Levende ruimteschepen lijken op het eerste gezicht onmogelijk. Immers, leven is lastig in het luchtledig, drie graden boven het absolute nulpunt. Toch is het idee minder gek dan het lijkt, stelt de fysicus-futuroloog en YouTube-ster Isaac Arthur.
Een auto of fiets repareert zichzelf niet. Een biologisch wezen, zoals een paard, wel. Natuurlijk tot op zekere hoogte. Anders waren er immers geen veeartsen nodig. Een erg handige feature natuurlijk, als je ver uit de buurt bent van een fietsenmaker. Zoals in de interstellaire ruimte.
Levende ruimteschepen hebben bepaalde voordelen die ze aantrekkelijk in de ruimte kunnen maken.
Levende ruimteschepen bouwen zichzelf om
Op het eerste gezicht lijken biologische organismen erg slecht bestand tegen de omstandigheden in de ruimte. Maar toch zijn de voordelen van bepaalde biologische eigenschappen dermate groot, dat ruimtevaartdeskundigen serieus nadenken over ruimteschepen die hetzij levend zijn, hetzij bepaalde nuttige eigenschappen van biologische organismen bezitten. Zoals naast het vermogen zichzelf te repareren, ook om zichzelf in evenwicht te houden. Of zichzelf, al naar gelang de behoefte, om te bouwen tot een andere vorm of functie. Zich te voeden uit lokale hulpbronnen. En een ruimteschip dat zich voedt met donkere materie, interstellaire waterstof of een andere energiebron in de omgeving, scheelt natuurlijk best wel veel op je brandstofrekening.
Levende ruimtekolonie
Levende ruimteschepen kunnen ook, net als een Portugees oorlogsschip, uit een “kolonie” van kleinere organismen bestaan. Denk aan asteroïdenmijners, brandstofverzamelaars en reparatiebeesten. Of, een verzameling nanobots zijn, Waarschijnlijk zal de technologie in de buurt van de Singulariteit bestaan uit een wolk van nanobots. In feite zijn levende organismen geavanceerde robots, en zijn echt geavanceerde robots steeds minder te onderscheiden van organismen.
Vooral bij generatieschepen, die honderden jaren onderweg zijn, wordt het steeds belangrijker om een robuust ecosysteem in het schip te hebben dat de levende inhoud intact houdt. Tenzij we de passagiers uploaden als computerprogramma natuurlijk. Kortom, bioships zijn waarschijnlijk minder science fiction dan het lijkt.
Een nieuwe theorie verklaart, waarom we geen aliens waarnemen. Alleen aliens op de vlucht hebben behoefte aan sterrenreizen.
Over vijf miljard jaar wordt het binnenste deel van het zonnestelsel onbewoonbaar. De waterstof in de zon is dan namelijk uitgeput en de zon schakelt dan over op heliumverbranding. De zon zwelt op tot een rode reus, wat het einde van Mercurius, Venus en waarschijnlijk ook de aarde betekent. Niet dat de aarde dan nog bewoonbaar was. Over ruwweg een miljard jaar wordt de zon al te heet en is het ook afgelopen met ons beschermende magnetische veld.
Aliens op de vlucht van ster naar ster
Kortom: het is een slim plan om ruim voor die tijd te verhuizen naar een gerieflijker ster. Maar hoe pakken we dat aan? Op die vraag is nu een mogelijk antwoord, door het werk van Bradley Hansen en Ben Zuckerman aan de University of California, Los Angeles. Hun strategie: wacht tot er een geschikte ster dicht bij komt en spring dan over. Van ster naar ster hoppen op het juiste moment scheelt tientallen malen de reisduur.
Op dit moment zijn de dichtstbijzijnde sterren die in het Alfa Centauri-stelsel op 4,2 lichtjaar afstand. Deze afstand is enorm: honderdduizenden malen de afstand van de aarde tot de zon. Maar gemiddeld één keer in de miljard jaar vindt er en zeldzame gebeurtenis plaats: de nadering van een ster tot minder dan 1500 astronomische eenheden (de afstand tussen de aarde en de zon). Overstappen op een andere ster is dan veel makkelijker voor aliens op de vlucht. Het kost dan tienduizenden malen minder energie om massa (zoals mensen) van het ene planetenstelsel naar het andere over te hevelen, aldus de onderzoekers.
NASA bedacht eind jaren vijftig dit door atoombommen aangedreven low-tech ruimtevaart ontwerp om naar Saturnus te vliegen. Als ze geen warp drive of wormgaten uitvinden, moeten aliens op de vlucht dit soort lowtech methoden gebruiken om naar andere sterren te reizen. Dan is het handig als een ster vlakbij is. Bron: Wikimedia Commons/public domain
Bus komt over 1,4 miljoen jaar
Als we even geduld hebben, kunnen ook wij een snelle oversteek maken. De ster GL 710 nadert ons binnen 1,4 miljoen jaar tot op minder dan 14.000 AE. Deze ster is iets koeler en kleiner dan de zon. Wat dat betreft dus een goede vervanger voor de zon – kleine, koelere sterren gaan veel langer mee. Van andere sterren is nog niet duidelijk of en wanneer ze in de toekomst dicht in de buurt komen. Sterbewegingen op deze afstanden zijn nogal chaotisch.
