Magnetron maakt ruimtevaart meer dan tien keer zo goedkoop

Share Button

Zou je raketten kunnen lanceren met microgolven? Ja, blijkt uit een experiment. Er kan zo veel meer nuttige lading mee. Ook de investeringen zijn minimaal.

Enorme vuurpijlen
Al onze raketten op dit moment zijn technisch gesproken in feite grote vuurpijlen. Het principe van de chemische raket is simpel. Twee chemicaliën (bijvoorbeeld waterstof en zuurstof) worden met elkaar gemengd en ontbranden explosief. Door de hete, naar beneden gerichte gasstraal wordt de raket naar boven gestuwd.
De nadelen zijn duidelijk. In feite zit je op een grote chemische bom, die gecontroleerd ontploft. Er hoeft maar weinig mis te gaan (en dat gebeurt dan ook geregeld) en de raket – met lading en inzittenden – gaat in vlammen op. Ook moet je een groot deel van de brandstof meeslepen naar boven om extra stuwkracht te leveren. Het gevolg: maar ongeveer drie procent van de totale massa van de raket is nuttige lading.

Alternatieven gevaarlijk of duur
Uiteraard is nagedacht over alternatieve systemen. De ruimtelift bijvoorbeeld: een tienduizenden kilometer lange kabel van koolstofnanovezels (het enige materiaal dat sterk genoeg is) waarlangs een liftcabine omhoog klimt. Als de kabel er eenmaal hangt, is vervoer spotgoedkoop: elke joule energie wordt in het naar boven hevelen van de vracht gestopt. Helaas vraagt dit zeer hoge investeringen en hebben we nog geen koolstofnanovezels die lang genoeg zijn om er die kabel van te bouwen. Atoomraketten leveren ook veel stuwkracht en zijn vrij goedkoop te bouwen, maar zijn omstreden en gevaarlijk.

De Microwave Express

De raket wordt door middel van een gerichte bundel microgolfstraling, die waterstofgas verhit, gelanceerd en verder aangedreven.

De raket wordt door middel van een gerichte bundel microgolfstraling, die waterstofgas verhit, gelanceerd en verder aangedreven.

Raketonderzoeker Kevin Parkin heeft nu echter een alternatief bedacht. De energie hoeft niet door een chemische reactie of kernreactor te worden geleverd, maar kan ook vanaf aarde worden geleverd. Hiervoor gebruiken de uitvinders microgolven, welbekend van de magnetron uit de keuken.

Deze microgolven worden door middel van een 120 meter doorsnee schotelantenne richting raket geleid. De raket gebruikt waterstof als aandrijving. Deze verbrandt niet, maar wordt verhit door de microgolven, waarna de waterstofmoleculen met een snelheid van 7000 m/s de raket verlaten. Bijna twee keer zo hoog als zelfs de beste chemische raket haalt.

De onderkant van het ruimtevoertuig, die meer wegheeft van een vliegende vleugel dan van een raket, wordt bekleed met koolstofvezels op basis van grafiet met een coating van siliciumcarbide. Dit vangt de microgolfstraling op en verhit hiermee de waterstof die er langs stroomt.

Om de raket te lanceren wil Parkin gyrotrons gebruiken, extreem krachtige bronnen van microgolfstraling die worden gebruikt bij kernfusieonderzoek. Voor enkele miljarden dollars – minder dan de kosten van één enkele chemische Saturnus V maanraket – kan er een complete installatie gebouwd worden die in principe duizenden ruimtevaartuigen kan lanceren. Dit moet wel in een kurkdroge woestijn, want zoals bekend absorbeert water microgolfstraling.

Ruimtevaart wordt meer dan tien keer zo goedkoop
Bij raketten gaat het om de impuls: massa maal snelheid. Door de dubbel zo hoge uitstroomsnelheid kan er veel meer nuttige lading mee: vijftien procent. Dit zou de lanceerkosten per kilo enorm drukken: van tienduizend dollar nu voor de allergoedkoopste chemische raket tot zeshonderd dollar. Dit is zo goedkoop dat het interessant wordt mijnbouw te beginnen op de asteroïden of – wat meer mensen aan zal spreken – enorme zonnepanelen lanceren om het overvloedige zonlicht uit de ruimte te laten oogsten. Ook zou je zo makkelijk hoog boven de dampkring een grote ruimte-expeditie naar Mars op touw kunnen zetten.

Bron
Beam them up: Launching spacecraft on a photon drive

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

2 reacties

  1. its me schreef:

    wat was het nut van seti ook als weer??

  2. frans schreef:

    Ik hoef geen raketwetenachapper te zijn omdat te begrijpen.
    Aan alle technologieen die op onze planeet lang in gebruik zijn om in onze dagelijkse behoefte te voorzien zit ook een limiet aan net als in de ruimtevaart.
    Denk maar aan de komst van stoommachines, waaruit stoomlocomotieven kwamen en daarna elektrische treinen.
    Dat waren hele grote technologische veranderingen.
    Dat gaat ook op gebied van lucht en ruimtevaart.
    De drie hoofdmotoren van de spaceshuttle wekken ook stoom op voor de voortstuwing afgezien van de vaste brandstofraketten.
    Ik denk dat de nasa niet gek is om te weten dat er alternatieven zijn voor andere middelen waardoor het goedkoper kan.
    men gaat op bestaande middelen verder omdat men sneller iets omhoog kan brengen, zodat de een niet achter raakt ten opzichte van de ander, denk maar aan defensie, aardobservatie, enz.
    Ik denk dat die tijd er heus wel aan komt dat we een magnetron in de woestijn neerzetten om een raket te lanceren.
    Vanuit onze belevingswereld lijkt me het inderdaad goedkoper, maar alleen weet ik niet hoe het er in de toekomst eruit zal zien met de economie als dat utopische middel eenmaal voltooid is voor gebruik op grote schaal, maar inoveren,ondernemen is belangrijk, anders weten we het nooit of het werkt.
    Wat ik ervan begrepen heb is dat de ruimtevaart een marktwerking moet hebben om bepaalde projecten voor mekaar te krijgen,en dat het niet altijd van de belastingbetaler moet komen zoals vroeger.

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger