Michio Kaku: geliefd door sommigen, zoals ik, hartgrondig gehaat door anderen, zoals mijn vriendin. Dus na enig meningsverschil nu toch Dr. Yoda himself, met een handzaam instructiefilmpje hoe je van een saai, doorsnee zonnestelsel een coole Dysonschil maakt.
Een Dysonschil is een kunstmatige bolschil rond een zon, doorgaans in de Goldilockzone waar vloeibaar water kan bestaan. Kleed deze aan met water, bergen en een artistiek landschapje en de eerstkomende paar miljoen jaar kom je geen ruimte tekort. Wel moet de schil uit losse elementen bestaan.
Een Dysonschil verveelvoudigt de hoeveelheid bewoonbaar oppervlak in een planetenstelsel enorm. Alleen heb je er astronomisch veel materiaal voor nodig. Een planeet ter grootte van Venus uit elkaar slopen zou dus handig zijn.
Naast onze bekende maan, en honderden kunstmanen, blijkt de aarde nog een tweede natuurlijke satelliet te hebben, maakte de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA juni 2016 bekend. Het rotsblok, met de poëtische naam 2016 HO3, is tussen de 36 en 91 meter in doorsnede en bevindt zich honderd maal verder van de de aarde dan de maan. Dat is ook de reden dat er zo weinig bekend is van onder meer de doorsnede.
De NASA-astronomen ontdekten â€2016 HO3†op 27 april met de Pan-STARRS 1 telescoop op Haleakala, Hawaii.
Technisch gesproken is het rotsblok geen echte maan, maar een quasimaan. Het deelt de omloopbaan van de aarde met het aarde-maan systeem, maar beschrijft net als de vergelijkbare planetoïde Cruithne een grillige baan. Al is de baan van de nieuwe maan cirkelvormig. Uit berekeningen blijkt dat het maantje de aarde reeds meer dan een eeuw vergezelt en dat de komende eeuwen ook zal blijven doen. Tenzij ruimtemijnbouwers het bizarre object gaan ontginnen dan, want met zijn stabiele ligging is het een interessant doel voor zowel mijnbouwers als kolonisten. Het ligt buiten de zwaartekrachtsput van het aarde-maanstelsel, waardoor het erg geschikt is als overlaadstation.
De ontdekte asteroïde blijft op veilige afstand. Bron: ESA
Zelfs licht doet er meer dan vier jaar over om vanaf ons zonnestelsel, het dichtstbijzijnde planetenstelsel te bereiken. Er is letterlijke een astronomische hoeveelheid brandstof nodig om de lichtsnelheid te benaderen. Toch is er een uitweg. Wat als het ruimteschip zo groot als een postzegel is en het schip niet wordt voortgestuwd met brandstof, maar door middel van lasers, die zich in een baan rond de zon bevinden?
De aan een rolstoel gekluisterde natuurkundige Stephen Hawking en de Russische miljardair Yuri Milner denken dat dit mogelijk is. De natuurkunde erachter is simpel. Een grote hoeveelheid lasers concentreert hun licht op het lichtzeil van een scheepje van enkele grammen. Het lichtzeil is ongeveer drie meter in doorsnede, waardoor het veel licht kan opvangen. Licht heeft weliswaar geen massa, maar wel impuls. Als het laserlicht tegen het lichtzeil weerkaatst, draagt het deze impuls over. De stralingsdruk die hieruit volgt is weliswaar heel klein, maar blijft aanhouden. Het gevolg is dat na maanden of meer aanhoudend voortgestuwd te zijn met lasers, er snelheden van 20 procent van de lichtsnelheid bereikt kunnen worden. Daardoor hoeven de ruimtescheepjes, die zo groot als een postzegel zijn, geen brandstof mee te nemen en is vrijwel alle massa nuttige lading.
De ruimtescheepjes worden voorzien van camera’s, chips en GPS, althans: de kosmische variant van GPS.
Astrofysici vermoeden dat Alpha Centauri, een stelsel van drie sterren, wel eens aardachtige planeten kan huisvesten. Dit zou dan de eerste planeet buiten het zonnestelsel zijn, waar de mens heen zou kunnen reizen. Dit moet dan wel met snelheden in de buurt van de lichtsnelheid. Met het snelste conventionele ruimteschip duurt de reis naar Alpha Centauri rond de 30.000 jaar. Vermoedelijk zullen toekomstige sterrenvaarders daarom geen mensen zijn, maar programma’s in een computerbrein, die geen zwaar life support systeem nodig hebben.
Kunnen we dan toch op weg naar de sterren? Bron: Breakthrough Projects
De maan is de dichtstbijzijnde buitenaardse wereld. Erg gastvrij is de maan niet: dagen van 29 aarddagen, dodelijke straling en van 110 graden overdag tot in sommige kraters op de zuidpool -238 graden, dat is maar 36 kelvin boven het absolute nulpunt. Toch zijn er serieuze plannen om de maan te gaan koloniseren. Hoe zou het zijn om te leven op de maan?