Aliens op de vlucht, omdat het niet anders kan
Verhuizen is ingrijpend. Zeker als je je complete hebben en houden moet verplaatsen naar een andere ster. Hansen en Zuckerman denken daarom dat andere beschavingen dat alleen doen als ze niet anders kunnen. Met andere woorden: aliens op de vlucht. Bijvoorbeeld, omdat hun ster dreigt een rode reus te worden of een andere kosmische ramp hun planetenstelsel onleefbaar maakt. Het tweetal schat dat er twee planetenstelsels binnen tien parsec (32,6 lichtjaar) van de zon een buitenaardse beschaving huisvesten. Vooral sterren die dicht bij elkaar staan, zijn volgens de twee goede plekken om naar buitenaardse beschavingen te zoeken. Want daar zal de meeste activiteit waar te nemen zijn, in de vorm van onverklaarbare infrarood-emissies.
Zonnestelsel bezet door buitenaardse kolonisten
Er is hier ook een keerzijde aan. Niet alleen wij kunnen op reis naar een ander planetenstelsel, we kunnen mogelijk ook buitenaards bezoek verwachten dat ons knusse zonnestelsel als hun nieuwe thuis zit. Dan wordt het dringen. Op zich is het zonnestelsel aantrekkelijk voor aliens. Onze zon is voor een ster ongebruikelijk rustig, zonder grote zonnevlammen, en de aarde is nog honderden miljoenen jaren bewoonbaar. Een oase voor een buitenaardse soort, die een veilig heenkomen zoekt voor hun ontploffende ster.
Bron
Brad Hansen en Ben Zuckerman, Minimal Conditions For Survival Of Technological Civilizations In The Face Of Stellar Evolution: arxiv.org/abs/2102.05703
Het systeem Proxima Centauri met de dubbelster Alfa Centauri A en B duikt regelmatig op in films en science fiction. En dat is niet voor niets.
Alfa Centauri, waarom?
De Proxima Centauri en Alfa Centauri planetenstelsels bevatten exoplaneten in de zone waar vloeibaar water kan bestaan. Daarom, en door hun nabije ligging, zijn ze een betere keus voor onze eerste reis naar een andere ster. En er zijn meer redenen. Zoals je in deze video kunt ontdekken. Heb je niet zo veel interesse heeft in de referenties naar science fiction en SF-themed computer games? Dat kan. Het belangrijke deel begint hier, vanaf 3 minuten.
Het Centauristelsel ligt op een afstand van 4,2 lichtjaar. Daarom zijn het de meest nabije sterren. Toch is ook 4,2 lichtjaar enorm ver. Want zelfs met onze snelste raketten zijn reizigers tienduizenden jaren op reis om het stelsel te bereiken. Maar dat hoeft niet zo te blijven. Want met lichtzeilen en, hopelijk, ooit, de Alcubierre aandrijving kunnen we sneller onze buren bereiken.
Grote Filter
Proxima Centauri is een rode dwergster. De dubbelsterren Alfa Centauri A en Alfa Centauri B zijn twee zon-achtige sterren. Dat maakt ze interessant. Zowel voor kolonisatie, als voor onderzoek. Want zonachtige sterren en rode dwergen bestaan lang genoeg voor leven om zich te ontwikkelen. Daarom is er zeker een goede kans, om een ontwikkelde biosfeer te vinden. Dit zou groot nieuws zijn. We weten dan, dat we niet alleen zijn in het heelal.
Stel, dat we leven ontdekken. Dat betekent dan, dat er op veel plaatsen elders in het heelal leven bestaat. Dan is er een sinistere vraag. Want wat is het Grote Filter? En zijn wij het Grote Filter al voorbij? Of staat ons nog een ramp te wachten?
Artist impression van het landschap op Proxima Centauri b. Bron: ESO/M. Kornmesser
Koperdiefstallen zijn een steeds hardnekkiger plaag. Daar zou wel eens verandering in kunnen komen. Met deze revolutionaire ontdekking zijn onderzoekers er in geslaagd, een vervanger van koper te vinden: koolstof.
Natuurlijk voorkomend koper. Wordt koper vervangen door koolstofnanobuisjes in stroomdraad? Bron
Kopervervanger dringend nodig
Koper is een erg goede elektrische geleider. Van alle metalen geleidt alleen het nog schaarsere zilver, stroom nog beter. Geen wonder dat koper heel veel gebruikt wordt voor elektronica en stroomkabels. Vooral de sterke vraag uit China maakt nu dat een kilo koper al gauw meer dan zes euro kost en geen koperhoudend voorwerp meer veilig is voor het dievengilde.
Onderzoekers zijn er nu voor het eerst in geslaagd een vervanger voor koper te vinden.[1] Een materiaal dat stroom beter geleidt dan dit steeds schaarser wordende metaal dus. Het materiaal in kwestie is koolstof, dat in de vorm van steenkool, kooldioxide en carbonaten zeer veel op aarde voorkomt. Het wordt een stroomgeleider in de vorm van een oude bekende: koolstofnanobuisjes, die veel weg hebben van een opgerold stukje grafeen. Koolstofnanobuisjes houden ook al een andere record: het materiaal met de hoogste treksterkte ter wereld.
Jarenlang moeizaam onderzoek levert vervanger
Na jarenlang moeizaam werk zijn onderzoekers zo ver dat de stroomdichtheid van koolstofnanobuisjes even groot is als die van koper. Dat wil zeggen: per volume-eenheid. Per kilo scoort het materiaal zelfs zes keer beter omdat het veel lichter is. Individuele buisjes geleiden zelfs tien keer zo goed stroom als koper, maar technisch was het tot nu toe niet mogelijk uit koolstofnanobuisjes een dikke stroomkabel te maken. De experimenten zijn uitgevoerd met dubbelwandige buisjes, die makkelijker te maken en te bewerken zijn. De onderzoekers willen nu een stroomkabel ontwikkelen die veel beter stroom geleidt dan koper. Daarvoor moeten ze enkelwandige koolstofnanobuisjes tot een stroomkabel ziet samen te vlechten. Een lastige uitdaging.
