijetijdsbesteding en de wijze van kleden streng gereglementeerd door het soennisme en sji’isme. Het is dus redelijk te veronderstellen dat deze godsdiensten primair bepalend zijn voor de sociale en maatschappelijke structuur.
Kernelement: godsdienst
Een islamiet identificeert zich meestal eerst en vooral als “moslim”. Hoewel islamieten hier doorgaans ieder iets anders onder verstaan, is het belangrijkste dat iemand zich in het openbaar identificeert als “moslim”. De plaats van de doop in het christendom wordt in het islamitische geloof ingenomen door een verklaring, afgelegd bij een groepje islamieten, dat er geen god bestaat dan Allah en dat Mohammed zijn profeet is: een publiek gebeuren dus.
Zowel koran als hadith stellen dat in conflicten waar ongelovigen bij betrokken zijn, een islamiet altijd de kant moet kiezen van een andere islamiet omdat een ongelovige de slechtste van alle schepsels is (hoewel elders in de koran staat dat een huichelaar nog erger is dan een ongelovige). Dit verklaart ook waarom veel islamieten, waaronder Osama bin Laden, de samenwerking tussen de al-Saoeds en de Amerikanen tegen Saddam Hussein van Irak zagen als een bewijs dat de al-Saoeds een ketters, ongelovig regime vormen dat omver geworpen moet worden. Ook al ging het in het geval van Saddam Hussein om een persoon die ook in de ogen van veel islamieten een misdadiger was.
Fundamentalistische islamieten zien het liefst één grote staat waarin alle islamieten verenigd zijn. Andere staatsvormen, zoals de Europese natiestaat, zijn uiteraard onaanvaardbaar want binnen de groep van islamieten mogen er geen groepen bestaan. Deze staat, het kalifaat, moet proberen de gehele wereld te onderwerpen. De “leider van de gelovigen”, de kalief, moet absoluut gehoorzaamd worden en als hij een heilige oorlog, een jihad, uitroept tegen de ongelovigen, moeten alle islamieten die in staat zijn om te vechten aan deze oproep gehoor geven. Als “de islam” aangevallen wordt, wat zoals we gezien hebben aan de cartoonrellen volgens islamieten al snel het geval is, bestaat er voor islamieten ook de religieuze plicht om terug te vechten, ook als er geen kalief is.
Kernelement: familie
Omdat rijkere mannen meerdere vrouwen kunnen trouwen, zijn families van de hogere standen in de islamitische wereld vaak zeer uitgebreid. Zo is de Saoedische koninklijke familie, de familie van de grondlegger van Saoedi-Arabië Abdul Aziz Ibn Saoed in aantal zo groot als de bevolking van een kleine stad: zevenduizend tot vijfentwintigduizend. Ibn Saoed (12876-1953) zelf heeft meer dan tweehonderd directe mannelijke nakomelingen (vrouwen worden niet geteld).
Arabische namen zijn doorgaans zeer lang omdat hierin alle voorouders worden opgesomd – vaak zeven generaties of meer. Voor een westerling lijken deze namen triviaal, maar voor een islamiet bieden familieverhoudingen een belangrijke methode om iemands status in te schatten. Zo hebben vaders gezag over zoons en oudere broers gezag over jongere. Het hoofd van de familie of clan wordt vaak ingeschakeld om conflicten met een andere familie op te lossen -bloedvetes zijn kostbaar en hebben de vervelende neiging, te escaleren en zich na eeuwen nog voort te zetten. Geen wonder dus dat de gemiddelde islamiet zijn best doet machtige mede-islamieten niet onnodig voor het hoofd te stoten, want dat betekent dat zij niet alleen die persoon, maar hun hele familie achter zich aan krijgen.
Iemand van een aanzienlijke familie (het mooiste is natuurlijk als je direct van Mohammed afstamt) heeft meer gezag dan de nakomeling van een pauper of bekeerling. Een familie kan aan status winnen door pelgrimstochten, een roemruchte voorvader, strategische allianties met andere families, heldendaden op het slagveld, religieuze bouwwerken, religieuze activiteiten en gastvrijheid.
