Zoekresultaten voor: energie

Een generatieschip is eeuwen onderweg. Generaties worden onderweg geboren en sterven.

Reizen naar andere sterren pas mogelijk in 2200?

6 reacties / Mensheid, Universum / Door / 8 januari 2011

Volgens een wetenschappelijke studie die uitgaat van ons vermogen om energie op te wekken, zullen we pas begin drieëntwintigste eeuw voldoende vermogen hebben om een verkenningsschip richting Alfa Centauri, onze dichtsbijzijnde buur, te sturen. De vraag: hebben deze onderzoekers wel gelijk?

Ruimtevaart slurpt energie
Ruimtereizen kosten ontstellend veel energie. Om een voorbeeld te geven: de Apollo-11 missie die de eerste mensen naar de maan bracht, kostte alleen aan brandstof al drie miljoen kilo kerosine, vloeibare zuurstof en waterstof. Alhoewel door bijvoorbeeld gebruik te maken van ruimteliften en zonnezeilen het prijskaartje behoorlijk omlaag kan, blijven de enorme negatieve zwaartekrachtspotentialen van de aarde en de zon energievreters. Ter illustratie: het kost 62 megajoule, dat is zeventien kilowattuur, om een kilogram op het aardoppervlak uit de greep van de aarde te krijgen. Zelfs een Amerikaanse familie doet daar een dag mee (een Nederlandse twee dagen).

Dat is nog weinig vergeleken met wat ontsnappen aan de zon kost: 886 megajoule per kilo vanaf de omloopbaan van de aarde. Ongeveer het daggebruik van eco-goeroe Al Gore. Wel kan energie afgesnoept worden door langs andere planeten te vliegen en slimme ruimtevaarttechneuten doen dat ook om zo hun ruimteverkenners gratis naar de verre, ijzige buitenplaneten te kunnen sturen.

Omdat de afstanden tussen sterren enorm zijn: zelfs het licht doet meer dan vier jaar over de reis naar buurster Alfa Centauri, moeten ruimteschepen zeer snel kunnen reizen, denk aan procenten van de lichtsnelheid. Een ander alternatief is een generatieschip: een enorm ruimtedorp waarin de nakomelingen van de vertrekkende astronauten aankomen bij de buurster. Beide alternatieven vreten uiteraard energie, om even een indruk te geven: willen we een ruimtescheepje met een massa van tien ton (stel je voor dat je daar veertig jaar in moet doorbrengen…) met een tiende van de lichtsnelheid naar Alfa Centauri sturen, dan kost dat evenveel energie als de hele wereld in een jaar verbruikt. Een beetje moeilijk uit te voeren dus als we de verheven klimaatdoelstellingen van voornoemde meneer Gore willen halen. En dan komt het volgende probleem. Afremmen. Dat kost net zo veel brandstof en energie als versnellen.

Een generatieschip is eeuwen onderweg. Generaties worden onderweg geboren en sterven.
Een generatieschip is eeuwen onderweg. Generaties worden onderweg geboren en sterven.

Een snel schip kent nog als extra nadeel dat bij snelheden in de buurt van de lichtsnelheid minuscule ruimtestofjes veranderen in dodelijke projectielen, dus moeten zware beschermende schilden mee worden gesleept. We kunnen natuurlijk een langzame robotverkenner sturen. Zo zal over tachtigduizend jaar Pioneer 11 vier lichtjaar hebben overbrugd. Tachtigduizend jaar is alleen wel erg lang. Misschien bestaat de mens dan niet eens meer.

Gezocht: mega-energiebron
Kortom: alleen als we onze energieproductie kunnen verveelvoudigen, kunnen we (als we ons braaf aan Einsteins relativiteitstheorie houden, althans) ontsnappen aan het zonnestelsel. De groei van de omvang van onze economie staat ruwweg gelijk aan de groei van het energieverbruik: enkele procenten per jaar. In dat tempo bereiken we Kardashev-I (het punt dat we alle aardse energiebronnen kunnen benutten, denk aan zonnepanelen op iedere vierkante centimeter aarde oid) pas rond 2400.
Marc Millis, ex-hoofd van de NASA-denktank voor interstellaire ruimtevaart en oprichter van de Tau Zero Foundation met hetzelfde doel, denkt daarom dat pas over tweehonderd jaar de eerste robots Alfa Centauri bereiken. Pas dan is onze energieproductie duizenden malen groter dan nu en wordt het peanuts om een ruimteschip voldoende te versnellen. 

Maar… klopt Millis’ verhaal wel?
Millis weet duidelijk waar hij over praat. De man heeft de afgelopen twintig jaar niets anders gedaan dan inventieve manieren bedenken en speculatieve ideeën van anderen beoordeeld om te ontsnappen aan het zonnestelsel. Iedereen kan met middelbare-school natuurkundekennis, op een middelbare-school zakjapannertje narekenen dat de getallen die hij geeft kloppen.
De vraag is alleen of zijn aannames wel kloppen.

Om te beginnen: de grootte. We kunnen nu al met atomen slepen. Over niet al te lange tijd kunnen we in een zeer klein ruimtescheepje van misschien honderd kilo atoom voor atoom alle apparatuur proppen die nodig is om de onderzoeken te verrichten. Versnellen doen we hier op aarde voor een groot deel met een laser zodat er minder brandstof meehoeft: überhaupt is een geladen vortex of soliton die de baan rond het ruimtescheepje schoonveegt nuttig. We kunnen met het ruimteschip een Von Neumann-machine sturen die een stuk ruimtepuin rond Alfa Centauri ombouwt tot redelijk goede waarnemingsapparatuur. Misschien zelfs wel uit bevruchte menselijke eicellen een complete nieuwe menselijke kolonie laat groeien.

Ook is het de vraag of afremmen inderdaad wel zoveel energie kost als Millis denkt. De interstellaire ruimte is gevuld met ijl gas en geladen deeltjes. Schakel een groot magnetisch schepveld in, bijvoorbeeld door op een gegeven moment de wrijving te gebruiken om het schip te laten roteren, en remming is een feit. En heeft Einstein wel het laatste woord over sneller-dan-licht reizen? Ook daar denken sommige theoretisch-fysici heel anders over…

Flower power: vrede is in de vijandige ruimte letterlijk van levensbelang.

Leven in ruimtekolonie beste opvoedcursus mens

4 reacties / Filosofie, Ideeën en techniek, Mensheid, Zonnestelsel / Door / 7 januari 2011

In de ruimte krijg je niets cadeau. Niemand ruimt je afval of rommel op. Letterlijk voor elke gram zuurstof, water, voedsel en energie moet hard gewerkt worden. Samenwerken is letterlijk van levensbelang, want door de ingewikkelde technische systemen en de dodelijke omgeving kan je alleen niet overleven. En betekent een conflict al gauw de dood voor iedereen. Cradle to cradle is geen morele keuze, maar bittere noodzaak.

De dodelijke ruimte
Er is in het zonnestelsel buiten de aarde geen plaats te vinden waar de mens het zonder ruimtepak langer dan een paar minuten volhoudt. De plek die misschien nog het meest in de buurt komt van een comfortabele leefomgeving is vijftig kilometer boven het oppervlak van Venus. Aardse temperaturen, zwaartekracht en luchtdruk en een dikke beschermende atmosferische deken bieden veel comfort. Helaas is er op die hoogte geen vast oppervlak en bestaat de atmosfeer uit de onadembare kooldioxide en zwavelzuur.

Alle afval die je in het gesloten systeem van een ruimtestation weggooit kom je eerder vroeg dan laat weer tegen.
Alle afval die je in het gesloten systeem van een ruimtestation weggooit kom je eerder vroeg dan laat weer tegen.