Voordelen
Naast een einde aan het kopertekort, besparen de nieuwe, lichte kopervervangers ook veel gewicht. Goed nieuws dus voor vliegtuig- en ruimteschip bouwers. Koolstof is zeer resistent tegen corrosie, dus de koolstof stroomkabels kunnen ook in chemisch zeer vijandige omgevingen gebruikt worden. Als de onderzoekers de belofte van een veel beter geleidend alternatief voor koper waar kunnen maken, wat ze gaan proberen, betekent dit dat de zeven procent energie die nu als transportverliezen verloren gaat in het hoogspanningnet, wordt gehalveerd of nog beter. Dit geldt des te sterker nog voor de stroomkabels in huis. De kans is dus aanwezig dat deze kabels overal in huis zullen opduiken en dat het koper weer wordt omgesmolten tot mooie standbeelden of munten. Wat moet je er anders mee?
Langzame opmars koper vervangers
De opmars van koolstofnanobuisjes als geleider bleek in de praktijk minder soepel te lopen dan eerst gedacht. Het is nog steeds erg duur om koolstofnanobuisjes in grote hoeveelheden te produceren, al dalen de prijzen. Begin 2021 liggen deze rond de 200 euro per kilogram. Dit is nog steeds vele malen meer dan koper. Wel is de dichtheid van koper veel hoger is dan die van koolstofnanobuisjes. En nog niet alle problemen zijn opgelost. Onderzoekers worstelen nog steeds met het aan elkaar aan laten sluiten van de buisjes. Zolang dat niet lukt, blijft er veel interne weerstand in de kabels zitten. Waarschijnlijk worden de eerste toepassingen die in ruimtevaart en vliegtuigen. Hier is gewichtbesparing erg belangrijk.
In 2019 was de “technical readiness level” bijna 3. Dat betekent, dat is aangetoond dat het principe werkt, maar er nog geen in het lab gevalideerd prototype is. [3] Ga dus voorlopig geen kopermijnen shortsellen. Maar op iets langere termijn zal koper waarschijnlijk de weg van het bakeliet gaan. Zeker, nu een grote fabrikant, Yazaki, al koolstofnanovezels in aluminium kabels verwerkt om deze even goed stroom te laten geleiden als koper [4].
Enkele jaren geleden, in de zomer van 2018, overleed trouw bezoeker en reageerder op Visionair.nl André Koers, actief onder de nicknaam Antares, aan een ongeneeslijke vorm van kanker. Bezoekers van visionair.nl herinneren hem als een eigenwijze, intelligente en uitgesproken persoonlijkheid met kernachtige eigen ideeën over de grote vragen van het leven. Kortom: een visionair in hart en nieren.
Op zijn verzoek publiceren we hier postuum zijn ideeën over de structuur van de kosmos en hoe deze is te benutten voor aandrijvingen voor ruimteschepen.
Wat we nodig hebben in de ruimtevaart, is een aandrijving waar van we zeker van tevoren weten dat die zal werken. Je hebt niets aan op vage theoriën gebaseerde dure experimentele machines, (typen warp drives bijvoorbeeld) die later alleen een miscalculatie bleken te zijn, serieus of tot vermaak van de uitvinder.
Bij de ontwikkeling vn mijn ontwerp met betrekking tot de massa drive, hield ik daarom rekening met een serieus uitgevoerd en uitgebreid peer reviewed beschreven wetenschappelijk experiment.
Rond 2011 verscheen hier een artikel van Germen. Dit met betrekking tot een experiment, waarbij het visuele bestaan werd aangetoond van virtuele deeltjes, als onderdeel van waar het universum theoretisch uit zou moeten bestaan. In de begeleidende tekst werd ook melding gedaan dat deze deeltjes zelfs tijdelijk massa konden ontlenen aan het zogenaamde vacuüm van de ruimte, gedurende korte tijd.
Jaren later in 2018 kwam dit weer boven bij mij, naar aanleiding van een artikel waarop ik op mijn reactie een paar stevige complimenten kreeg van een instituut voor wetenschap en math.
André koos de nickname Antares, naar deze rode superreus. Bron: ESO
Een aandrijving als in de zin van de de massa motor, had ik hier praktisch constructief en theoretisch al beschreven.
Maar dan nu iets concreter: De oorspronkelijk experimentele test ; omvat een duidelijke omschrijving omtrent de fysieke omstandigheden. Deze kan men herhalen, maar dan in een serie opstelling, uitgevoerd als een ring vormig en breed bemeten qua dimensies en meet mogelijkheden. Tijdens het experiment dient men de mogelijk verzamelde virtuele massa te kunnen meten. Het eindresultaat zal daarna uitwijzen of deze weg de juiste zal blijken.
Actie geeft reactie. Ga op wieltjes staan en werp een zware bowling bal van je af. Als reactie beweeg jij de andere kant op. Als de massa in het experiment aangeeft dat het nutig resultaat van die massa efficiënt toegepast kan worden, dan heeft het zin om de opbouw van de aandrijving snel op te starten.