De Libische dictator Muammar Gadaffi is minder gek dan veel mensen denken.
Ook rijkdom of een vete winnen geldt uiteraard als statusverhogend. De familie wordt te schande gemaakt als een familielid zich bekeert tot een ander geloof of een vrouwelijk familielid seksuele activiteiten heeft buiten het huwelijk. In dat geval moet het familielid gedood of uitgestoten worden om de kostbare eer van de familie te zuiveren.
Legitimiteitsprobleem
Er zijn dus in de islamitische wereld volgens een traditionele islamiet dus maar twee legitieme staatsvormen denkbaar. Een overkoepelende islamitische staat, het kalifaat (of een kleinere staat waarvan de leider beweert dat hij de kalief is zoals Marokko) heeft uiteraard de voorkeur.
Een alternatief is een staat die een grote familie vormt, zoals de vorstendommetjes op het Arabisch schiereiland die terecht als bedoeïnenstammen met een vlag worden aangeduid. In een familie is voor een islamiet altijd duidelijk wie er de baas is: de vader of oudste broer. Ook moet deze familie het meeste aanzien genieten, vandaar de vele protserige moskeeën. Ook deze staatjes moeten echter hecht op een islamitisch fundament rusten om hun geloofwaardigheid in de ogen van islamieten te behouden.
De Libische dictator Moeammar Gadaffi, niet zoals de al-Saoeds of de al-Thani’s van Qatar gezegend met een allesoverkoepelende familie, zag dit probleem in en bedacht daarom zijn unieke Derde Weg filosofie. Hierbij baseert hij zich voornamelijk op de koran en nauwelijks op de hadith. Dit geeft hem meer speelruimte. Iran blijft stabiel omdat de opperste religieuze autoriteiten ook het land besturen.
De derde oplossing is het seculariseren van het land, zoals dat in Syrië en tot voor kort in Irak en het Egypte van Nasser. Dit kan alleen door een felle retoriek tegen de “vijanden van de islam”, bijvoorbeeld Israël en de VS, te bezigen, want zo kan een beroep worden gedaan op de plicht voor islamieten om mede-islamieten te steunen tegen de ongelovige vijand. Met het sterker worden van de religieuze invloed verdwijnt deze optie. Op termijn ziet het er dus somber uit voor staten die deze weg kiezen, tenzij de secularisatie het wint. Wat dat betreft zijn de ontwikkelingen in Tunesië zeer interessant.
Volgens recent wetenschappelijk onderzoek groeien embryo’s misvormd op als gevolg van te lage zwaartekracht. Door ruimtevaarthaters wordt dit dan ook dankbaar aangegrepen om ruimtekolonisatie als “onmogelijk” te betitelen. Is die conclusie wel terecht?
Het onderzoek
Ontwikkelingsbiologe Tamara Franz-Odendaal en haar promotiestudente Sara Edsall, beiden werkzaam aan de Mount Saint Vincent University in Halifax, Canada verrichtten experimenten waarin werd onderzocht wat de gevolgen van microzwaartekracht op de ontwikkeling van embryo’s van de zebravis waren. In het experiment werden de embryo’s tussen de 10-14 en 12-96 uur na bevruchting in een draaiende bioreactor blootgesteld aan microzwaartekracht.
Een grote, langzaam ronddraaiende ruimtekolonie lijkt in veel opzichten, ook wat zwaartekracht betreft, op de aarde.
Uit het onderzoek bleek dat de zebravisjes, eenmaal volwassen geworden, schedeldefecten vertoonden. Ze veronderstelt dat de defecten zich elke generatie zullen ophopen – een interessant Lamarckiaans standpunt – en dat daardoor in volgende generaties de defecten zich zullen ontwikkelen tot pathogene grootte.
