Er zijn al meerdere ruimtestations gebouwd: Skylab, Mir en nu het internationale ruimtestation ISS. Al deze ruimtestations werden bevoorraad vanaf en bevonden zich in een omloopbaan om de aarde. Er zijn interessantere plekken voor ruimtestations: de Lagrangepunten. En de ruimte is letterlijk onbegrensd. Een overzicht van voor- en nadelen van het koloniseren van outer space.
In plaats van een bestaand hemellichaam te kiezen kunnen ruimtekolonisten hun eigen kolonie zwevend in de ruimte bouwen. Dat heeft verschillende voordelen.
De plaats is vrij te kiezen.
Ook is de kolonie makkelijk te verplaatsen als daar reden voor is.
Het kost (afgezien van de omloopbaan van het ruimtestation bereiken) weinig brandstof om van of naar een ruimtestation te reizen, omdat dit nauwelijks zwaartekracht bezit.
De zwaartekracht is vrijwel nul, wat ideaal is om bepaalde gevoelige kristallisatieprocessen en andere microzwaartekrachtstechnieken uit te kunnen voeren. Gevaarlijke experimenten en productieprocessen zijn in de lege ruimte aanmerkelijk veiliger uit te voeren dan op aarde.
Vooral de Lagrangepunten zijn interessant. Dit zijn punten waar de zwaartekracht objecten in evenwicht houdt.
Nadeel is zoals overal in de interplanetaire ruimte dat er geen bescherming is tegen meteorieten, zonnewind, zonnestormen, kosmische straling en dat grondstoffen van miljoenen kilometers afstand moeten worden gehaald.
Voor een langer verblijf moeten ruimtestations dan ook goed worden afgeschermd tegen kosmische straling en (micro) meteorieten.
Lagrangepunten factsheet
Grootte: wiskundig punt (in de praktijk duizenden kilometers)
Zwaartekracht: 0
Atmosfeer: geen; zonnewind
Temperatuur: duizenden graden (vlakbij zon) tot enkele graden boven het absolute nulpunt (Oortwolk en Kuipergordel)
Daglengte: naar wens (bijvoorbeeld aardnormaal)
Lengte jaar: 365,25 dagen (Lagrangepunten aarde)
Waardevolle grondstoffen: zonneënergie, zonnewind, nabij ruimtepuin
Pluspunten: nabijhejd aarde, lage zwaartekracht, vacuüm, constructievrijheid, asteroïden
Gevaren: kosmische straling, meteorieten, grote temperatuursverschillen
De omgeving
Elk hemellichaam dat rond een ander hemellichaam draait kent vijf Lagrangepunten: punten waar de zwaartekracht van bijvoorbeeld aarde en zon elkaar opheffen. Punt L1 is het punt tussen aarde en zon waar de aantrekkkingskracht van aarde en zon elkaar in evenwicht houden. L2 is het punt achter de aarde waar de zwaartekracht van zon en aarde even sterk is. Hier zal de NASA-ruimtetelescoop James Webb komen te hangen. L3 ligt precies tegenover de aarde, de plek dus waar de aarde zich een half jaar geleden bevond.
L4 en L5 liggen eveneens op de omloopbaan van de aarde rond de zon (op een zesde omloopbaan voor en na de aarde). Dit zijn punten waar zich ruimtepuin ophoopt: in het geval van de aarde ruimtestof. Jupiter en Neptunus, bijvoorbeeld, houden er indrukwekkende asteroïdenverzamelingen in hun L4 en L5 punten op na. Alleen de L4 en L5 punten zijn stabiel: materie in de omloopbaan van de aarde wordt er naar toe getrokken. Een ruimtestation hier blijft in principe tot het einde van het zonnestelsel hangen. De andere Lagrangepunten zijn instabiel en vereisen wel voortdurende, minieme bijsturing, alhoewel een quasiperiodieke, sikkelvormige halo omloopbaan in de buurt van een Lagrangepunt mogelijk is.