Ringen van compleet onafhankelijk werkende segmenten. Deze dienen dan in serie en direct nauwsluitend achter elkaar geplaats te worden. Schakel ring één in tot het maximale massa resultaat. Dan ring twee parallel, daarna teglijkertijd ring twee maximaal en ring één uit. Als de massa van ring één zo overgenomen kan worden uit verplaatsing van de virtuele massa in ring één naar ring twee, beschikken we vanaf dat moment over de eerste en enige werkende massa.
André Koers
Naar aanleiding van het geplaatste zinvolle artikel, het volgende on topic antwoord hier op:
Het eindtijd verhaal dat nooit een einde zal hebben, gebaseerd op de werkelijkheid zoals wij die nu zien.
De religieuze sprookjes direct uitsluitende van deelname, het volgende:
Al onze wetenschappelijke theoriën zijn, (hoe juist en correct ook geformuleerd) gebaseerd op één gebeurtenis, de Big Bang.
Met grote dank aan de ontwikkeling van de moderne, uiterst geraffineerd opgezette meet methoden.
Van één universum kunnen we niet meer spreken, er zijn er meer. Het universum bevat meerdere resultaten dan dat van de single Big Bang. Het multiversum dient zich meetbaar aan. Dat impliceert dat er nooit een ruimte begintijd/eindtijd is geweest. De tijdruimte was er dus altijd al, maar mogelijk werd deze wel plaatselijk verscheurd als gevolg van de Big Bang in onze contreien.
In de week voor en tijdens dat mijn grote held op nr één, Stephen Hawking van ons is heengegaan, werd ik in mijn ziekbed getroffen door de volgende gedachte:
Bij de Big Bang ontstond, (neem ik gerust aan) materie en antimaterie. Afgaande op het bekende scenario, zou dan tot volledige annihilatie moeten hebben geleid. Dat is niet wat er gebeurde, wij zijn er.
Wat heeft er dan wel plaats gevonden volgens mijn controversiële gedachtengang. De antimaterie moet gereageerd hebben met de reeds bestaande inhoud van ons multiversum. Een eenvoudige maar rationeel goed te verantwoorden verklaring.
Tot nu toe begreep slechts de wetenschap dankzij Einstein, dat gravitatie het gevolg is van ruimte kromming en geen kracht kan zijn. Het resultaat van ruimtekromming staat direct in verband met de grote van de massa binnen de ruimtekromming.
Donkere materie:
Van de ruimtekromming weten we dat deze zich ogenschijnlijk alleen vormt rond de ons bekende massa’s. Maar wat weten van de invloed van de totale massa van sterrenstelsels op de ruimtekromming rond deze sterrenstelsels. De massa als geheel van deze sterrenstelsels, daar kan wel een extra, maar nooit beschreven of gemeten ruimtekromming aanwezig zijn…………
Tot zover donkere materie.
Donkere energie:
Dat kan heel goed een waarneming zijn die past bij ons multiversum. Het multiversum gedraagt zich nou eenmaal anders dan de enkele gebeurtenis waar wij, de mensheid van uit kon gaan.
Waar het allemaal om begon, de vluchtelingen.
Allen zijn het resultaat van natuur of menselijk geweld. We hebben volgens mij twee keuzes. De wapen wedloop stoppen in onderling intelligent overleg, anders zal deze ons uiteindelijk stoppen. Wij hoeven niet bang te zijn voor AI, maar moeten bedenken dat deze ontwikkeling gericht dient te zijn op rationele samenwerking en niet op een afspiegeling van de huidige situatie. Bereiken we dat, dan werkt de AI vóór ons allen en kunnen we verder als soort.
Met stip op één staat nu voor mij Elon Musk. Hij doorziet ons probleem en doet er daadwerkelijk iets aan.
Met grote dank aan Germen Roding, die dit commentaar toch maar mogelijk maakte.
Antares.
De nu zichtbaar geproduceerde virtuele deeltjes kunnen zelfs massa ontlenen aan het vacuum van wat althans tot dan toe voor het menselijk oog verborgen was. De mens kon zich vanaf dat moment, (neem dan wel de moeite) zonder een wetenschappelijk wiskundige achtergrond, ruimte kromming visualiseren, (voorstellen).
Of je ze nu superstrings, quantum deeltjes, of virtuele deeltjes noemt. De ruimte is absoluut niet leeg, ze voert een druk uit en die noemen wij in de volksmond zwaartekracht.
Gravitatie is dus een reële, (val maar eens) en virtueel, visuele druk.
Antares
Wat betreft de virtuele deeltjes die geproduceerd werden in een artikel hier op Visionair; dat experiment vereistte destijds een serie van schakelbare magneten. De magneten stonden in één lijn, in een kort lineair traject. De serie spoelen met kern werd met 30% van de lichtsnelheid repetitief aan en uit geschakeld. Opviel, was dat deze deeltjes ook voor korte tijd massa konden onttrekken, rechtstreeks uit dit universum
Virtuele deeltjes verschenen zichbaar op dit traject. Na jaren opgeslagen in mijn geheugen, dacht ik dus in een helder moment, dat feit nummer één is aangetoond, dat we dus kunstmatig massa kunnen creëren. Neem nu de ster en de begeleidende planeten uit dit artikel:
Ik schreef later o.a. hierover, (het experiment) dat ik een deeltjesversneller nodig zou moeten hebben om aan te tonen dat zich dit verschijnsel mogelijk ook zou kunnen voordoen bij echte materie. Wel, Nu ik bovenstaand artikel heb gelezen, vond ik de bijna de utopische deeltjes versneller van mijn dromen toch, en ook nog eens de ster, en zijn begeleiders.
De planeten in hun baan moeten wel virtueel licht uitstralen vermoed ik, en zo dus extra massa creëren.