Leven op de maan betekent buiten de ruimtebasis voortdurend een ruimtepak dragen. Omdat wij niet zijn aangepast voor het dag-nachtritme van de maan, moet kunstlicht en beschaduwing de oplossing bieden. Er is een groot tekort aan water en stikstof: de voorraden in kraters als Shackleton zijn maar beperkt. Ook de zwaartekracht is te laag om botontkalking en andere low-gravity ziekten te voorkomen. Kolonisten op de maan zullen dus de nacht in een kunstmatige-zwaartekrachtslinger door moeten brengen.
Een van de vele ontwerpen voor een maanbasis. Bron NASA
De laatste tijd is er veel rumoer over een nieuwe voortstuwingstechniek, die de verouderde en gevaarlijke chemische brandstofraketten zou kunnen vervangen: fotonische voortstuwing. Dit filmpje legt het principe uit.
In 1969 beslisten de Verenigde Staten de ruimterace met de Sovjet-Unie definitief door als eerste land op aarde een mens op de maan te laten landen. Hierna zakte het ruimtevaartprogramma van de Amerikanen in elkaar en werden er bijna 200 miljard dollar weggegooid aan de Space Shuttle. Maar wat als de Sovjets als eerste op de maan waren geland?
Er zijn goede redenen om aan te nemen dat, getuige de winnaarsmentaliteit van de Amerikanen, de ruimterace nog enkele jaren in volle hevigheid was doorgegaan en de eerste mensen op Mars rond hadden gelopen. Wat denken jullie?
Wat als de Sovjets als eerste op de maan waren geland? – alternatehistory.com
Het zonnestelsel telt honderdduizenden asteroïden of juister: planetoïden, met een doorsnede van een kilometer of meer. Als deze uitgehold worden en langzaam om hun as gaan draaien, vormen ze een ruimte-eiland met kunstmatige zwaartekracht. dat goed beschermd is tegen kosmische straling. Wel moet je dan voor water, adembare lucht en een lichtbron zorgen, maar in principe zijn we hier al nu toe in staat.
Het idee om asteroïden uit te hollen is al bijna honderd jaar oud. Een goede kandidaat zou de planetoïde 433 Eros zijn. Deze ‘ruimte-aardappel’ is ongeveer 30 km lang en 10 km in doorsnede. Door Eros uit te hollen, ontstaat een woonoppervlakte van om en nabij de 3000 vierkante kilometer. Dat is ongeveer de oppervlakte van een klein land als Luxemburg. En dan is er natuurlijk nog de inhoud van de planetoïde, waar nog veel meer ruimtekolonies van zijn te bouwen.
Een andere populaire vorm voor hypothetische ruimtekolonies is de torus (donut). Bron: NASA
Het gesteente van de maan lijkt chemisch sterk op dat van de aardmantel. Klaarblijkelijk zijn de aarde en de maan tegelijk ontstaan. De theorie met de beste papieren stelt dat een protoplaneet ter grootte van Mars op de proto-aarde is gebotst en dat uit het weggeslingerde puin de maan is ontstaan.
In deze documentaire een verdere uitwerking van deze hypothese. En: hoe had het leven op aarde zich ontwikkeld als deze botsing nooit plaats had gevonden?
Een boeiende vraag. Zou de zeldzame gebeurtenis die leidde tot het ontstaan van de maan, verklaren waarom we alleen lijken te zijn in de wijde omtrek? Zorgde de maan er voor dat het leven kon ontsnappen uit de oceaan?
De proto-aarde en Theia, in de allesverwoestende inslag die leidde tot het ontstaan van de aarde en maan die we nu kennen. Bron: Wikimedia Commons
Nu de vuurpijlen en draaizonnen de hemel in schieten, een kleine bijdrage aan het feestgedruis.
Wat als de aarde wordt geraakt door een vernietigende meteorenzwerm? Discovery Channel maakte deze korte video.
Maar wat als een complete ster ontploft? Hieronder niet een, maar liefst elf exploderende sterren. Supernova’s treden alleen op bij sterren met minimaal enkele zonsmassa’s, dus de zon is veilig.
Ook op aarde zijn er grote voetzoekers ontwikkeld. De grootste explosie ooit was die van de waterstofbom Tsar Bomba door de Sovjets op Nova Zembla.
Dit sterrenstelsel lijkt te exploderen door extreme stervorming.
In een nieuwe wet, aangenomen door het Amerikaanse Congres en ondertekend door president Obama, hebben Amerikaanse burgers het recht gekregen om hulpbronnen van asteroïden en andere hemellichamen in bezit te nemen. Wat zijn de gevolgen?
Ruimteverdrag
Het Ruimteverdrag, ondertekend door alle ruimtevarende landen waaronder de Verenigde Staten, verbiedt aan staten om bijvoorbeeld de Martiaanse vulkaan Olympus Mons en omstreken uit te roepen tot het Département Extraterrestre Mont Olympique. Evenzo verboden is het vestigen van militaire ruimtebases, het bouwen van Death Stars en soortgelijk massavernietigend wapentuig en het hinderen van vreedzame activiteiten van anderen. Het is ook verboden om buitenaardse hemellichamen te besmetten met aardse ziektekiemen. Staten dragen de verantwoordelijkheid voor hun onderdanen.