Een ruimtestation kan ook in een baan om een hemellichaam draaien of zelfstandig rond de zon draaien. Alle drie ruimtestations die ooit gebouwd zijn draaiden (ISS draait nog steeds) in een omloopbaan om de aarde op enkele honderden kilometers hoogte. Hier beschermt het aardmagnetisch veld de astronauten nog.
Hoe kom je er?
De Lagrangepunten rond de aarde liggen binnen het bereik van bestaande raketten. De punten voor en achter de aarde zijn binnen enkele dagen te bereiken, de punten op een zesde omloopbaan afstand van de aarde in enkele maanden. Het L3 punt vergt een langere reis. De L3, L4 en L5 punten vragen vanaf de aarde weinig brandstof om te bereiken omdat ze zich in de omloopbaan van de aarde bevinden.
Hoe bewoonbaar zijn de Lagrangepunten?
Een ruimtepak onder druk, bescherming tegen de felle zonnewind en kosmische straling zijn absoluut vereiste. Zonder ruimtepak houdt een mens het ongeveer een minuut uit in de ruimte. Een ruimtebasis zal voorzien moeten zijn van een stevige beschermlaag om kosmische straling en micrometeorieten af te weren. Grotere meteorietfragmenten moeten door bijvoorbeeld een laserafweersysteem op tijd worden afgeweerd. Een betrouwbaarder, maar duurder alternatief is een metersdikke beschermlaag van waterijs. Om kunstmatige zwaartekracht op te wekken zal het ruimtestation moeten roteren. Dit voorkomt dat de bewoners zullen gaan lijden aan botontkalking en spierdystrofie.
Wat zijn de voordelen ?
Voor industriële productie zijn de Lagrangepunten ideaal: lage zwaartekracht, vacuüm en geen klagende omwonenden. Ook voor mensenschuwen, onwettige activiteiten en sektes is deze locatie ideaal. Met grote zonnepanelen is in principe bijna oneindig veel energie op te wekken. Bij sommige ontwerpen wordt energie opgewekt uit elektrisch geladen deeltjes uit de zonnewind.
Gevaren op de Lagrangepunten
De ruimte kent geen beschermend magnetisch veld of atmosfeer. Zelfs het L2-punt achter de aarde is te ver om de zon helemaal af te dekken, dus zonnewind en zonnestormen zijn een probleem. Ruimtestations op enkele honderden kilometers hoogte boven de aarde worden nog beschermd door het aardmagnetisch veld. Micrometeorieten hebben een grotere bewegingsenergie dan kogels. Kent je ruimtepak of ruimtestation een lek en kan je dat niet dichten, dan ben je ten dode opgeschreven.
Hoe zou een kolonie in de buurt van de Lagrangepunten er uit zien?
De lanceerkosten vanaf de aarde zijn zeer hoog. Het goedkoopste is daarom om zoveel mogelijk gebruik te maken van materiaal van naburige asteroïden, zoals de gevaarlijke aardscheerders: asteroiden met een onregelmatige baan die de aarde kunnen treffen. Sommige astronomen hebben voorgesteld om een complete asteroïde (de aardscheerder Eros zou erg geschikt zijn) uit te hollen, vol te pompen met lucht en tot ruimtestation om te bouwen. Om voldoende kosmische straling tegen te houden moeten de wanden van de ruimtebasis enkele meters dik zijn (of de basis ondergronds worden aangelegd). De ruimtebasis moet langzaam rondwentelen zodat de bewoners door de middelpuntvliedende kracht tegen de buitenwand worden gedrukt.
Hoe zijn de Lagrangepunten tot leefbare wereld om te bouwen?
De enige praktische oplossing is een ruimtestation te bouwen en dat volpompen met een adembare atmosfeer. Er is geen lichaam met voldoende zwaartekracht om ook maar enige atmosfeer vast te houden.