Als dat gevonden wordt, dan is mijn gelijk bewezen en kan het volgende experiment plaats vinden, de massa motor:
In mijn concept ontwerp zouden ringen van geschakelde en supergeleidend materiaal achte elkaar moeten worden geplaatst. Ring één ingeschakeld ring twee daarna. Als ring twee wordt ingeschakeld, wordt tegelijkertijd ring één uitgeschakeld, enz enz. Dat zou hetzelfde moeten werken als dat iemand op rolschaatsen een zware bowling bal van zich afwerpt. Ik hoop voor de mensheid dat dit werkt, dan kunnen we in de realiteit ruimtevaart op grote schaal uitvoeren. Bovendien ben je zo tegelijkertijd het probleem van de heersende straling in dit universum kwijt denk ik en je beschikt ook nog eens over kunstmatige zwaartekracht, zij het in geringe mate dan.
Antares.
Commentaar: inderdaad raakte André hier aan een goed punt. Als virtuele deeltjes onder bepaalde omstandigheden massa kunnen krijgen, is het mogelijk voor ruimtevaartuigen om impuls over te dragen aan het vacuüm. Dat zou een grote doorbraak zijn en het bereiken van snelheden in de buurt van c, de lichtsnelheid, veel makkelijker maken. En hiermee interstellaire reizen praktischer haalbaar. Hoewel het veel energie kost om de lichtsnelheid te naderen – om een rekenvoorbeeld te geven: het versnellen van een kilogram tot tien procent van de lichtsnelheid kost al 500 miljoen megajoule, ongeveer evenveel energie als bij een onweersbui vrijkomt, of het jaarlijkse energieverbruik in Groenland – is vooral het mee moeten slepen van raketbrandstof wat deze snelheden onbereikbaar maakt. Zou je het vacuüm als “reactiemassa” kunnen gebruiken en de impuls als gerichte zwaartekrachtsgolven wegsturen, waar André hier op duidt, dan zou dit probleem veel kleiner zijn.
Zijn idee om het vacuüm te polariseren met elektromagnetische velden en vervolgens dit “achteruit” te duwen door een “sneller dan licht” aan- en weer uitschakelen (1) – is zeer de moeite waard om uit te werken.
(1) Hoewel niets sneller kan reizen dan het licht, is het wél mogelijk een SDL beweging te simuleren door opeenvolgend elementen in een circuit aan te schakelen. Licht reist 1 meter in drie miljardste seconde. Als je bijvoorbeeld een reeks spoelen met elk een meter afstand aanschakelt met 1 miljardste seconde tussenpoos, “reist” de golf in kwestie met een snelheid van 3 c. Dit is uiteraard dan een virtuele golf. In werkelijkheid reist er niets met een v > c.
In deze video worden enkele principes uitgelegd die Elon Musk, een van de meest visionaire ondernemers van nu, gebruikt om zijn bedrijven te laten groeien. Enkele dingen pakt hij radicaal anders aan dan zijn concurrenten? Waarom?
Uitbesteden, bijvoorbeeld, erg populair onder de gemiddelde manager, doet Musk niet of nauwelijks: meer dan tachtig procent van de onderdelen van zijn SpaceX-raketten worden in-house gemaakt, in fabrieken op een steenworp afstand van zijn hoofdkantoor. Ook kiest hij liever voor goedkope, minder optimale materialen en herbruikbare onderdelen dan voor dure, high tech alternatieven. Dit alles met als doel om de prijzen drastisch te kunnen verlagen en ruimtevaart bereikbaar te maken voor de massamarkt. Zo is het nu mogelijk voor kleine satellietoperators om gebruik te maken van een ‘lanceerbusdienst’. Mis je de deadline voor de lancering, dan kan je satelliet tegen tien procent extra met de volgende lancering mee. Kunnen andere ondernemers leren van Musk, of is zijn strategie alleen nuttig voor de markten waarop hij zich begeeft? Een verdere analyse van de ruimtevaartplannen van Musk kan je hier vinden.
SpaceX’s Starship en Super Heavy Rocket, die goedkope maan- en Marsmissies binnen bereik moeten gaan brengen, zijn goede voorbeelden van de ontwerpprincipes van Elon Musk in de praktijk. Bron/copyright: SpaceX
Wickramasinghe did it again. Een gedurfde hypothese van de usual suspect veronderstelt dat de Cambrische explosie, waarbij een zeer grote variëteit aan diersoorten ontstond, is veroorzaakt door het inzaaien van de aardse biosfeer door buitenaards leven. Kan deze theorie kloppen? Wat zijn de implicaties?
De raadselachtig snelle opkomst van het leven
Alle bekende op cellen gebaseerde levensvormen op aarde, van de mens tot bacteriën, stammen af van één enkele voorouder: de Last Universal Common Ancestor of LUCA die 3,8 miljard jaar geleden leefde. LUCA was verrassend compleet. Genetici hebben tweeduizend micro-organismen (zowel bacteriën als archaeae) uitgeplozen en vastgesteld dat LUCA naar alle waarschijnlijkheid een organisme was dat in staat was de gassen koolstofdioxide, waterstof en stikstof te binden en in complexe biochemische verbindingen om te zetten[1] ex. [2]. Geen geringe prestatie voor zelfs een hedendaagse bacterie. Al denken sommige collega’s van het team dat LUCA maar half-levend was en voor een deel gebruik maakte van een natuurlijke gradiënt in een onderzeese heetwaterbron om zo op chemische wijze de energiedrager ATP te produceren [1]. Wel wordt door wetenschappers vermoed dat de hoogstwaarschijnlijk drijvende kracht achter het metabolisme van LUCA, de Wood-Ljungdahl stofwisselingsroute, een abiotische oorsprong heeft. Maar waar kwam LUCA vandaan?