Ook in andere onderzoeken zijn verstoringen in vruchtbaarheid (degeneratie van de eierstokken bij vrouwelijke muizen) en de embryonale ontwikkeling (ook zebravissen; de vissen stierven twee weken daarna) als gevolg van microzwaartekracht gevonden. Japans onderzoek in de ruimte wees echter uit dat de Japanse medakavis wel degelijk in staat is zich onder gewichtloze omstandigheden voort te planten. De genetische diversiteit bij vissen is enorm (in feite zijn amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren alle vissen) dus de vraag is in hoeverre je dit onderzoek mag generaliseren, maar zeker is wel dat microzwaartekracht gevolgen heeft op de embryonale ontwikkeling en vruchtbaarheid.
Implicaties voor ruimtekolonisatie
Willen we een permanente aanwezigheid van de mens op plaatsen buiten de aarde, dan is het noodzakelijk om kinderen geboren te laten worden in de ruimte. In principe is er ver verwijderd van zwaartekrachtsbronnen (zoals in de interplanetaire ruimte) nauwelijks of geen zwaartekracht. Echter: kunstmatige zwaartekracht is wel op te wekken.
Kunstmatige zwaartekracht
Volgens Einsteins algemene relativiteitstheorie is het onmogelijk door een experiment onderscheid te maken tussen een versnellend inertiaalframe en zwaartekracht. Tot op heden zijn (zelfs na meting met de meest gevoelige meetapparatuur) geen metingen bekend waarvan de uitkomst in strijd is met de speciale of algemene relativiteitstheorie. Met andere woorden: er is geen verschil te merken tussen door versnelling opgewekte g-krachten en door veel massa veroorzaakte g-krachten.
Dat betekent, dat microzwaartekracht niet het probleem is dat het lijkt. Laat een ruimteschip of ruimtekolonie bijvoorbeeld langzaam om zijn as draaien en de bewoners worden door de middelpuntvliedende pseudokracht tegen de wand gedrukt. Voor een ruimtekoloniste (en het embryo in haar buik) zal het voelen alsof zij op de aarde staat. Wel kunnen zwangere vrouwen waarschijnlijk beter niet te lang blootgesteld worden aan lage g-krachten.
Het is nog steeds niet zeker of de aardachtige exoplaneet Gliese 581 g wel bestaat, maar dat heeft astronomen, die over het algemeen dol zijn op science fiction, er uiteraard niet van weerhouden om te speculeren hoe de hypothetische planeet twintig lichtjaar ver er uit zou zien: als een kosmische oogbal.
Gliese 581 zelf is een rode dwergster. Dat betekent dat deze ster veel minder licht geeft dan de zon en dus dat bewoonbare planeten veel dichter bij de ster moeten staan dan de aarde bij de zon, in het geval van Gliese 581 g 22 miljoen kilometer (ter vergelijking: de aarde staat op 150 miljoen kilometer van de zon).
Oogbal aarde. Een ronde oceaan omgeven door dikke ijsmuren. Misschien ziet Gliese 581g er zo uit.
In het eerste scenario gaat astronoom/meteoroloog Raymond Pierrehumbert van de universiteit van Chicago uit van een stikstofatmosfeer zonder kooldioxide. In dit geval zal het ijs op het warmste punt smelten en kan zich eenvoudig leven ontwikkelen in de ondergrond.
Uit zijn berekeningen voor het tweede scenario volgt dat als de atmosfeer van Gliese 581g voor twintig procent uit het broeikasgas kooldioxide bestaat, de planeet voor het grootste deel uit ijs zal bestaan met een grote ronde oceaan met een doorsnede van ongeveer een kwart planeetomtrek recht tegenover de zon. Kortom: een oogbol met een blauwe iris.De odeaan strekt zich onder de ijskap die de rest van de planeet overdekt, uit over de rest van de planeet.
Intelligente wezens die een eiland in deze oceaan bewonen zullen hun oceaan waarschijnlijk als het centrum van het universum beschouwen. Immers: hun wereld wordt afgesloten door enorme ijsmuren waarachter onherbergzame duistere ijsvlakten schuilgaan. Ongeveer zoals de Flat Earth Society de aarde ziet.