De zeer fantasierijke SF-schrijver Larry Niven schreef zijn beroemde Ringwereldromans over een enorme ring, op de omloopbaan van de aarde bijvoorbeeld, gebouwd door een ras van aliens, die ronddraaide, een kunstmatige zwaartekracht opwekte en zo de lucht tegen hoge opstaande muren drukte. We kennen op dit moment geen materiaal dat sterk genoeg is om de krachten die daar voor nodig zijn te weerstaan. Ook is er in het hele zonnestelsel onvoldoende materiaal, of we moeten Jupiter en een deel van de zon uit elkaar slopen. Sorry, Larry.
Jammer. De bewoonbare oppervlakte zou wel enorm zijn, bij een breedte van 20.000 km gelijk aan tien biljard keer Nederland (dat is een één met zestien nullen er achter).
Tegen de tijd dat we in staat zijn, om een 38.000 KM lange kabel te kunnen fabriceren voor een ruimtelift, bestaande uit nanokoolstofbuisjes, zijn we zover. Zo’n kabel kan niet vanaf de aarde in een geostationaire baan gebracht worden, dus die wordt vanaf het station in de ruimte op aarde neergelaten. Het station is dus tevens ook de fabriek van de nanokoolstofbuisjes, en daar begint het proces. Als de ruimtelift klaar is, kan de fabriek omgebouwd worden, om een stevig weefsel samen te stellen, in het model van een kilometers grote ballon. Dit is dan de binnenzijde van het station in aanbouw. Vervolgens wordt daaromheen een tweede weefsel aangebracht, met een diameter die verscheidene meters groter is dan de kernballon. Aangehechte afstandhouders, houden de kernballon in het midden. Het station wordt voorzien van sluizen, en opgeblazen met inadembare lucht. Daarna wordt het station in het gekozen Lagrangepunt gesleept, en er kan water tussen de binnen en buitenwand worden gepompt, dat wordt gewonnen uit ijsmeteorieten, maar bijvoorbeeld ook van de maan. Dit water zal bevriezen, en het ruimtestation zijn stevigte geven. Nu kan het inwendige gevuld worden met materiaal uit de ruimte, waarbij ik denk aan het regoliet van de maan, in combinatie met wat nodig is voor begroeing van het inwendig oppervlak, maar ook meteorieten kunnen een goede kandidaat zijn. Dit vullen moet dan gelijk opgaan met het in rotatie brengen van het station. Aan de buitenkant worden dan op het oppervlak de zonnepanelen bevestigd voor de energiewinning van het station. Pas als de begroeing, en dus ook de verlichting een werkend geheel zijn, met voldoende garantie voor voedsel en zuurstof, kan de verdere opbouw van het station gerealiseerd worden door de kolonisten. Hoe dat eruit gaat zien, moet ik aan de toekomst overlaten, ik geef hier slechts een conceptontwerp.
die ballon, alfa, hoe bescherm je die tegen inslagen van (klein) kosmisch afval tijdens de bouw. En waar maak je hem van.
Of omzwerm je de ballon tjdens de bouw en sleepfase met een soort van ‘laserbirds”? (ik zie op google dat de term bestaat, maar ik bedoel een zwerm van vliegtuigjes oid die de boel beschermen) Ik fantaseer maar wat mee.
Freddy.