Panspermie
Panspermie veronderstelt dat het leven van de ene planeet naar de andere kan reizen. Weliswaar is het heelal (en zeker het heelal van vier tot vijf miljard jaar geleden) een uitermate ongastvrije plek voor onbeschut leven – denk aan kosmische straling, supernova-uitbarstingen en dergelijke), maar de enorme grootte maakt dit meer dan goed. Alleen al ons eigen sterrenstelsel biedt onderdak aan naar schatting tientallen miljarden aardachtige planeten en een factor miljard maal zoveel kometen. Dat maakt het biljoenen malen waarschijnlijker dat er ergens leven ontstaat.
Octopussen vormen een van de raadselachtigste diergroepen. Zijn ze buitenaards? Bron: Wikimedia Commons
Dat is ook nodig. Uit fylogenetisch onderzoek ([3] e.a.) blijkt, dat LUCA in feite te complex is om in het korte tijdsvenster (200 miljoen jaar) tussen de vorming van een vaste aardkorst (minder dan 4,0 miljard jaar geleden) en de oudste vondst van sporen van leven (3,8 miljard jaar geleden) te kunnen zijn ontstaan uit eenvoudige moleculen.
Panspermie maakt zowel het tijdsvenster (tien miljard jaar, honderd maal zo groot) als het aantal mogelijke plekken (vele biljarden in plaats van één) voor de ontwikkeling van leven veel groter. Vooral grotere waterrijke objecten bieden een goede bescherming tegen kosmische straling – waterijs is voorgesteld als effectief schild voor ruimtevaartuigen.
Cambrische Explosie vanwege aliens?
De geschiedenis van het leven op aarde was het grootste deel van de tijd vrij saai. Meer dan twee miljard jaar waren er alleen eencelligen zonder celkern. Pas anderhalf miljard jaar geleden ontstonden organismen met een celkern en zeshonderd miljoen jaar geleden brak de Cambrische Explosie uit. Hierbij ontstonden er in vrij korte tijd zeer veel verschillende diergroepen uit wat daarvoor eenvoudige wormen en holtedieren waren. Te toevallig om een natuurlijke oorzaak te hebben, stellen de nogal omstreden Wickramasinghe en enkele collega’s in een nieuw artikel [4]. Vooral de absurde complexiteit van octopussen – de slimste ongewervelde dieren, slimmer zelfs dan veel zoogdieren – zien ze als bewijs dat uit een verre buitenaardse oceaan eieren van deze dieren richting aarde zijn gelanceerd in een ijzige interstellaire komeet á la Oumuamua.
Kunnen ze gelijk hebben?
Hoe complexer een organisme, hoe meer energie het verbruikt. Buiten de Goldilocks-zone van een ster is er maar weinig energie beschikbaar. Levende organismen moeten de enorme interstellaire afstanden – denk aan honderdduizenden malen de afstand tussen de zon en de aarde voor de dichtstbijzijnde exoplaneten – dus in slaaptoestand doorbrengen. Bij de enorme tijdschaal waar we nu over spreken – tienduizenden jaren of meer – neemt de kans op beschadigingen drastisch toe. Organismen moeten deze beschadigingen kunnen repareren. Dat vereist een vorm van rustmetabolisme, dus energieverbruik. Bacteriën of andere micro-organismen kunnen dit in principe. Er zijn aardse bacteriën tot leven gewekt die 250 miljoen jaar lang in slaaptoestand verkeerden. Mogelijk zouden ook tardigraden, beerdiertjes, het zo lang volhouden in een energiearme omgeving. Complexe organismen zoals octopussen zouden over onvoldoende energie beschikken in de vloeibare kern van een komeet. Hun cellen zijn veel complexer dan die van bacteriën. Een andere variant genoemd in het artikel, exo-retrovirussen die de Cambrische Explosie zouden hebben veroorzaakt, is dan waarschijnlijker. Zij het dat die retrovirussen dan wel aardse organismen zouden moeten kunnen aantasten. Dit is alleen waarschijnlijk als panspermie zeer regelmatig voorkomt. De standaardverklaring voor de Cambrische Explosie, een hoger zuurstofgehalte waardoor er meer energie beschikbaar kwam voor complexe dieren, is een logischer verklaring.
Octopussen wijken genetisch gesproken inderdaad sterk af van de rest van de ongewervelden, maar toch is er een duidelijke verwantschap met de rest van het aardse leven.[5] Het is niet nodig om een buitenaardse herkomst te veronderstellen voor deze dieren om hun bestaan te verklaren. [5] gaat uit van een splitsing van de rest van de inktvissen ongeveer 270 miljoen jaar geleden. Mogelijk is het in octopussen aangetroffen unieke, haast Lamarckiaanse gedrag van messenger RNA’s verantwoordelijk voor deze unieke evolutie.
In de media worden visionaire denkers voorgesteld als uitzonderlijke individuen, die als intellectuele reuzen boven normale stervelingen staan. Schoolvoorbeelden zijn mensen als Elon Musk en Albert Einstein. Klopt dit, en is visionair denken buiten bereik voor gewone stervelingen? Of schuilt er in ieder van ons een visionair?
Wat onderscheidt visionair denken van het denken in het dagelijks leven en van wilde fantasie?