Mars, een goede nummer twee, kent weliswaar een vaste bodem en een voor kosmische begrippen gastvrij Antarctisch klimaat, maar met tien millibar nauwelijks atmosfeer (die overigens ook onadembaar is) en een slechte bescherming tegen dodelijke straling. En deze twee plaatsen zijn nog de vakantieparadijzen van het zonnestelsel: op het oppervlak van Venus smelt lood, op Jupitermaan Io overlijd je binnen een uur aan stralingsziekte en op Neptunusmaan Triton komen fonteinen van vloeibaar stikstof voor.

De ruimtebasis: gedwongen extreem ecofascisme
Kortom: de enige manier om buiten de aarde te overleven is dus in een beschermde, afgesloten structuur met een aarde-achtige atmosfeer.
Zwevend boven Venus is een vrij dunne wand genoeg, maar op Mars en onaangenamere plaatsen is een drukkoepel absoluut essentieel. Er groeit niets, water is schaars en elke gram zuurstof moet kunstmatig geproduceerd worden. Grondstoffen kunnen alleen tegen extreem hoge kosten van de aarde ingevlogen worden (denk aan tienduizenden euro’s per kilo) en de lokaal beschikbare grondstoffen (Venus: kooldioxide en zwavelzuur, Mars kent zeer zout water, kooldioxide, heel veel ijzer en wat andere metalen) zijn niet makkelijk te verwerken. Kortom: recyclen, consuminderen en cradle-to-cradle op een manier waar zelfs de meest fanatieke eco-activist voor terug zou schrikken, zijn geen principiële keuze, maar domweg bittere noodzaak.

Sociaal gevoel en broederschap in de ruimte

Flower power: vrede is in de vijandige ruimte letterlijk van levensbelang.
Flower power: vrede is in de vijandige ruimte letterlijk van levensbelang.
Op aarde kan je als je jezelf onmogelijk hebt gemaakt in de groep verhuizen naar een andere stad of zelfs land.
In een kleine ruimtekolonie kan je dat vergeten. De dichtstbijzijnde mensen bevinden zich op miljoenen kilometers afstand verwijderd. Wachten op een antwoord van de aarde kost vanaf Venus, Mars of verder enkele minuten tot vele uren. Het eerstkomende bezoek is over vijf jaar als je geluk hebt.
Kortom: je kan maar beter leren heel goede vrienden te worden en te blijven met de mensen in je omgeving, want als je iemand beledigt of op zijn of haar ziel trapt, zit je morgen en waarschijnlijk de rest van je leven met de gevolgen als je het niet goedmaakt.

Vrede of de dood
Het is ook een heel slecht idee ruzie te zoeken met andere ruimtekolonies. Ten eerste zijn ze de enige hulp in de buurt als er een systeem uitvalt. Hulp vanuit de aarde is maanden of zelfs jaren onderweg. Eén welgemikt brokstuk dat met kilometers per seconde inslaat in je ruimtekolonie, een sabotageactie in het leefsysteem of in omloop brengen van een dodelijke microbe heeft akelige gevolgen. Kortom: vrede zal de norm zijn en agressieve of gewelddadige groepen zullen snel uitgeschakeld worden door andere ruimtekolonies omdat het risico van hun voortbestaan veel te groot is.

Kortom: er is geen betere manier om zelfs de ergste ruziezoekende slons in een sociale, milieubewuste wereldburger te veranderen dan een paar jaar in de onherbergzame ruimte te wonen.

Zo zou de maan er geterraformeerd uitzien. Als er iemand zo krankzinnig is het te doen...

Stad op de maan

17 reacties / Ideeën en techniek, Mensheid, Zonnestelsel / Door / 3 juli 2011

De maan is het enige hemellichaam dat door de mens is bezocht en anno 2011 ook de enige buitenaardse plek waarvoor concrete koloniseringsplannen in voorbereiding zijn. Een basis op de maan heeft enkele grote voordelen. De maan is naar kosmische maatstaven zeer dichtbij. Enkele op aarde vrij schaarse metalen komen op de maan veel voor. Het vacuüm is beter dan in de beste vacuümkamer en het licht doet er maar 1,3 seconde over om de afstand te overbruggen. Wel ontkom je als maanbewoner niet aan zware lichamelijke oefeningen…

Maan factsheet

Grootte: 3500 km doorsnede (een kwart van de aarde)

Zwaartekracht: 0,16 maal die van de aarde

Atmosfeer: vrijwel geen; zonnewind

Temperaturen: gemiddeld +107 (dag) tot -153 (nacht)

Daglengte: 29 dagen (tidally locked)

Lengte jaar: 365,25 dagen (satelliet aarde)

Waardevolle grondstoffen: helium-3, zeldzame aardmetalen, thorium

Pluspunten: nabijheid aarde, lage zwaartekracht, vacuüm, geologisch stabiel

Gevaren: kosmische straling, meteorieten, hoge temperatuursverschillen, botontkalking door lage zwaartekracht

De omgeving

De maan is overdekt met lage, ronde heuvels en vele kraters. Grote lavavlaktes, de maria of zeeën, domineren het voor ons zichtbare halfrond. Aan de andere, voor ons onzichtbare kant bevat de maan veel meer kraters.

Het maanlandschap: glooiende heuvels en bergen met veel kraters
Het maanlandschap: glooiende heuvels en bergen met veel kraters

Hoe kom je er?

De maan ligt ruim binnen het bereik van bestaande raketten. De Apollo-missies bereikten de maan in enkele dagen. Met de bouw van een ruimtelift zouden de reiskosten behoorlijk sterk dalen.

Hoe bewoonbaar is de maan?

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 op het maanoppervlak. De maan is kurkdroog, al zijn in enkele kraters op de noordpool van de maan ijsafzettingen, de overblijfsels van ijsmeteorieten, aangetroffen. Deze liggen in de eeuwige schaduw waardoor ze in de loop van miljarden jaren niet zijn verdampt. Erg veel is dit niet, in totaal ongeveer zeshonderd miljoen ton (honderd liter per aardbewoner). De zwaartekracht is op lange termijn waarschijnlijk te laag voor het menselijk lichaam.Een maanbasis zal dus een centrifuge moeten bevatten waarin de bewoners tijdens hun slaap aardse g-krachten ondervinden.

Wat zijn de voordelen ?

Voor industriële productie is de maan ideaal: lage zwaartekracht, vacuüm en geen klagende omwonenden. Ook als plek om astronomische waarnemingen te doen is de achterkant van de maan ideaal: dicht bij de aarde en door duizenden kilometers rots afgeschermd van het lawaai van aardse radiozenders.De oppervlakte van de maan bevat waarschijnlijk redelijk veel helium-3, een op aarde zeer schaarse vorm van helium die, denkt men, kernfusiereactors aan kan drijven.

Gevaren op de maan

De maan kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. 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 op de maan er uit zien?

Zo kan volgens NASA een maanbasis er uitzien.
Zo kan volgens NASA een maanbasis er uitzien.

Het goedkoopste is om zoveel mogelijk gebruik te maken van materiaal van de maan zelf. Zelfs het irritante maanstof blijkt achteraf gezien toch erg nuttig: onderzoekers zijn er in geslaagd om maanbeton te produceren door het verhitten en zo laten samensinteren van maanstof. Om voldoende  kosmische straling tegen te houden moeten de muren enkele meters dik zijn (of de basis ondergronds worden aangelegd). Japan heeft al plannen ontwikkeld om een robot te sturen die begint met het aanleggen van een maanbasis.

 

Hoe is de maan tot leefbare wereld om te bouwen?

De gemiddelde temperatuur is te hoog en de zwaartekracht van de maan te zwak om lang zuurstof en stikstof vast te houden. De maan heeft geen magnetisch veld, waardoor de zonnewind korte metten maakt met de atmosfeer. Als de maan op dit moment een zuurstof-stikstofatmosfeer zou hebben zo dik als die van de aarde, dan zou daar na verloop van tijd niet veel meer van over zijn. In theorie kan de atmosfeer continu aangevuld worden van buiten, maar de vraag is of dat slim is als je die atmosfeer ook kan gebruiken om ruimtestations mee te vullen.