U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act
Er is, stellen de Amerikanen, echter een ontsnappingsroute. Nergens in het verdrag wordt gerept over de plichten van personen en rechtspersonen, zoals multinationals. En wat niet verboden is, is toegestaan. Dus, in de ogen van de Amerikanen, is space de ‘final frontier’. De nieuwe wet U.S. Commercial Space Launch Competitiveness Act, die nu door het Congres is aangenomen, legaliseert dat. Deze verschaft onderdanen van de Verengde Staten het recht, om asteroïden (in het Nederlands planetoïden genaamd) te exploiteren voor waardevolle materialen, zoals water, zeldzame metalen en organische verbindingen. Ook verbiedt de wet de Amerikaanse overheid, Amerikaanse ruimtepioniers in de weg te lopen.
Weliswaar erkent de wettekst het Ruimteverdrag, maar de Amerikaanse jurisdictie (rechtsgebied) wordt uitgebreid naar de ruimte. Een gevaarlijke ontwikkeling; zie later.
Much ado about nothing?
Niet bepaald; dit is van enorm belang. De rest van het zonnestelsel bevat duizenden malen meer massa dan de aarde. Vooral interessant zijn de planetoïden. Op zich hebben deze weliswaar een minuscule massa, alle planetoïden samen bevatten maar 4% van de massa van de maan. Wat planetoïden enorm interessant maakt, is dat hun oppervlak erg groot is en sommige planetoïden, zoals 16 Psyche met rond de 160 km doorsnede, uit 90% puur metaal (voornamelijk ijzer-nikkel, met andere metalen, zoals goud en platina bijgemengd) bestaan. Dit komt overeen met een waarde (bij huidige marktprijzen) van triljoenen dollars. IJzer en nikkel vormen een goed bouwmateriaal in de ruimte; de zeldzame metalen als iridium, goud en rhenium zijn per kilo zo waardevol dat ze interessant zijn om naar de aarde te transporteren. We kennen de samenstelling van asteroïden in grote lijnen, omdat er talloze meteorieten op aarde inslaan. Metaalmeteorieten geven een goede indruk van de samenstelling van metaalplanetoïden, als de eerder genoemde Psyche.
Economisch nut
Misschien nog wel aantrekkelijker zijn ruimterotsen die voor een deel uit water bestaan. Water en organische verbindingen geven namelijk de mogelijkheid om er een ruimtebasis mee te onderhouden en zo menselijke bewoning.
Met deze bouwmaterialen kunnen zonnepanelen worden gebouwd. Zonnepanelen worden continu beschenen. Ook is er geen atmosfeer, die zonlicht absorbeert. Het resultaat is, dat zonnepanelen in de ruimte rond de aarde zo’n zes keer meer opbrengen dan een vergelijkbaar zonnepaneel in een tropische woestijn op aarde. Deze energie kan naar de aarde worden gestraald, maar het is veel slimmer om energieslurpende processen naar de ruimte te verplaatsen. Bij het maken van een moderne chip, bijvoorbeeld, worden tientallen megajoules aan energie (vele kilowatturen) verbruikt. Omdat chips licht zijn en per kilogram erg waardevol, is het erg interessant om ze in een baan om de aarde te fabriceren en dan daarna terug te sturen.
Politieke gevolgen
Als er waardevolle bezittingen de ruimte in worden gestuurd, is het een kwestie van tijd voor criminelen en bendes volgen. Erg lang zal het daarom niet duren, voor de eerste Amerikaanse mariniers of gevechtsrobots worden gelanceerd. Andere landen zoals Rusland en China, die zich niet de kaas van het brood willen laten eten, zullen dan volgen. Er dreigt dus een nieuwe wapenwedloop, deze keer boven ons hoofd. Dat heeft uitermate vervelende gevolgen. We zitten hier op aarde namelijk in een diepe zwaartekrachtsput. Als een oorlogvoerende partij bijvoorbeeld besluit om een welgemikte planetoïde van, zeg, een kilometer doorsnede op de hoofdstad van de gehate vijand te laten neerstorten, is het einde oefening voor die stad. Of wat dat betreft: voor een land als Duitsland. En, door de enorme stofwolken, voor de rest van de wereld.
De VN de ruimte buiten de aarde laten besturen, zou veel vervelende problemen oplossen.
Hoe lossen we dit op?
Om escalatie te voorkomen zal er een internationaal instituut moeten komen, bijvoorbeeld een bureau van de VN, dat ruimteactiviteiten beheert. Hierbij zal de gehele mensheid mee moeten kunnen delen. Als één machtige staat, laat staan multinational, de ruimte voor zich alleen opeist, is het zaad van tirannie gezaaid.