Die Gedanken sind frei, zegt een bekend Duits spreekwoord. In onze fantasie kunnen we de aarde plat maken, de maan uit laten hollen door aliens en sneller dan het licht reizen. In het dagelijks leven is de ruimte voor fantasie vrij beperkt. Wellicht kunnen we een andere route naar het werk nemen, een iets andere manier van werken kiezen of onbekende ingrediënten proberen in onze avondmaaltijd. Toch bestaat er een tussendomein tussen het dagelijks leven en er op los fantaseren. Dit tussendomein wordt slechts begrensd door de bekende natuurwetten. Visionair denken houdt zich bezig met het verkennen en vullen van dit tussendomein. Of vergroot het, door de puzzelstukken van bekende natuurwetten op een andere manier te combineren, waardoor er zicht ontstaat op een veel grotere werkelijkheid. Dit is wat echt baanbrekende wetenschappers als Darwin, Copernicus en Niels Bohr deden. Darwin door ons het grote inzicht te verschaffen dat de verbijsterende variëteit aan leven voortkomt uit een simpel principe: natuurlijke selectie. Copernicus door de aarde te degraderen tot een van de planeten in het zonnestelsel. En Bohr door de fundamentele ‘vage’ kwantumnatuur van de werkelijkheid bloot te leggen.
Vormen van visionair denken
Visionair denken kan op vier manieren ons leven veranderen en zo ons op deze manier verrijken. Ten eerste: Visionair denken kan ons de werkelijke grenzen (niet de imaginaire grenzen) duidelijk maken, en soms helpen verleggen. Deze werkelijke grenzen zijn veel ruimer dan de meeste mensen zich realiseren en worden voortdurend uitgebreid. Tegelijkertijd zijn deze werkelijke grenzen onverbiddelijk. Zelfs alle rijkdom op aarde is niet in staat een ruimtevaartuig sneller dan het licht naar Alfa Centauri te sturen, tenzij we een manier ontdekken om de speciale relativiteitstheorie te omzeilen. Ten tweede: Visionair denken stelt ons in staat om de wereld te zien voor wat hij is. Papieren conventies, wetten en overtuigingen zijn niet meer dan dat. Er is geen natuurwet die het verbiedt om bijvoorbeeld voortaan links te gaan rijden, voortaan in genetisch gemodificeerde uitgeholde sequoia’s te gaan wonen of directe democratie in te voeren. Het enige wat we hoeven te doen is bestaande wetten af te schaffen of te veranderen. Er zijn letterlijk oneindig veel mogelijkheden om de wereld waarin we leven op een andere, betere manier vorm te geven en uit te breiden naar het deel van het heelal waar we met de lichtsnelheid kunnen komen. Ten derde: Visionair denken stelt ons in staat om ongekende dingen te bedenken en uit te voeren. Voor de visionair is the sky the limit. Anderen zagen raketten als storingsgevoelige peperdure vuurpijlen. Musk ziet raketten slechts als een combinatie van materiaal, brandstof, ontwerp en vakmensen. De ontwerpen waren er. De materialen ook: volgens Musk’s berekening konden deze raketten veel goedkoper gebouwd worden dan de toenmalige marktprijs, zeker als delen werden hergebruikt. Raketten ontwerpen is hels moeilijk, maar Musk slaagde er in op basis van bestaande ontwerpen verbeterde versies te ontwikkelen. Hij lanceert nu voor een prijs die enkele malen lager is dan van de Amerikaanse moloch ULA.. Ten vierde: Visionair denken stelt ons in staat grote trends te zien en zo in grote lijnen de toekomst te voorspellen. Het bekendste voorbeeld van een visionair die actief is in deze categorie, is de Amerikaanse uitvinder en futuroloog Ray Kurzweil. Er van uitgaande dat de Wet van Moore – die een verdubbeling van het aantal transistoren per dollar per drie jaar voorspelt – bleef kloppen, voorzag hij internet, dat de mens verslagen zou worden met schaken en er zelfrijdende auto’s zouden komen – in deze volgorde. Hij zat er ook niet verder dan enkele jaren naast bij elke doorbraak. Dat kon hij, omdat hij in grote lijnen kon inschatten hoe complex elke taak was en hoeveel transistoren er nodig zouden zijn om dit uit te voeren.
Kunnen alleen geniale mensen visionair denken?
Visionair denken is meer een wereldbeschouwing en denktechniek dan het product van een geniaal stel hersens, hoewel uiteraard een hoog IQ visionair denken op steroïdenniveau brengt. Ook voor mensen met een lager IQ dan Musk kan visionair denken het verschil maken tussen een armoedig bestaan en succes. Bewogen Nederland en Duitsland beschouwden de kweekcentrale in aanbouw in het Duitse grensplaatsje Kalkar als het begin van een atomisch armageddon, en bewogen hemel en aarde om Kalkar voor de ingebruikname te laten sluiten. Hierin slaagden ze, waarbij er 8 miljard D-mark (tegenwoordig rond de tien miljard euro) verloren ging. De zakenman Hennie van de Most (alleen lagere school) berekende dat de voorraad aan oud koper in het Kalkar-complex meer waard was dan de vraagprijs voor het gehele gebouw. Erg veel risico liep hij dus niet als hij de voormalige kerncentrale in aanbouw opkocht. Als Kernwasser Wunderland maakte hij een amusementspark van, dat nog steeds winstgevend is. Van der Most paste ook hier first principles toe. Hij trok zich niets aan van de vooroordelen over kerncentrales en dacht out of the box.