Zo zou de maan er geterraformeerd uitzien. Als er iemand zo krankzinnig is het te doen...
Zo zou de maan er geterraformeerd uitzien. Als er iemand zo krankzinnig is het te doen...
Door de extreem hoge snelheid worden afdalende ruimteschepen omringd door plasma.

Plasmawolk als antenne

2 reacties / Ideeën en techniek, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 6 januari 2011

Met een opmerkelijk slim idee hebben Russische ontwerpers een netelig probleem opgelost voor in de atmosfeer terugkerende extreem snelle ruimteschepen. Gebruik het lastige plasma dat ontstaat als de extreem snelle ruimteschepen de atmosfeer binnen zeilen zelf als radio-antenne.

Verstikkende plasmadeken smoort radioverkeer
Bij zeer hoge snelheden ontstaan door de wrijving in de luchtlaag rond het ruimteschip enorm hoge temperaturen. Temperaturen waarbij materie uit elkaar valt in plasma: een mengsel van atoomkernen, ionen en elektronen.

Door de extreem hoge snelheid worden afdalende ruimteschepen omringd door plasma.
Door de extreem hoge snelheid worden afdalende ruimteschepen omringd door plasma.

Slecht nieuws voor radiocommunicatie, want dit mengsel geleidt stroom, waardoor het werkt als een zogeheten Kooi van Faraday die radioverkeer van en naar het ruimteschip blokkeert. Als gevolg hiervan is er geen radiocontact tijdens de gevaarlijke afdaling van een ruimteschip in de atmosfeer. Gaat er wat mis tijdens de afdaling, dan kunnen hulpverleners en dergelijke niet op tijd gewaarschuwd worden.Er zijn twee methodes geprobeerd om de smorende plasmadeken te ontwijken. Zeer lage-frequentie radiogolven (ELF) werken in principe, maar er kan door de lage frequentie maar weinig informatie verstuurd worden. Een tweede oplossing is een antenne tot buiten het gloeiende plasma steken, maar ook hier blijft door de wrijving al snel weinig van over. Kortom: weinig visionaire lapmiddelen.

Vijand wordt vriend
Aleksandr Korotkevich aan het Landau Instituut voor theoretische natuurkunde in Moskou en zijn team hebben nu een slimmere oplossing gevonden. Plasma’s absorberen namelijk bepaalde radiofrequenties, afhankelijk van de dichtheid van het plasma. Door het absorberen ontstaat er een resonerend veld in het plasma. Helaas geldt ook voor dit resonerende veld dat de signalen niet tot het ruimteschip zelf kunnen reizen. De slimme vondst van Korotkevich en zijn team bestaat uit het uitzenden van golven door het ruimteschip zelf. Deze worden teruggekaatst door het plasma, gemoduleerd (beïnvloed) door het resonerende veld. Omgekeerd kan ook: een zendsignaal vanuit het schip wordt als echo uitgezonden door het resonerende plasmaveld. Weliswaar zijn deze signalen veel zwakker dan het oorspronkelijke signaal, maar dat is volgens Korotkevich niet zo erg: de ontvangers op de grond kunnen veel gevoeliger worden gemaakt dan nu.

Dit idee in de praktijk brengen kent nog heel wat haken en ogen. Ook zijn sommige onderzoekers bang dat het door het manipuleren van het plasma bijvoorbeeld een explosie ontstaat waardoor het ruimteschip in de problemen kan komen. Een wat pessimistische kijk, misschien zou je door radiogolven op slimme manieren te sturen, zelfs het plasma de gewenste vorm kunnen geven zodat de afdaling gunstiger (met meer energieverlies) verloopt.

Welkom op de lieflijke Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.

Gaia of Medea?

3 reacties / Filosofie, Wereld, Wetenschap / Door / 30 december 2010

Volgens de Gaia-hypothese van James Lovelock vormt de aardse biosfeer een superorganisme, Gaia, dat de leefomstandigheden op aarde optimaal probeert te houden. Niet iedereen is het eens met dit weldadige beeld. Volgens paleontoloog Peter Ward is Moeder Natuur een suïcidale sadiste die om de honderd miljoen jaar een poging doet om alles wat uit meer dan één cel bestaat te vergiftigen: de Medea-hypothese, genoemd naar de mythologische Griekse tovenares Medea die haar eigen kinderen vermoordde. Wie heeft er gelijk? Of is er een betere hypothese?

De Gaia-hypothese in het kort
Volgens de theorie van atmosferisch chemicus en uitvinder James Lovelock (de ontdekker van de verwoesting van de ozonlaag door CFK’s) is ons ecosysteem een stabiel systeem dat, net als een levend organisme, er altijd naar streeft een optimale evenwichtstoestand te bereiken. Stijgt bijvoorbeeld het kooldioxidegehalte in de lucht teveel, dan zullen planten en algen harder groeien en hierdoor de kooldioxide opnemen.

Welkom op de lieflijke planeet Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.
Welkom op de lieflijke planeet Madeliefjeswereld, waar het evenwicht tussen witte en zwarte madeliefjes de temperatuur binnen de perken houdt.

Hij bedacht een simpel model, Madeliefjeswereld (Daisy World), waarmee hij aantoonde dat op zich volkomen normale ecologische processen toch een inwendige thermostaat in een ecosysteem konden inbouwen.
Op Madeliefjeswereld komen maar twee soorten planten voor: witte en zwarte madeliefjes. Zwarte madeliefjes maken efficiënt gebruik van zonlicht en doen het daarom goed bij lage temperaturen. Witte madeliefjes beschermen zichzelf tegen teveel zonlicht door dit te reflecteren en doen het daarom goed bij hoge temperaturen.

Als de zon van Madeliefjeswereld heter wordt, krijgen witte madeliefjes een ecologisch voordeel. Er komen daarom dan veel meer witte madeliefjes, waardoor Madeliefjeswereld meer licht gaat weerkaatsen en de temperatuur weer daalt. Andersom: daalt de hoeveelheid zonneschijn, dan krijgen de zwarte madeliefjes de overhand – en wordt meer licht geabsorbeerd, wat Madeliefjeswereld warmer maakt.

Kortom: de concurrentie tussen witte en zwarte madeliefjes houdt Madeliefjeswereld leefbaar. Uiteraard kent ook dit systeem zijn grenzen: is de hele planeet bedekt met witte of zwarte madeliefjes, dan zal een verdere stijging of daling van de temperatuur leiden tot het uitsterven van alle madeliefjes. Lovelock waarschuwt hier ook voor.

Op aarde komen er volgens Lovelock vergelijkbare processen voor. De oceaanstromen en waterhuishouding vormen volgens Lovelock de bloedsomloop van de aarde. De organismen van de aarde houden de planeet in evenwicht en als mensen een andere planeet terraformeren, is dat slechts een methode van Gaia om zichzelf te vermenigvuldigen.

Volgens Lovelock en andere aanhangers van de Gaia-hypothese is het leven de reden dat hier op aarde nog vloeibaar water voorkomt en leefbare omstandigheden heersen, terwijl onze zusterplaneet Venus een kokende hel is en Mars een bevroren woestijn. Hij denkt dat als wij mensen doorgaan met het verwoesten van de biosfeer, Gaia terug zal slaan en vernietigende ziekten of natuurrampen op ons af zal sturen om af te rekenen met deze gevaarlijke plaag.

De Medeahypothese: Moeder Aarde als gestoorde kindermoordenaar
Niet iedereen is het eens met Lovelocks spirituele visie op de aardse biosfeer. Volgens paleontoloog Peter Ward zijn er in de lange geschiedenis van de aarde meerdere catastrofes aan te wijzen die direct werden veroorzaakt door het leven zelf: de Medea Hypothese.