Het weefsel van de ballon is opzich al een redelijke bescherming tegen klein kosmisch afval, de dikte bepaald de sterkte, en er komt ook nog een buitenwand omheen die extra versterkt kan worden. Het materiaal weegt slechts enkele grammen per kilometer, dus dat is geen bezwaar ten opzichte van andere materialen. Verder wordt de ballon alleen gevuld met adembare lucht, bij het station waar het gebouwd wordt. Op de plaats waar de fabricage plaats vindt, kan dus gecontroleerd worden op lekken. Daarnaast is het van groot belang dat de ballon zo weinig mogelijk weegt, om vervoer naar het Lagrange punt zo goedkoop mogelijk te maken. Op het Lagrangepunt aangekomen, zal water in de ruimte tussen de wanden worden gepompt, dat vervolgens bevriest tot een zeer hard pantser is ontstaan. Dit moet volstaan, je kunt de zonnepanelen extra sterk maken, en inderdaad laserbirds toepassen, en ook een laserafweerscherm zoals Germen al schreef. Ik heb er over gedacht om grote koolstofzakken op de bodem te plaatsen, die zich snel opblazen als er een inslag binnendringt. Zo’n koolstofzak sluit dan vanzelf het lek, door daar naar toe te bewegen in de ontsnappende lucht. Dit is overigens een vrij ontwerp, dus iedereen die daarin geïnteresseerd is, kan mee ontwerpen. Evenals ikzelf krijgt niemand een vergoeding daarvoor, maar als het ontwerp uitgevoerd zou worden, omdat de NASA of een andere ruimtevaartorganisatie het uit wil voeren, scoor je wel eeuwige roem. Voorzover dat iets waard is, dat is dan je verdienste. Het lijkt mij een motief dat mensen wel aan zal spreken, mij zegt het niet zoveel. Geweldig dat je meedenkt Freddy, bedankt.
hoi alfa
ik snap het, een soort airbags dus. Je principe werkt hetzelfde als een lekke autoradiator. Wij hadden ooit een ongeluk op vakantie in belgie, lekke radiator het gevolg. Steed bijvullen. MIjn vader (een boerenzoon) ging op zoek naar een paardenkeutel. Deze bevatten dusdanig grasdeeltjes aan droge reststof, dat ze door het water naar het gat zouden worden gevoerd en het daar zouden dichten, verstoppen. Daarna wel repareren natuurlijk. We vonden die keutel niet, er waren toen al weinig paarden meer in het open landschap, maar het principe was prachtig.
Welke “boereneikel” het heeft uitgevonden, geen idee, maar ook eeuwige roem voor hem.
Is maanregoliet qua samenstelling overigens geschikt voor plantenteelt?
Wat is dat overigens voor een materiaal dat enkele grammen per (vierkante?) kilometer weegt. Dat gelijkertijd zo dun is dat het dit gewicht heeft en sterk genoeg is om kosmische inslagen te kunnen weerstaan. Moest ook denken: is een “laserschild” afdoende te bescherming. Kleine deeltjes komen met zo’n hoge snelheid aanvliegen, is dat te zien, te detecteren? En waarmee dan?
Krijg alleen maar meer vragan.
Hoi Freddy.
Klik eens op berichten RSS, en zoek dan naar het artikel dat gaat over een ruimtelift. De kabel die nodig is om een ruimtelift mogelijk te maken, moet een lengte krijgen van tenminste 38.000 KM. Het materiaal waaruit die kabel wordt samengestelt, bestaat uit nanokoolstofbuisjes. Zo’n kabel weegt slechts enkele grammen per kilometer, en kan alleen vanuit de ruimte worden neergelaten, zodat het ruimtestation ook de productie capaciteit moet bezitten, om deze kabel te vervaardigen. Het regoliet in pure staat is natuurlijk niet genoeg om plantengroei mogelijk te maken, er moet van alles aan toegevoegd worden. Er is een heel scala aan stoffen die je nodig hebt, en zou kunnen vinden in geëntert ruimtepuin, maar ook van de aarde moet e.e.a. komen.
Je vader heeft de juiste achtergrond om deze vraag te beantwoorden, vraag maar eens wat je aan puur zandgrond zou moeten toevoegen, om het vruchtbaar te maken. Wat jouw laatste vraag tot zover betreft, er zijn laser systemen ontwikkelt, die gebruikt worden om insecten in de lucht te onderscheppen en verbranden. Een vergelijkbaar systeem, maar dan geavanceerder en zwaarder uitgevoerd , kan toegepast worden om kleine en grotere meteorieten van tevoren te verdampen, of door een gasjet te verplaatsen uit hun baan. Op de plaats waar zo’n laser een meteoriet van grotere omvang raakt, ontstaat een gasjet als gevolg van plaatselijke verhitting, waardoor deze uit z’n baan wordt gedrukt. Het zou mooi zijn als jouw vader ons kan vertellen wat nodig is om plantengroei mogelijk te maken, als de grond uit regoliet bestaat. Dat zou een zeer belangrijke bijdrage zijn aan het ontwerp als geheel. Wij kunnen niet zonder zuurstof en gezond eten, daarvoor heb je planten nodig. Bedankt voor jouw vragen en leuke anecdote.
