Ruimtesonde naar Alfa Centauri-stelsel kan nu afremmen

Share Button

Breakthrough Starshot, het project van Stephen Hawking en de Russische multimiljonair Yuri Milner om onze naaste buren Alfa Centauri A,B en Proxima te bezoeken, is weer een stap dichterbij gekomen. Er is nu een methode ontwikkeld om af te remmen.

Anders dan standaard ruimteschepen, die tonnen wegen, kan je de ruimtesonde van Breakthrough Starshot met gemak in een brief verzenden. Het concept-ruimteschip weegt namelijk niet meer dan zo’n tien gram. Dat is exclusief het enorme vangzeil van zo’n 100.000 vierkante meter (een tiende vierkante kilometer). De verhouding massa ten opzichte van voortstuwing is het voornaamste technische probleem in de ruimtevaart. Dat geldt vooral voor zeer snel bewegende ruimteschepen. Bereiken deze relativistische snelheden, dan wordt de schijnbare -relativistische- massa steeds groter. Deze massa moet in de vorm van energie worden toegevoerd om het ruimteschip te versnellen. Dit betekent: enorme hoeveelheden energie. De energie-equivalent van 1 gram massa is 100 miljoen megajoule of 2,5 miljoen liter benzine of diesel. Dat is de reden dat het geplande interstellaire ruimteschip zo klein is. Het energie-equivalent van 100 miljoen megajoule is nog wel op te wekken voor enkele tientallen miljoenen. Een ruimteschip van honderd  ton lanceren met relativistische snelheden, vereist de hulpbronnen van minimaal een Kardashev-I beschaving die een complete planeet kan aftappen.

Conceptversie van Breakthrough Starshot. De vier rode bundels worden gebruikt voor communicatie met de aarde. Bron: Universiteit van Puerto Rico/Arecibo Observatory

Conceptversie van Breakthrough Starshot. De vier rode laserbundels op de hoeken worden gebruikt voor communicatie met de aarde. Bron: Universiteit van Puerto Rico/Arecibo Observatory

Breakthrough Starshot wordt door middel van een geconcentreerde laserbundel versneld tot enkele procenten van de lichtsnelheid. Dit scheelt brandstof en een motor. Nadeel is dat als de afstand groter wordt, steeds meer laserlicht niet meer op het vangzeil van het ruimtescheepje terecht komt, wat het rendement sterk doet afnemen. Een veel groter probleem is het afremmen. Dit is zonder brandstof bijna niet te doen. Weliswaar zal de zonnewind van Alfa Centauri A en B tegendruk leveren, maar deze is onvoldoende om het ruimtescheepje af te remmen.

René Heller van het Max Planck Institute for Solar System Research in het Duitse Göttingen en zijn collaga Michael Hippke hebben een oplossing ontwikkeld. Het komt er in het kort op neer om het enorme zeil te gebruiken om af te remmen. In de oorspronkelijke plannen bleef dit ingeklapt. Door gebruik te maken van de zwaartekracht van het stersysteem is het volgens hun berekeningen zelfs mogelijk om het ruimteschip te manoeuvreren. Beide creatieve geesten bedachten ook een slimme oplossing om de energieslurpende laser te vervangen: de stralingsdruk van de Zon zelf. Op die manier wordt de lancering qua energiekosten vrijwel gratis. Uiteraard blijft het technische probleem van het bouwen van een zeer licht, enorm zonnezeil overeind. Hiervoor hebben we ondertussen een oplossing: grafeen. Een vierkante kilometer grafeen van één atoomlaag dik heeft een massa van minder dan 20 gram. Dit grafeen kan ook als zonnepaneel dienen. Wel moeten we dan routinematig grafeen kunnen produceren, zoals we nu bijvoorbeeld aluminiumfolie produceren. Dit lukt steeds beter, maar nog steeds is grafeen schaars en duur.

Kortom: project Breakthrough Starshot begint steeds meer science en steeds minder fiction te worden.

Bron
Heller, R., & Hippke, M. (2017) “Deceleration of high-velocity interstellar sails into bound orbits at Alpha Centauri”, The Astrophysical Journal Letters, Volume 835, L32, DOI: 10.3847/2041-8213/835/2/L32

Share Button

Germen

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

Dit vind je misschien ook interessant:

1 reactie

  1. Umbo schreef:

    Top, mooi dat er weer een artikel is verschenen!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Advertisment ad adsense adlogger