Medea vermoordde haar twee zoontjes om wraak te nemen op haar overspelige echtgenoot Iason.
Medea vermoordde haar twee zoontjes om wraak te nemen op haar overspelige echtgenoot Iason.

In het Precambrium, het tijdvak vanaf het ontstaan van de aarde (4600 miljoen jaar geleden) tot zeshonderd miljoen jaar geleden, bestond de atmosfeer van de aarde voornamelijk uit het broeikasgas kooldioxide. Dit hield de planeet warm in de tijd dat de zon nog niet zoveel kracht had. Na het ontstaan van leven dat leefde van kooldioxide en zonlicht daalde het CO2 gehalte drastisch. Het resultaat: een vernietigende ijstijd waarin de hele planeet werd bedekt met honderden meters dik ijs. Dit gebeurde minstens twee keer: tijdens het Huronian, 2,7 miljard jaar geleden en later, tijdens het Cryogeen (790–630 miljoen jaar geleden). 

Ook enkele latere uitsterfgolven waren volgens Ward het resultaat van biologische processen. Zo waren er vijf gevallen waarin het leven vergiftigd werd door zwavelwaterstof (o.a. de grootste uitsterfgolf ooit van 251 miljoen jaar geleden).

Gevecht tussen Gaia en Medusa
Misschien is een iets ingewikkelder model beter. Er bestaan op aarde eigenlijk twee ecosystemen: een anaeroob, zuurstofarm milieu zoals op de vroegste aarde waarin het leven is ontstaan en ons huidige, zuurstofrijke milieu dat het grootste deel van de aarde, enkele zuurstofloze poelen en spleten uitgezonderd, beheerst.

We zouden onze zuurstofwereld Gaia kunnen noemen en de voor ons onleefbare wereld van methaan, zwavelsulfide en kooldioxide Medusa. Waarschijnlijk denkt een anaerobe levensvorm heel anders over die naamgeving en de grote uitsterfgolf die de overgang naar een zuurstofwereld inluidde, maar had hij dan zelf maar moeten evolueren tot intelligent wezen.
Ook zou hij Medusa, een slangachtig monster, waarschijnlijk aardiger hebben gevonden dan de mensachtige godheid Gaia: de meeste meercellige anaerobe dieren zien er uit als wormen of kwalletjes.

Gewoonlijk wint Gaia, het jongere zusje van Medusa. Fotosynthese produceert grote hoeveelheden voedsel en energie voor het ecosysteem. Medusa moet het doen met vulkanisme, chemosynthese en spontaan ontstane voor bacteriën eetbare moleculen. Deze energiebronnen leveren maar een miezerig bestaan op: 98% van alle energie op aarde wordt geleverd door de zon. Geen wonder dat Medusa zich moet verstoppen in de diepzee en diepe, onherbergzame spleten, waar het ecosysteem het overigens goed doet. In feite zit er onder de aarde waarschijnlijk zelfs meer biomassa dan daarboven: rotsbewonende, anaerobe eencelligen zoals archaeae en andere extremofielen.

Medusa, een monster met een slangenhoofd, geschilderd door Carvaggio.
Medusa, een monster met een slangenhoofd, geschilderd door Carvaggio.

Het succes van Gaia betekent ook haar ondergang. Wordt Medusa gevoerd met grote hoeveelheden voedsel (dode planten en dieren), dan schuift de grens tussen Medusa en Gaia naar boven tot bij de zeeoppervlakte. Er komen bij de anaerobe afbraak in de diepzee grote hoeveelheden kooldioxide, methaan en  giftige zwavelwaterstof vrij. Dat laatste gas verstikt het grootste deel van het Gaiaanse leven in zee en op het land, wat ook weer anaeroob wordt afgebroken en zo Medusa verder laten groeien.

Echter: Gaia slaat terug. Groene planten hebben geen zuurstof nodig maar zijn dol op kooldioxide. Ze stoten grote hoeveelheden zuurstof uit die korte metten maken met de giftige gassen in het zeewater (er zit zoveel zuurstof in de lucht dat zelfs de afbraak van alle biomassa die nog niet kan vernietigen). Medusa trekt zich weer mokkend terug diep onder de zeespiegel. De weinige overlevenden van Gaia koloniseren het opengevallen land.

Elke grote uitsterfgolf betekent gewoonlijk weer een spurt voor de evolutie. Zo was de voorouder van de dinosauriërs één van de weinige overlevenden van de Grote Uitsterfgolf. Pas toen de dino’s het loodje legden kregen zoogdieren en vogels de kans zich te ontwikkelen tot een groot aantal soorten.

Diverse onderzoeksgroepen werken aan het kweken van levers in een lab.

‘Onsterfelijkheid bereikt in 2045’

19 reacties / Filosofie, Ideeën en techniek, Mensheid / Door / 28 december 2010

Vergeet de weesgegroetjes, bedevaarten en goed karma. Volgens visionair denker Ray Kurzweil zal de wetenschap er rond 2045 in slagen om de mens onsterfelijk te maken. Dus zorg dat je voor die tijd niet doodgaat, is het devies volgens hem. Volgens Kurzweil leven we op dit moment in een tijdperk van steeds snellere technische vooruitgang. Er zijn nu meer wetenschappers dan ooit die met steeds betere apparatuur werken en ook steeds slimmer worden in gericht onderzoek doen. Een komende monstergolf van technologische ontdekkingen dus die de wereld zoals we die kennen totaal op zijn kop zal zetten, zoals een achttiende-eeuwer verdwaasd rond had gekeken op een vroeg eenentwintigste eeuws verkeersklaverblad tijdens de ochtendspits.

De Wet van Kurzweil en de Singulariteit

Onze geest in een robot plaatsen is volgens Kurzweil de definitieve oplossing voor het ultieme probleem: de dood.
Onze geest in een robot plaatsen is volgens Kurzweil de definitieve oplossing voor het ultieme probleem: de dood.

Volgens de Wet van Kurzweil, een uitgebreidere versie van de Wet van Moore die voorspelt dat computerchips elke 18 maanden verdubbelen in capaciteit, werken al deze vormen van vooruitgang exponentieel op elkaar in. Snellere computers maken bijvoorbeeld betere biochemische simulaties en dus betere medicijnen mogelijk, waardoor de arbeidsproductiviteit en innovatiesnelheid voor onder meer nieuwe energiebronnen omhoog raast. Kunstmatige intelligentie zal het tempo van ontdekkingen nog veel hoger opvoeren: op dit moment is er al software die de wetenschappelijke methode in praktijk kan brengen.

Kurtzweil weet waar hij het over heeft: hij is een veteraan op het gebied van kunstmatige intelligentie en patroonherkenning door computers.

Op een gegeven moment bereiken we stelt hij een punt, door hem en andere toekomstvoorspellers de Singulariteit genoemd, waarna onze bestaande theorieën en inzichten niet meer opgaan. De vooruitgang gaat op dat punt zo snel dat de uitkomst niet te voorspellen is. Rond 2050 zal volgens hem kunstmatige intelligentie het menselijk brein ver in kracht overtreffen. De rekencapaciteit wordt, zo voorspelt hij, miljoenen malen groter dan nu. Al is deze theorie niet onomstreden, er is geen logische reden waarom de technische vooruitgang in de toekomst niet nog veel sneller zou  gaan dan nu.

De eerste Brug van Kurzweil: gezonder leven
Om onsterfelijkheid te bereiken stelt Kurzweil drie fases, of ‘bruggen’ voor. De eerste Brug, gezonder leven binnen de mogelijkheden van de bestaande techniek, brengt hij nu al in praktijk.