Uiteraard kan de planeet zich ook ontwikkelen tot een super-Venus. Dit is het geval bij grote hoeveelheden CO2. In dat geval zou het broeikaseffect totaal uit de hand lopen en zou de planeet, net als bij Venus gebeurd is, droogkoken.
Het Pleistoceen, de periode van ijstijden, begon ongeveer twee miljoen jaar geleden. Rond die tijd vond er maar één echt belangrijke geologische verandering plaats: de landbrug tussen Noord- en Zuid-Amerika werd gesloten. Als gevolg hiervan veranderde het patroon van oceaanstromen radicaal. Zo werd de Golfstroom veel sterker en werden de Caraïbische Zee en de Stille Oceaan van elkaar gescheiden. Aan- en uitschakelen van zeestromen zet dus ijstijden in gang. En wat dat betreft is er vervelend nieuws…
De vorming van de landbrug tussen Zuid- en Noord-Amerika betekende uiteindelijk het uitsterven van de schrikvogel.
De landbrug vormt zich
De flora en fauna in Zuid-Amerika week voor tientallen miljoenen jaren (net als die van Australië) sterk af van die van de rest van de wereld. Drie meter grote lopende schrikvogels beheersten het land.
Buideldieren kwamen veel voor en niet voor niets is er een apart florarijk (Neotropis) voor de unieke diersoorten en vegetatie in Zuid-Amerika, denk aan cactusachtigen. Een groot deel van onze landbouwgewassen, denk aan aardappels, maïs, cacao en tomaten, komt uit Neotropis.
Toen, enkele miljoenen jaren geleden, stierven de unieke Zuid-Amerikaanse diersoorten zoals de reuzenluiaard voor een groot deel uit. Ze werden vervangen door de uit Noord-Amerika afkomstige lama’s en alpaca’s.
De reden: de vorming van de landbrug tussen Noord- en Zuid-Amerika. De schrikvogels stierven geheel uit toen Noord-Amerikaanse katachtigen en andere rovers korte metten maakten met hun prooien. Ook met de meeste van deze prooidieren, zoals het reuzengordeldier Glyptodon en bijna alle buideldieren liep het slecht af. De opossum, de Noord-Amerikaanse buidelrat, slaagde er als een van de zeer weinige Zuid-Amerikaanse buideldiersoorten in te overleven en zelfs naar Noord-Amerika over te steken.
Ook veel tropische Zuid-Amerikaanse vogelsoorten, plantensoorten en apen maakten de oversteek. Vandaar dat Mexico en Centraal-Amerika, alhoewel ze geologisch bij Noord-Amerika horen, door de grote overeenkomst in soorten toch bij Neotropis worden gerekend.
De woestijngordel in het zuiden van de Verenigde Staten en het noorden van Mexico vormt een effectieve barrière voor de meeste soorten, waardoor er een duidleijek scheidslijn tussen de holarctische en neotropische flora en fauna bleef bestaan.
Tijdens de laatste ijstijd was het beige gedeelte bedekt met ijs. Het roze gedeelte was onherbergzame toendra, marineblauw is poolwoestijn. Alleen Spanje, Iralië en Griekenland waren leefbaar. Kortom: vergeet die opwarming, een ijstijd is veel vervelender.