Even een suffe oneliner: Als visionair bouw ik elke dag luchtkastelen. :)
Barry.
Het is veel suffer om niet te reageren, terwijl je toch goede ideeen kunt hebben. Kritiek is belangrijk, dus dat moet je op de koop toenemen, leren we weer van.
Alfa je hebt gelijk, ik maakte ook maar een grapje..zie smiley :) En ik kan best tegen kritiek als het rechtvaardige kritiek is dus dat is geen probleem voor me.
Barry,
gewoon belangstelling: voor welke voordelen bouw jij luchtkastelen?
Julie,
Ik heb even goed nagedacht over je vraag omdat ik het niet precies begreep, het is een algemene vraag dus ik moet een algemeen antwoord geven. Ik bouw luchtkastelen om het gebrek aan wereldse leefruimte te kunnen opheffen, mijn luchtkastelen bestaan uit ideeen over technologische vooruitgang, politieke vooruitgang (wat overigens al niet meer mogelijk is, er bestaan teveel facties, we gaan alleen nog maar achteruit), ik heb sociologische ideen over scholing en maatschappij, zolang mijn ideeen niet worden uitgevoerd blijven het spreekwoordelijke luchtkastelen, je kan eigenlijk zo´n beetje wel alles gaan opnoemen, als ik er een voordeel en verbetering in zie wil ik wel een luchtkasteel eromheen bouwen. Als je een beter antwoord wil moet je je vraag iets specifieker stellen.
In de tekst staan voordelen en ik was ook benieuwd naar die van jou, dank je wel Barry
Hoi Alfa
Mijn vader is helaas niet meer in staat om dit te beantwoorden. Bedankt voor je antwoorden en tips.
Freddy.
Mijn deelneming heb je, ik ben mijn vader in oktober 2008 verloren. Ik weet hoe dat voelt.
julie,
OK, je vraag is nu iets specifieker, 1 van de grote voordelen die ik zie is bijvoorbeeld groot opgezette laboratoria waar je het gedrag van machienes kunt uittesten in absolute 0 zwaartekracht en 0 aantrekkingskracht, zoals je wel zal weten bestaat er op aarde geen enkele plaats waar absoluut geen aantrekkingskracht is, of althans geen plaats waar machienes heel blijven. Aangezien de mens nog steeds het idee heeft dat mensenrechten belangrijk zijn als het zich draait om massamoordenaars en psychopaten die niks anders willen doen dan moorden is een gevangenis die rondzweeft in het heelal ook wel een goed idee. Van mij mogen ze massamoordenaars gewoon onthoofden maar ja…dat soort schorem heeft jammer genoeg ook rechten. Een ander voordeel, wat tegelijkertijd ook weer een nadeel is, is het feit dat er verboden genetisch onderzoek gedaan kan worden mits dat ruimtestation van een land is waar die verboden niet gelden. je zou therapieruimtes kunnen inrichten waar mensen in kunnen rondzweven (dit is erg handig voor mensen met een beschadigde ischias zenuw) en tegelijkertijd zou je sportcentra kunnen inrichten (moet ook wel anders ben je binnen 5 jaar zo zwak dat je niks meer kan). Verder zie ik als voordeel dat je hele grote laboratoria kan inrichten om bacterien te kweken om ziektes te bestrijden waar nu nog geen medicijn voor bestaat, er bestaat namelijk een grote kans dat er een aantal bacterien zijn die niet aards zijn. Ja en ach…ik heb even 5 minuten mijn gedachten erover laten gaan, mischien dat ik morgen nog een paar voordelen zie.