Groenten als paprika's, tomaten en sla bevatten weinig koolhydraten. Dit voorkomt mede suikerziekte, stelt Kurzweil.
Groenten als paprika's, tomaten en sla bevatten weinig koolhydraten. Dit voorkomt mede suikerziekte, stelt Kurzweil.

 Toen bij hem in de jaren ’80 ouderdomsdiabetes werd vastgesteld, veronderstelde hij dat de oorzaak bij hem insulineresistentie is. In plaats van te spuiten ging hij op een vezelrijk en extreem koolhydraatarm dieet, sliep langer en bewoog meer. Het gevolg: zijn bloedsuikergehalte is in vijfentwintig jaar gehalveerd tot normaal: onmogelijk, volgens de gevestigde medische wetenschap. Niet iedereen zal het er voor over hebben nog maar 1500 calorieën per dag te nemen en net als Kurzweil honderdvijftig voedingssupplementen per dag te slikken (met wekelijkse injecties met diverse farmaceutische preparaten) en het drinken van tien glazen alkalisch mineraalwater per dag.

De Tweede Brug: stamcellen en klonen
De technologie voor de Tweede Brug, stamcellen en klonen,  is nu volop in ontwikkeling. Ons lichaam heeft een levensduur van enkele tientallen jaren. Als ook maar één essentieel onderdeel, bijvoorbeeld een nier, het opgeeft betekende dat voor kort een doodvonnis.

Diverse onderzoeksgroepen werken aan het kweken van levers in een lab.
Diverse onderzoeksgroepen werken aan het kweken van levers in een lab.

God levert geen reserveonderdelen mee (al hebben we bijvoorbeeld twee nieren en longen). Nu er transplantatietechnieken beschikbaar zijn waar Mary Shelley’s Dr. Frankenstein stikjaloers op zou zijn, is de medische wetenschap ongeveer op het niveau van een autosloper. Uit een gezond lichaam kunnen donororganen worden gehaald en ingebouwd in een levende patiënt. In feite is dit een inferieure techniek. Omdat het DNA van een donororgaan anders is dan dat van de patiënt krijg je afstotingsverschijnselen en moeten patiënten zware, gevaarlijke medicijnen slikken (die vaak ook niet helpen).

Een structurele oplossing is het kweken van nieuwe organen uit stamcellen van de patiënt. Afstoting is dan geen probleem meer, wachttijden op een geschikte donor of overdracht van ziekten zijn dan ook verdwenen. Met huidcellen lukt dit al vrij aardig. Op dit moment is onderzoek naar ‘eenvoudige’ organen als spieren of levers al in volle gang. Het einddoel: zenuwweefsel en een compleet hart. Zodra deze uitdagingen overwonnen zijn, kunnen we elk onderdeel van ons lichaam laten vervangen. Kurzweil kijkt verder: hij wil de cellulaire klok (telomeren, de beschermkapjes van chromosomen, de dragers van ons DNA worden bij elke celdeling korter) terug kunnen zetten en op celniveau vervangingen door kunnen voeren. Ook op deze terreinen vindt heel veel onderzoekplaats. Geen wonder. De farmaciegigant die een levensverlengende behandeling ontwikkelt, loopt binnen. 

De Derde Brug: de geest van de mens in een computer
Kurzweils derde stap is het meest omstreden. Volgens veel geloven leeft onze geest, de ziel, na de dood voort. Afhankelijk van het geloof wordt je ziel beloond met een toestand van algemene gelukzaligheid bij God (christendom), wijn, gedweeë maagden en schone knapen (islam) of een reïncarnatie in een beter lichaam ( hindoeïsme). Het bewijsmateriaal voor een leven na de dood (bijna dood ervaringen) is niet erg overtuigend; als het al bestaat dan lijkt het weinig uit te maken welk geloof de man of vrouw in kwestie aanhangt.

Kurzweil heeft een methode voor het bereiken van onsterfelijkheid bedacht die volgens modern-wetenschappelijke inzichten wel werkt. Door middel van nanorobotjes (robotjes zo groot als een cel) wordt ons brein synaps voor synaps afgetapt en worden onze herinneringen en manier van denken getransporteerd naar een computer. Dit ligt minder ver buiten bereik dan veel mensen denken: de totale informatieinhoud van ons brein ligt volgens schattingen tussen een moderne harde schijf van een terabyte en duizend terabyte (een exabyte). Kortom: over een paar decennia zijn er waarschijnlijk computers die slimmer zijn dan wij en dus met gemak onze geest kunnen nabootsen. Zullen Kurzweils voorspellingen uitkomen? Zal onze generatie nooit meer sterven? Kurtweils argumenten zijn behoorlijk overtuigend…

Met de lift naar de ruimte. Als het aan Japan ligt, komt het ooit zover.

Space elevator: lift van 38.000 km hoog

37 reacties / Ideeën en techniek, Wetenschap, Zonnestelsel / Door / 20 januari 2022

Je staat vlakbij het grondstation van de tienduizenden kilometers hoge space elevator. De vochtige tropische lucht op het paradijselijke Hawaiiaanse eiland Oahu voert zware bloemengeuren met zich mee. Recht naar boven zie je de absurd dunne liftkabel recht naar boven gaan en verdwijnen in de nevelige avondlucht. Flonkeringen zetten de onzichtbare rechte lijn voort. De kabel is zo lang dat er altijd wel een stukje zonlicht richting jou weerkaatst.  Je haast je naar binnen. De veiligheidsmaatregelen zijn streng en je vertrek is over een uur of twee. Dan is het eindelijk zover. Voor het eerst in je leven verlaat je de aarde. Het grondstation verdwijnt in de schaduw van de nacht. Dan, op honderden kilometers hoogte, wordt de zon weer zichtbaar: een adembenemend gezicht. De aarde heeft een duidelijke bolvorm gekregen.

Wat is een ruimtelift?

Het principe van een ruimtelift is simpel. Bouw een kabel, zo hoog dat deze reikt tot een geostationaire omloopbaan: 36.000 kilometer boven het aardoppervlak. Nog langer is nog beter: zo trekt het extra stuk kabel de rest omhoog.

Met de lift naar de ruimte. Als het aan Japan ligt, komt het ooit zover.
Met de lift naar de ruimte. Als het aan Japan ligt, komt het ooit zover.

Bij iedere hoogte hoort een bepaalde baansnelheid: de baansnelheid waarop de middelpuntvliegende kracht precies de zwaartekracht opheft.
De geostationaire omloopbaan is de hoogte waarop bijvoorbeeld satellieten in precies 24 uur rond de aarde draaien. Het gevolg hiervan is dat ze boven het aardoppervlak stil lijken te staan. De reden dat communicatiesatellieten doorgaans in een geostationaire omloopbaan worden geparkeerd. Voor een ruimtelift is een stilstaande kabel uiteraard een absolute noodzaak. De centrifugale pseudokracht trekt de kabel omhoog en houdt op die manier de kabel in evenwicht.
Het idee voor een ruimtelift is niet nieuw: de visionaire ruimtevaartpionier Konstantin Tsiolkovski stelde begin twintigste eeuw al voor een 36.000 kilometer hoge toren te bouwen.
Het grootste technische probleem is het vinden van een materiaal dat sterk genoeg is om tienduizenden kilometers van zijn eigen gewicht overeind te houden. Tot nu toe werd dit materiaal spottend ‘unobtainium’ genoemd, maar met de ontdekking van koolstof nanobuisjes is er nu een reële kandidaat.

Wat is het voordeel van een ruimtelift?