Tijdperk van ijstijden
De gevolgen waren groter dan alleen op planten en dieren. Het eerdere circulatiepatroon, waarbij een sterke zeestroom tussen Noord- en Zuid- Amerika vloeide, werd compleet verstoord. Waar eerst de Pacifische Oceaan het water voor de Golfstroom leverde werd dit nu de Caraïbische Zee. Als gevolg hiervan werd deze zeestroming veel zwakker en instabieler. Door de zwakkere toevoer van warm, zout water kon de Noordelijke IJszee dichtvriezen en begon het Pleistoceen, het tijdperk van de ijstijden (geologen noemen het Pleistoceen zelf een ijstijd en de perioden in het Pleistoceen dat er een grote ijskap lag, glacialen). Volgens veel geologen leven we nu in het Holoceen maar in feite is dit onzin. Wat geologen het Holoceen noemen is in feite een interglaciaal (onderbreking van de ijstijd) van het Pleistoceen en we zijn in feite al over tijd…
Tijdens een glaciaal wordt half Europa en een groot deel van Noord-Amerika bedekt met een honderden meters dikke ijslaag. De gletsjers reikten tot Nederland. Een nieuwe ijstijd betekent dat bijna heel Europa, geheel Canada, een groot deel van de VS en China en heel Rusland onbewoonbaar worden. Naar het zuiden kunnen we niet, want ook de Sahara wordt groter. We kunnen er dus maar beter snel achter komen wat glacialen veroorzaakt…
De grote schakelaar
Klimatologen vliegen elkaar nog steeds in de haren over de vraag wat werkelijk glacialen veroorzaakt. Iets moet er voor zorgen dat een groot deel van het noordelijk halfrond gedurende vele tienduizenden jaren bedekt werd met een enorme ijskap en iets anders moet vervolgens deze laten smelten. Een geliefde theorie was tot voor kort de Milankoviç cyclus: door afwijkingen in de baan van de aarde zou het delicate patroon van zee- en luchtstromen een schop hebben gekregen waardoor de afkoeling of opwarming in gang werd gezet. Uiteraard wordt ook het broeikaseffect als oorzaak uit de kast gehaald.
De laatste jaren worden steeds meer problemen met deze theorie gevonden. De veranderingen in zonnestraling zijn in feite te klein om te verklaren hoe de enorme ijsmassa’s zich hebben kunnen vormen of just worden afgebroken. Duidelijk is in ieder geval dat een verandering in het circulatiepatroon van de enorme zeestromen een centrale rol speelt. Komt bijvoorbeeld de Golfstroom stil te liggen zoals tijdens het laatste glaciaal, dan kunnen we maar beter een dikke bontjas kopen. Volgens sommige onderzoekers versterken we nu de feedbackloop: door de opwarming smelten de Groenlandse ijskappen waardoor de Golfstroom wordt stilgelegd. De grote Siberische rivieren en het smeltende ijs laten het zoutgehalte in de Noordelijke IJszee dalen. De temperatuur daalt en de hele IJszee vriest weer dicht. De lage temperaturen in Europa tijdens koudere perioden in het verleden zouden hier een gevolg van zijn. De koude in december lag overigens aan een ander luchtcirculatiepatroon. Anno nu groeit overigens de scepsis.
Wie wil weten wat een plotseling invallend glaciaal betekent, kan ondertussen onderstaande documentaire bekijken.
Er zijn al meerdere ruimtestations gebouwd: Skylab, Mir en nu het internationale ruimtestation ISS. Al deze ruimtestations werden bevoorraad vanaf en bevonden zich in een omloopbaan om de aarde. Er zijn interessantere plekken voor ruimtestations: de Lagrangepunten. En de ruimte is letterlijk onbegrensd. Een overzicht van voor- en nadelen van het koloniseren van outer space.
De Lagrangepunten rond bijvoorbeeld de aarde. Het L1 punt ligt tussen de aarde en de zon. OP het L2 punt is de aantrekkingskracht van aarde en zon even groot. L4 en L5 zijn plekken waar ruimtepuin zich ophoopt.
In plaats van een bestaand hemellichaam te kiezen kunnen ruimtekolonisten hun eigen kolonie zwevend in de ruimte bouwen. Dat heeft verschillende voordelen.
De plaats is vrij te kiezen.
Ook is de kolonie makkelijk te verplaatsen als daar reden voor is.
Het kost (afgezien van de omloopbaan van het ruimtestation bereiken) weinig brandstof om van of naar een ruimtestation te reizen, omdat dit nauwelijks zwaartekracht bezit.