Overbevolking? Onzin, tenminste als we ruimtevaart voortvarend aanpakken. In het zonnestelsel is er voldoende materiaal voor het aanmaken van biljoenen malen de aardoppervlakte. Hoe? Door langzaam roterende O’Neill cilinders te maken.
Op aarde gebruiken we in het dagelijkse leven alleen maar de eerste meters van de aardkorst. De rest heeft voor ons maar één functie: zwaartekracht opwekken. Wat, als we die zwaartekracht op een andere manier kunnen opwekken? Dat kan: namelijk door de middelpuntvliedende pseudokracht, zoals aan de binnenkant van een ronddraaiende cilinder. Een cilinder met twee kilometer doorsnede moet bijvoorbeeld één maal per minuut roteren om een aardachtige “zwaartekracht” op te wekken.
Professor Gerard O’Neill werkte het idee van roterende ruimtekolonies verder uit en berekende, dat een cilinder van staal maximaal vier kilometer in diameter en dertig kilometer in lengte kan zijn. (Hier een artikel voor leken) Er ontstaat zo een “ruimte-eiland” met vierhonderd vierkante kilometer leefruimte, ongeveer de oppervlakte van Malta, Singapore, Texel of Andorra. Met koolstofnanovezels kunnen zelfs veel grotere ruimtekolonies met de grootte van een klein continent worden gebouwd. In deze video een grondige behandeling van het fenomeen O’Neill cilinders, zoals we die van Isaac Arthur gewend zijn.
De meest geschikte locaties voor O’Neill cilinders zijn de twee Lagrangepunten die tussen de aarde en de maan liggen: L4 en L5. Het kost daar geen energie om op dezelfde plek te blijven hangen. Deze vormen ook een ideale opstapplek voor vrachtverkeer richting de asteroïdengordel. Worden deze Lagrangepunten straks de overslagkades van het zonnestelsel?
De aarde vormt een diepe zwaartekrachtsput en is daarmee niet erg geschikt als haven voor ruimtevoertuigen. Waar kunnen we het beste het overslagpunt voor ruimtereizen inrichten? De maan, een van de Lagrangepunten van het aarde-maanstelsel of toch maar LEO, low earth orbit?
“Metrokaart” van het zonnestelsel met delta-v per node. Klik voor een vergroting. Let op: zeer groot, doe dit niet op je databundel. Bron: User: CuriousMetaphor op reddit.com
Wat is delta v en waarom is delta v zo belangrijk in de ruimtevaart?
Delta v is de totale verandering (delta in natuurkundige vergelijkingen) in snelheid (v). Delta v wordt uitgedrukt in kilometers per seconde. Als de intercity waarin je zit versnelt van 0 naar 240 km/uur en vervolgens weer stopt bij het volgende station, is de delta v (240 + 240 = 480) km/uur (oftewel: 0,133 km per seconde). Op aarde is dat niet zo belangrijk. Een trein kan afremmen op de rails en de elektromotor. In het luchtledig van de ruimte kan dat niet, je zou misschien de zonnewind of het magneetveld van de zon of de aarde kunnen gebruiken, of je snelheid verkleinen of vergroten door een “gravity slingshot” langs een planeet, maar dat is het dan wel. Dat betekent: zowel versnellen als afremmen kost evenveel raketbrandstof. Raketbrandstof die je aan het begin van je reis moet meenemen, want er zijn nog geen tankstations onderweg. En waarbij het ook weer veel brandstof kost om deze extra brandstof mee te nemen. Voor de gemiddelde interplanetaire missie bestaat maar enkele procenten van het laadgewicht uit nuttige lading. De rest, meer dan 90 tot 98 procent, is stuwstof. Kortom: de delta v van je reis wil je zo laag mogelijk hebben.
Sport onder gewichtsloze omstandigheden kan groot worden. Hier een bal die aan boord was van de verongelukte Space Shuttle Challenger. Bron: NASA
Zwaartekrachtsput
Van alle delta v die nodig is om van de aarde naar bijvoorbeeld Mars te reizen, ongeveer 20 km/s, is er maar liefst 11,1 km/s nodig om volledig aan de aarde te ontsnappen. Voor de eigenlijke reis van de aarde naar Mars zelf veel minder, ongeveer 1 km/s. De rest is nodig om op Mars tot stilstand te komen, tenzij je wilt eindigen als de zoveelste krater op het al behoorlijk geteisterde oppervlak van Mars. Dat maakt de aarde een slechte keuze als overslagstation voor interplanetaire ruimtevaart. Een retourtje aarde vanaf een Lagrangepunt komt je op meer brandstof te gaan dan een enkele reis Mars: 22 km/s. Laat staan, als die enkele reis Mars via twee strategisch geplaatste ruimtehavens op de Lagrangepunten van de aarde en Mars verloopt: rond de 1 km/s. Kortom: een snuggere ruimteveerdienst blijft ver uit de buurt van de aarde en maakt gebruik van de Lagrangepunten. Hier een video met meer details.
Leven in een ruimtehaven In het begin zal een ruimtehaven spartaans ingericht zijn, maar dat zal niet zo blijven. Als ruimtemijnbouw en het koloniseren van de rest van het zonnestelsel echt op gang komt, zal het een komen en gaan zijn van passagiers. Ook is een ruimtestation een toeristische attractie op zich. Denk aan de vele mogelijkheden van gewichtloosheid. Of het spectaculaire uitzicht op de aarde. Fabrieken waar hoog-vacuüm of microzwaartekracht benut kunnen worden? Casino’s? Zero gravity sportzaal? De mogelijkheden zijn zo eindeloos als de ruimte zelf.