Een ruimtelift kan ruimtevaart honderden malen goedkoper maken. Het probleem met raketten is dat elke kilo brandstof omhoog moet worden gesleept. Het resultaat is dat maar een paar procent van een raket uit nuttige lading bestaat. Elke kilogram nuttige lading in een raket naar, zeg, de maan, kost zelfs bij de efficiëntste raketten tientallen kilo’s brandstof. Praktijkvoorbeeld: tijdens de Apollo-missies naar de maan moest een enorme Saturnus V raket 3 miljoen kg brandstof verstoken om 45.000 kg lading naar de maan te transporteren (1,5% nuttige lading dus). Bij een ruimtelift komt elke joule energie (in de vorm van elektriciteit, bijvoorbeeld) terecht in de voortstuwing.
Een ruimtelift is ook veiliger. Een raket kan je het beste vergelijken met een enorme chemische bom. Eén lek en er ontstaat een enorme explosie. Als een raket eenmaal is begonnen met branden is er niets meer dat de ontbranding kan stoppen tot de raket uitgebrand is.

Waarom is er dan nog geen ruimtelift?

Er is nu inderdaad een materiaal dat in staat is de vereiste trekkracht te leveren. De investeringskosten zijn hoog, maar naar ruimtevaartbegrippen redelijk: vijf tot tien miljard euro. De kosten van een enkele ruimtetelescoop. Geen onoverkomelijk bedrag om de ruimte definitief mee open te leggen, een schijntje vergeleken met wat het kost om een bank te ‘redden’ of een oorlog.

Hoog boven de aarde hangt dit station, de eindbestemming van de lift
Hoog boven de aarde hangt dit station, de eindbestemming van de lift

Het voornaamste technische probleem is op dit moment het spinnen van een 38.000 km lange liftkabel. De allerlangste koolstofnanovezels ooit gefabriceerd halen 18 cm. In principe kunnen deze in elkaar gevlochten worden tot een liftkabel, maar door de korte lengte betekent dat een aanzienlijk verlies aan trekkracht. Eerst zal dus een procédé moeten worden ontwikkeld om nanovezels van honderden meters lang of meer te ontwikkelen.
Een tweede probleem is bescherming tegen de dodelijke straling in de Van Allen-gordels, de gebieden waar het aardse magneetveld botst met dat van de zon. In de Van Allen gordels worden geladen deeltjes sterk versneld. Onbeschermd loopt een persoon al in een paar dagen acute stralingsziekte op. Dit is in principe op te lossen met een elektromagnetisch schild.

Japanse plannen

In Japan vallen visionaire ideeën meer in de smaak dan in meer kortzichtige landen zoals die in Europa of de VS. Toen het door de Amerikanen dr. Brad  Edwards en Philip Ragan geschreven boek “Leaving the Planet by Space Elevator” in het Japans werd vertaald, kwam het dan ook direct in de Japanse bestsellerlijst terecht. Er is nu een vereniging actief die zich bezig houdt met het voorbereiden van de bouw van een ruimtelift. De Japanse overheid heeft al een intentieverklaring voor de bouw opgesteld.

Volgens de Olduvai-theorie stort de energievoorziening rond 2030 in tot een fractie van nu.

Het Olduvai scenario

8 reacties / Europa, Geopolitiek, Maatschappij, Mensheid, Nederland / Door / 26 december 2010

Kennis is tegenwoordig zo versnipperd dat als een wereldwijde ramp of ineenstorting van de energievoorziening een groot deel van de mensheid wegvaagt, we terugvallen tot het Stenen Tijdperk.

Wat houdt het Olduvai scenario in?
We schrijven 2030 (volgens de extreemste peakoil-pessimisten zelfs al over enkele jaren). Rond dat jaar zijn de makkelijk winbare delfstoffen uitgeput. De mineralogische barrière zorgt voor een lastige bottleneck. Aardolie, aardgas en een belangrijk deel van de steenkool zijn dan al schaars geworden. Auto’s komen stil te staan, minder efficiënte elektriciteitscentrales zijn buiten gebruik en roesten weg. Nog ernstiger: voedsel wordt schaars. Voor het produceren van stikstofmeststoffen moet namelijk stikstof uit de lucht worden omgezet in ammoniak. Dit kost veel energie.  Energie die er dan nauwelijks meer is. Tractoren komen stil te staan. Het kost dan al de grootste moeite de wereldbevolking, rond 2030 meer dan acht miljard,  van voldoende voedsel te voorzien en de schaarste aan kunstmest betekent de nekslag.

Volgens de Olduvai-theorie stort de energievoorziening rond 2030 in tot een fractie van nu.
Volgens de Olduvai-theorie stort de energievoorziening rond 2030 in tot een fractie van nu.

Wereldwijde anarchie  breekt uit als de oogsten onvoldoende blijken om de bevolking in arme, dichtbevolkte landen te voeden. Enorme vluchtelingenstromen verlaten het Midden Oosten, Afrika, Centraal Amerika, India en China om te proberen in de vruchtbaarder buurlanden aan voedsel te komen.

Van internationale samenwerking is niet veel meer over. Grenzen worden afgesloten en bewaakt door met scherp schietende grenswachters. Er komt een nieuw IJzeren Gordijn om de rijke landen, deze keer om  immigranten buiten te houden. Voedsel gaat ook in de rijke landen op rantsoen. Vlees eten wordt asociaal gevonden. Oorlogen breken uit om de controle van fosfaatmijnen, vruchtbare landbouwgebieden, de laatste oliebronnen.

Dan is ook de laatste makkelijk winbare olie op. Er is geen aardgas meer om zelfs de extreem vervuilende teerzandolie in Canada te winnen. Zelfs de dreiging van de Amerikanen Canada onder de voet te lopen als de levering van teerolie niet wordt hervat, helpt dan niet meer. Slochteren slaakt zijn laatste ademtocht. Nederlanders doen alleen de was nog als er wind staat. Frankrijk verkoopt de rest van de EU de ooit door de Groenen verfoeide kernstroom tegen schandalige woekerprijzen.

In de islamitische wereld krijgt de Mahdi,  die zichzelf uit heeft geroepen als de opvolger van Mohammed, steeds meer macht. Hij verzamelt strijders voor de heilige oorlog om de ongelovigen onder de voet te lopen. De uitgehongerde bevolking van het Arabisch schiereiland en Noord-Afrika geeft massaal aan zijn oproep gehoor. Opmerkelijke uitzondering: Marokko, waar gouden tijden heersen door de torenhoge prijzen voor fosfaat. Eerst koelen ze hun woede op de kleine verwesterde elite.  Dan is Israël aan de beurt dat terugslaat met kernwapens. Tel Aviv, Caïro, Damascus en Teheran veranderen in smeulende radioactieve poelen. De wereld staat aan de rand van de afgrond.

Energie als levensbloed van onze beschaving
Volgens de Olduvai theorie (genoemd naar de Oldupai-vallei in Tanzania waar overblijfselen van vroege mensachtigen zijn gevonden) gaat een industriële maatschappij ongeveer een eeuw mee. In ons geval: ongeveer van 1930 tot 2030.

Het Olduvai scenario gaat uit van de energieconsumptie per hoofd van de bevolking. Dat is met een goede reden. Energie is namelijk het levensbloed van elke geavanceerde beschaving. Met voldoende vrije energie is vrijwel alles te fabriceren, denk  bijvoorbeeld aan goud uit zeewater.

Het nieuwe Stenen Tijdperk
Tot begin vorige eeuw kende het Duitse keizerrijk de bepaling dat iedereen die op de middelbare school zat, ook verplicht een ambacht moest leren. Zo schijnt keizer Wilhelm II een niet onverdienstelijk meubelmaker te zijn geweest (en houthakker, nadat hij af werd gezet en naar Nederland vluchtte). De filosofie er achter was interessant. De bedenkers van deze regel hadden niet bijster veel vertrouwen in de moderne industriële en  diensteneconomie. Als er om welke reden dan ook een ineenstorting komt, kunnen mensen in ieder geval een vak uitoefenen, meenden de conservatieve Pruisen.