De zwaartekracht is vrijwel nul, wat ideaal is om bepaalde gevoelige kristallisatieprocessen en andere microzwaartekrachtstechnieken uit te kunnen voeren. Gevaarlijke experimenten en productieprocessen zijn in de lege ruimte aanmerkelijk veiliger uit te voeren dan op aarde.
Vooral de Lagrangepunten zijn interessant. Dit zijn punten waar de zwaartekracht objecten in evenwicht houdt.
Nadeel is zoals overal in de interplanetaire ruimte dat er geen bescherming is tegen meteorieten, zonnewind, zonnestormen, kosmische straling en dat grondstoffen van miljoenen kilometers afstand moeten worden gehaald.
Voor een langer verblijf moeten ruimtestations dan ook goed worden afgeschermd tegen kosmische straling en (micro) meteorieten.
Lagrangepunten factsheet
Grootte: wiskundig punt (in de praktijk duizenden kilometers)
Zwaartekracht: 0
Atmosfeer: geen; zonnewind
Temperatuur: duizenden graden (vlakbij zon) tot enkele graden boven het absolute nulpunt (Oortwolk en Kuipergordel)
Pluspunten: nabijhejd aarde, lage zwaartekracht, vacuüm, constructievrijheid, asteroïden
Gevaren: kosmische straling, meteorieten, grote temperatuursverschillen
De omgeving
Elk hemellichaam dat rond een ander hemellichaam draait kent vijf Lagrangepunten: punten waar de zwaartekracht van bijvoorbeeld aarde en zon elkaar opheffen. Punt L1 is het punt tussen aarde en zon waar de aantrekkkingskracht van aarde en zon elkaar in evenwicht houden. L2 is het punt achter de aarde waar de zwaartekracht van zon en aarde even sterk is. Hier zal de NASA-ruimtetelescoop James Webb komen te hangen. L3 ligt precies tegenover de aarde, de plek dus waar de aarde zich een half jaar geleden bevond.
Als de aardscheerder Eros (34 x 11 x 11 km) op aarde terecht komt, is het einde oefening. We kunnen deze lastige ruimteaardappel beter uithollen en ombouwen tot knusse ruimtekolonie.
L4 en L5 liggen eveneens op de omloopbaan van de aarde rond de zon (op een zesde omloopbaan voor en na de aarde). Dit zijn punten waar zich ruimtepuin ophoopt: in het geval van de aarde ruimtestof. Jupiter en Neptunus, bijvoorbeeld, houden er indrukwekkende asteroïdenverzamelingen in hun L4 en L5 punten op na. Alleen de L4 en L5 punten zijn stabiel: materie in de omloopbaan van de aarde wordt er naar toe getrokken. Een ruimtestation hier blijft in principe tot het einde van het zonnestelsel hangen. De andere Lagrangepunten zijn instabiel en vereisen wel voortdurende, minieme bijsturing, alhoewel een quasiperiodieke, sikkelvormige halo omloopbaan in de buurt van een Lagrangepunt mogelijk is.
Een ruimtestation kan ook in een baan om een hemellichaam draaien of zelfstandig rond de zon draaien. Alle drie ruimtestations die ooit gebouwd zijn draaiden (ISS draait nog steeds) in een omloopbaan om de aarde op enkele honderden kilometers hoogte. Hier beschermt het aardmagnetisch veld de astronauten nog.
Hoe kom je er?
De Lagrangepunten rond de aarde liggen binnen het bereik van bestaande raketten. De punten voor en achter de aarde zijn binnen enkele dagen te bereiken, de punten op een zesde omloopbaan afstand van de aarde in enkele maanden. Het L3 punt vergt een langere reis. De L3, L4 en L5 punten vragen vanaf de aarde weinig brandstof om te bereiken omdat ze zich in de omloopbaan van de aarde bevinden.
Hoe bewoonbaar zijn de Lagrangepunten?