Op dit moment is deze kennis er niet meer. Het grootste deel van de bevolking werkt in de dienstensector en zelfs vakmensen, denk aan operators in een olieraffinaderij, TIG-lassers  of VLSI-ingenieurs, zijn vaak zeer gespecialiseerd. Als het Olduvai scenario toeslaat, is er geen internet meer. Het internationale handelsnetwerk komt dan vrijwel stil te liggen. Maatschappelijke organisaties, de ingewikkelde samenwerkingsstructuren die grote bedrijven zijn, vallen uit elkaar. Specialistische vakkennis is waardeloos geworden. Generalisten: handige knutselaars die in staat zijn uit kapotte apparaten nieuwe te fabriceren, volkstuiniers, hobbyisten zijn dan zeer gewild. Alle landbouw wordt gedwongen biologisch, wat onvoldoende opbrengt om meer dan misschien twee miljard mensen te voeden. Als elektronica het steeds meer laat afweten worden dvd-roms en e-boeken waardeloos. De schaarse papieren boeken met kennis van exacte wetenschappen en techniek, vooral eenvoudige technieken, worden goud waard.

Hoe voorkomen we het Olduvai Scenario?
We kunnen wel iets, maar niet al teveel terug in het energiegebruik. Kunstmest zal nodig blijven om onze bevolking te voeden. Overschakelen naar elektrisch vervoer kan massaal, we moeten dan auto’s op perslucht ontwikkelen die misschien niet zo ver zullen rijden als benzine-auto’s, maar wel zonder schaarse metalen zijn te bouwen. Lithiumbatterijen vereisen meer kobalt dan makkelijk te winnen is; persluchttanks kunnen van koolstofvezels worden vervaardigd. Het opzetten van een landelijk of Europabreed netwerk van persluchtstations vereist vermoedelijk politiek ingrijpen.

Guy Nègre ontwikkelde een persluchtauto die zonder veel schaarse metalen gebouwd kan worden.
Guy Nègre ontwikkelde een persluchtauto die zonder veel schaarse metalen gebouwd kan worden.

Een nadeel van democratie is dat politici vaak extreem korte termijn denken: tot de volgende verkiezingen. Alleen als de Nederlandse bevolking massaal doordrongen is van de ernst van de situatie (en de gewone Nederlandse man en vrouw is dat meer dan de politiek)  zal het politiek winstgevend zijn voorbereidingen te treffen. Ook moet voorkomen worden dat het maatschappelijk netwerk uit elkaar valt.  Nederland en de rest van de werelden moet blijven functioneren als er veel minder energie beschikbaar is dan nu. Dat lukt alleen als het sociale leven en onderlinge solidariteit veel sterker is dan nu.

Er zullen nieuwe kerncentrales moeten komen, bij voorkeur van het kweekreactortype (waardoor we tientallen keren zoveel energie uit het uranium kunnen halen)  of het Canadese CANDU model dat ook verarmde uraniumbrandstof kan verwerken.

We moeten een strategische fosfaatvoorraad aanleggen en fosfaten terugwinnen uit afvalwater. Met het aardgas in Slochteren moeten we uiterst zuinig omspringen. Vegetarisme moet aan worden gemoedigd; er moet meer onderzoek komen naar het kweken van veevoer in Nederland zelf op afvalwater (eendenkroos of algen).

Individueel niveau
Individuen kunnen maar enkele dingen doen. Zelf zoveel mogelijk technische kennis verzamelen (niet in digitale vorm maar als boek of als het niet anders kan, microfiche) en jezelf een ambacht aanleren.

Transition towns werken aan een energiezuinige, duurzame economie om peak oil te overleven.
Transition towns werken aan een energiezuinige, duurzame economie om peak oil te overleven.

Het christendom is op dit moment niet in de mode maar kerken en vergelijkbare religieuze organisaties, denk aan synagogen, de boeddhistische sangha en hindoeïstische tempelverenigingen vormden in het verleden een  effectief sociaal vangnet.
Van uitgebreide families is geen sprake meer. Een alternatief vormen wellicht verenigingen als de vrijmetselaars, Rotary, politieke partijen. Richt een transition town op of sluit je bij een bestaande aan.

Globaal niveau
We hebben onszelf door de sterke bevolkingsgroei in een hachelijke positie gemaneouvreerd. Hoe meer mensen, hoe minder grondstoffen en energie per mens. Aan deze bevolkingsgroei zal een einde moeten komen. Punt. Religieuze leiders die geboortebeperking tegenhouden, denk bijvoorbeeld aan de paus en islamitische geestelijken, zullen moeten worden aangepakt. Hoe meer werkende vrouwen en hoe beter ze opgeleid zijn, hoe minder kinderen. Ook hebben vrouwen meer dan mannen de neiging om milieubewust en energiezuinig te leven.

We moeten proberen een humanitaire catastrofe rond 2030 te voorkomen.  Landen als India en China hebben ruime ervaring met armoede en zijn goed georganiseerd. De situatie is vervelender in het Arabisch schiereiland, waar de bevolking explodeert en de oliebronnen tekenen van uitputting vertonen. Dit geldt in iets mindere mate voor de rest van het Midden Oosten. Deze landen moeten onder druk worden gezet om corruptie te bestrijden en vrouwen meer rechten te geven, zodat ze tijdig over kunnen schakelen op een efficiënte lage-energie economie en nul bevolkingsgroei.

In principe zijn er in de rest van het zonnestelsel vrijwel oneindige voorraden grondstoffen en energie, maar deze op grote schaal winbaar maken zal meer decennia kosten dan we nog hebben.

Bioluminescentie komt veel voor bij diepzeedieren. Een extreme vorm van een natuurlijk proces?

Brein werkt mogelijk deels op licht

17 reacties / Filosofie, Wetenschap / Door / 20 december 2010

Biofotonica, een ooit fel omstreden theorie kostte menig wetenschapper de kop. Ten onrechte, blijkt steeds meer.  

Het veronderstellen dat fotonen, lichtdeeltjes, een cruciale rol speelden in levende organismen, kostte onderzoekers als de omstreden Rus Alexander Gurwitsch en de Duitser Fritz-Albert Popp bijna hun carrière. Nu duikt steeds meer bewijs op dat licht wel degelijk een essentiële rol speelt in levende organismen, mogelijk zelfs in ons bewustzijn.

Bioluminescentie komt veel voor bij diepzeedieren. Een extreme vorm van een natuurlijk proces?
Bioluminescentie komt veel voor bij diepzeedieren. Een extreme vorm van een natuurlijk proces?

Na zijn dood is gebleken dat Gurwitsch’ waarnemingen juist waren (al is het morfogenetisch veld, waar hij fervent in geloofde, onzin volgens vrijwel alle wetenschappers). Hij wordt nu erkend als de ontdekker van biofotonen. Popps werk, ooit verguisd door ‘respectabele’ wetenschappers, staat nu in het centrum van een zich snel ontwikkelend nieuw wetenschappelijk veld: biofotonica.

Oplichtende bacteriën en ingewikkelder organismen zijn minder uitzonderlijk dan het lijkt. In feite komt er bij biochemische reacties voortdurend licht vrij, zij het met een zeer zwakke intensiteit, denk aan honderd fotonen per vierkante centimeter per seconde. Tot voor kort werd dit gezien als een curieus bijverschijnsel.

Het lijkt er steeds meer op dat dat niet klopt en dat de verguisde biofotonen wel degelijk een belangrijke rol spelen. Uit onderzoek eerder in 2010 bleek dat de ruggemergzenuwen van ratten licht kunnen geleiden. Het brein van ratten in werking blijkt op te lichten. Biofysicus Majid Rahnama aan de Shahid Bahonar University te Kerman, Iran en een groep collega’s van over de hele wereld denken nu te weten waarom.

Verschillende celonderdelen van hersencellen blijken namelijk fotoactief te zijn, op licht te reageren. Ze bevatten bijvoorbeeld porphyrine-ringen, flaviniden, pyridine-ringen, lipide (vettige) chromoforen and aromatische (betekent: voorzien van een ring van zes koolstofatomen) aminozuren. Mitochondriën, de energiecentrales van de cel, bevatten verschillende chromoforen, stukken molecuul die de rest van het molecuul een kleur geven.

Het brein in werking baadt in zeer zwak licht. Toeval? Integendeel volgens een aantal onderzoekers.
Het brein in werking baadt in zeer zwak licht. Toeval? Integendeel volgens een aantal onderzoekers.

Volgens de theorie van de onderzoekers dienen microtubuli, een netwerk binnen cellen, naast transportnetwerk voor biomoleculen, ook als ‘wave guides’, lichtgolfgeleiders. Zeg maar een biologische glasvezelkabel. De onderzoekers toonden een significant verband aan tussen de frequentie van hersengolven, zoals alfa- bèta- en thetagolven en de activiteit van optisch actieve moleculen.

Dit kan verklaren hoe alfa-, bèta- en thetagolven het brein kunnen synchroniseren. Elektrische ontladingen door het ompolen van het celmembraan, het bekende proces waarmee zenuwcellen onderling communiceren, zijn daar te traag voor. Vijftien jaar eerder suggereerde de visionaire wiskundige Roger Penrose  al dat het netwerk van neuronale microtubuli een soort kwantumcomputers vormen, de Orch-OR theorie.

Alhoewel vervolgonderzoek niet veel heel liet van zijn theorie, zo zou de kwantumverstrengeling in microtubuli waar zijn theorie op berustte maar miljardsten van seconden overleven, heeft Penrose misschien toch wel een beetje gelijk. Penrose, blijkt uit zijn werk aan twistors, het ontdekken van ringvormige structuren in de achtergrondstraling en nu dus het kwantumbrein, heeft in ieder geval een zeldzaam talent om anderen op het juiste spoor te zetten.

De geïsoleerde ligging van Japan maakt dat het land maar weinig kanten op kan.

Japan reikt naar de sterren

3 reacties / Geopolitiek, Wereld, Zonnestelsel / Door / 19 december 2010

Het kleine land Japan is wereldkampioen robuuste, nauwkeurige techniek en robotica. Hét recept voor succesvolle ruimtevaart. En voor grondstoffen.

Japan, opgesloten tussen een vijandige reus en de zee
De ligging van Japan, een geïsoleerde eilandengroep ten oosten van het machtigste land van Azië, maakt dat het land geopolitiek gesproken maar weinig kanten op kan, behalve omhoog.

De geïsoleerde ligging van Japan maakt dat het land maar weinig kanten op kan.
De geïsoleerde ligging van Japan maakt dat het land maar weinig kanten op kan.

Het bewoonbare deel van de Japanse archipel is maar anderhalf keer zo groot als Nederland. het land beschikt nauwelijks over grondstoffen. De sterke opkomst van China vermindert op dit moment de Japanse invloed in de regio, die toch al vijandig tegen de Japanners staat vanwege het oorlogsverleden.

Wereldkampioen robotica
De Japanse bevolking veroudert nog sneller dan hier en men wil problemen zoals in Europa met slecht integrerende gastarbeiders voorkomen. De reden dat de Japanners prioriteit geven aan de ontwikkeling van robotica.
Robots zijn om meerdere redenen geknipt voor ruimtevaart. Ze vereisen slechts een energiebron, niet een complex leefsysteem zoals mensen en kunnen veel extremere omstandigheden, denk aan dodelijke radioactiviteit, hitte en koude, verdragen dan mensen.

Extreem kwaliteitsbewustzijn
De reden dat Japanse auto’s veel populairder zijn in Afrika dan bijvoorbeeld Europese auto’s is dat ze nauwelijks storingen vertonen. Dit is het gevolg van een andere Japanse eigenschap: de obsessie met kwaliteit die zijn oorsprong vindt in de Japanse zen-filosofie.
Werken is in Japan een vorm van mediteren waarbij het werk zo volmaakt mogelijk uitgevoerd moet worden.

De Japanse zen-filosofie inspireerde niet alleen deze tuin, maar ook het Japanse kwaliteitsbewustzijn.
De Japanse zen-filosofie inspireerde niet alleen deze tuin, maar ook het Japanse kwaliteitsbewustzijn.

Deze eigenschap komt zeer van pas bij het bouwen van extreem complexe systemen als ruimteschepen. Het was dan ook een kwestie van tijd voor de Japanners zich realiseerden wat voor hun land de meest voor de hand liggende en effectiefste toekomststrategie is. De rest van het zonnestelsel, denk alleen al aan de planetoïdengordel,  is namelijk bezaaid met die grondstoffen waar de Japanse industrie om schreeuwt. Na een serie mislukkingen in het begin hebben de Japanners nu NASA-technieken gekopieerd en zijn die nu aan het vervolmaken.

Slim gebruik van beperkte hulpbronnen
Japan beschikt niet over de enorme hulpbronnen van de Verenigde Staten of over een groot leger om die elders te gaan roven. De Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA heeft een jaarlijks budget van drie miljard euro, minder dan een tiende van NASA en minder dan de helft van dat van ESA, de Europese ruimtevaartorganisatie.

IKAROS, het Japanse zonnezeil plus zonnepaneel. Bron: JAXA
IKAROS, het Japanse zonnezeil plus zonnepaneel. Bron: JAXA

Toch zijn er opmerkelijke successen geboekt. Japan lanceerde april 2010 het eerste werkende zonnezeil, IKAROS, met een doorsnede van twintig meter en 7,5 micrometer dik. Het zonnezeil is tegelijkertijd ook een zonnepaneel en levert waardevolle kennis voor betere zonnepanelen op.

De opvolger van Ikaros, uitgerust met ionenmotor en een zonnezeil van 50 meter doorsnede,  gaat later dit decennium naar Jupiter en de Trojanen – een wolk grondstofrijke asteroïden in de Lagrangepunten op de omloopbaan van Jupiter.

Jupiter zelf is een enorme schatkamer van schaars helium.

Mijnbouw in de Trojanen
Slagen de Japanners er in een zichzelf replicerende mijnbouwrobot te ontwikkelen en die op de Trojanen te laten landen, dan zou Japan wel eens schatrijk kunnen worden van de opbrengsten. Vermoedelijk wordt dat een vervolgproject als na de missie van eind dit decennium de minerale samenstelling van de Trojanen bekend is.

Maanbasis
In Japan bestaan al langer plannen voor een onbemande maanbasis, gepland in 2020, die grondstoffen voor de Japanse industrie oogst. De maan is maar 1,3 lichtseconde ver weg, dus robots op de maan kunnen direct vanuit Japan bestuurd worden. Er is al een proces uitgedokterd om maanbeton te maken. De kosten: twee miljard euro, nog niet eens een halve Betuwelijn dus.

Zo moet de geplande Japanse maanbasis er uit komen te zien. Bron: JAXA
Zo moet de geplande Japanse maanbasis er uit komen te zien. Bron: JAXA

De maan beschikt over veel titanium, andere schaarse metalen  en vermoedelijk veel helium-3. De wedloop voor de maan is nu pas echt ingezet nu ook China en India (India zit met hetzelfde probleem als Japan: weinig geld en grondstoffenschaarste) missies naar de maan sturen. Hopelijk zullen dan ook de Europeanen uit hun winterslaap ontwaken.

Wij hebben namelijk een vergelijkbaar probleem als Japan en India: weinig grondstoffen en we hebben ook geen zin ze met grof geweld uit andere landen te gaan halen. Samenwerken met de VS en beide democratisch geregeerde landen zou wel eens veel op kunnen leveren.