Een ruimtekolonie volgens NASA. De enorme ramen zorgen voor zonlicht.
Een ruimtepak onder druk, bescherming tegen de felle zonnewind en kosmische straling zijn absoluut vereiste. Zonder ruimtepak houdt een mens het ongeveer een minuut uit in de ruimte. Een ruimtebasis zal voorzien moeten zijn van een stevige beschermlaag om kosmische straling en micrometeorieten af te weren. Grotere meteorietfragmenten moeten door bijvoorbeeld een laserafweersysteem op tijd worden afgeweerd. Een betrouwbaarder, maar duurder alternatief is een metersdikke beschermlaag van waterijs. Om kunstmatige zwaartekracht op te wekken zal het ruimtestation moeten roteren. Dit voorkomt dat de bewoners zullen gaan lijden aan botontkalking en spierdystrofie.
Wat zijn de voordelen ?
Voor industriële productie zijn de Lagrangepunten ideaal: lage zwaartekracht, vacuüm en geen klagende omwonenden. Ook voor mensenschuwen, onwettige activiteiten en sektes is deze locatie ideaal. Met grote zonnepanelen is in principe bijna oneindig veel energie op te wekken. Bij sommige ontwerpen wordt energie opgewekt uit elektrisch geladen deeltjes uit de zonnewind.
Gevaren op de Lagrangepunten
De ruimte kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. Zelfs het L2-punt achter de aarde is te ver om de zon helemaal af te dekken, dus zonnewind en zonnestormen zijn een probleem. Ruimtestations op enkele honderden kilometers hoogte boven de aarde worden nog beschermd door het aardmagnetisch veld. Micrometeorieten hebben een grotere bewegingsenergie dan kogels. Kent je ruimtepak of ruimtestation een lek en kan je dat niet dichten, dan ben je ten dode opgeschreven.
Hoe zou een kolonie in de buurt van de Lagrangepunten er uit zien?
De lanceerkosten vanaf de aarde zijn zeer hoog. Het goedkoopste is daarom om zoveel mogelijk gebruik te maken van materiaal van naburige asteroïden, zoals de gevaarlijke aardscheerders: asteroiden met een onregelmatige baan die de aarde kunnen treffen. Sommige astronomen hebben voorgesteld om een complete asteroïde (de aardscheerder Eros zou erg geschikt zijn) uit te hollen, vol te pompen met lucht en tot ruimtestation om te bouwen. Om voldoende kosmische straling tegen te houden moeten de wanden van de ruimtebasis enkele meters dik zijn (of de basis ondergronds worden aangelegd). De ruimtebasis moet langzaam rondwentelen zodat de bewoners door de middelpuntvliedende kracht tegen de buitenwand worden gedrukt.
Hoe zijn de Lagrangepunten tot leefbare wereld om te bouwen?
De enige praktische oplossing is een ruimtestation te bouwen en dat volpompen met een adembare atmosfeer. Er is geen lichaam met voldoende zwaartekracht om ook maar enige atmosfeer vast te houden.
De zeer fantasierijke SF-schrijver Larry Niven schreef zijn beroemde Ringwereldromans over een enorme ring, op de omloopbaan van de aarde bijvoorbeeld, gebouwd door een ras van aliens, die ronddraaide, een kunstmatige zwaartekracht opwekte en zo de lucht tegen hoge opstaande muren drukte. We kennen op dit moment geen materiaal dat sterk genoeg is om de krachten die daar voor nodig zijn te weerstaan. Ook is er in het hele zonnestelsel onvoldoende materiaal, of we moeten Jupiter en een deel van de zon uit elkaar slopen. Sorry, Larry.
Jammer. De bewoonbare oppervlakte zou wel enorm zijn, bij een breedte van 20.000 km gelijk aan tien biljard keer Nederland (dat is een één met zestien nullen er achter).
Zo zou Ringwereld er uit zien: een ring die de hele omloopbaan van de aarde omspant, miljarden keer de oppervlakte van de aarde.
