Space elevator: lift van 38.000 km hoog

Share Button

Je staat vlakbij het grondstation van de tienduizenden kilometers hoge ruimtelift. 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.

Share Button

Dit vind je misschien ook interessant:

36 reacties

  1. Barry schreef:

    Er staat een klein foutje in het artikel, het draait zich niet om een spacelift die naar 38.000 km hoogte gaat maar 34.000 hoogte, vanzelfsprekend heb ik de docu waar dit idee in werd besproken ook gezien.

    • admin schreef:

      Barry, de geostationaire baan ligt op ongeveer 36 000 km hoogte. 34 000 km is te laag, zo moet je sneller ronddraaien dan de daglengte :)

      • Barry schreef:

        adm,

        Die docu was afgelopen nacht op tv maar mischien was ik niet helemaal helder meer, je hebt gelijk. Het kan natuurlijk ook zijn dat ze het in die docu verkeerd hebben gezegd en dat ik het goed heb onthouden wat ze hebben gezegd. Het enige woord wat ze niet gebruikten in die docu was middelpuntvliedende kracht en dat is in het kort wat ik begrepen heb hoe het liftsysteem werkt. Maar hoe dan ook, je hebt een mooi artikel geschreven, dat staat buiten kijf. Wat ze lieten zien was een grote strandbal die de aarde moest voorstellen en aan het eind van het koord wat bevestigd zat aan die strandbal zat een contragewicht wat het ruimtestation moest voorstellen, daartussenin zat een miniplastic lift bevestigd en door het ronddraaien van de aardbol werd de lift naar het contragewicht geslingerd. Ikzelf vind het een beetje een maf idee omdat koolstofnanobuisjes wel gemaakt kunnen worden maar er bestaan voorzover ik weet nog geen reperatiemethodes voor als dat koord toch zou breken. Nanokoolstofkoord is niet onverwoestbaar, het is nagenoeg onverwoestbaar…nagenoeg is niet genoeg.

      • Barry schreef:

        Adm,

        Ik heb de link over geostationary orbit bekeken, maar er rijst mij toch 1 vraag op, als ze kostenbesparend willen werken zorgen ze ervoor dat ze zo min mogelijk nanokabel nodig hebben en dus bevestigen ze de kabel aan 1 van de hoogste punten op aarde,de himalaya bijv. wat veranderd er dan aan de lengte van de kabel? In dat geval mag ik er toch wel vanuit gaan dat er niemand meer gelijk heeft, jij niet, ik niet en de documaker ook niet…of wel?

  2. Hans schreef:

    Er was een tijd dat we de Maan zouden koloniseren of Mars.
    Dit plan is minder ambitieus, maar net zo onhaalbaar.

    • admin schreef:

      Waarom onhaalbaar?

      • Hans schreef:

        Grenzen aan de groei, financiële crisis.

        Of wat serieuzer: de technologie bestaat nog niet.
        Hoeveel weegt een kabel van 1 m. doorsnee en 38.000.000 milj. m lang?
        Waar moet al die koolstof vandaan komen?
        Eén land kan (en wil) dit niet betalen.
        Als meerdere landen gaan samenwerken om dit te bouwen, in welk land wordt-ie dan gebouwd?
        Wie mogen er gebruik van maken als-ie eenmaal staat?
        Rekening gehouden met wind en jetstream ?

        • Niek schreef:

          Is iets dat nog niet bestaat dan niet juist interessant voor een visionair?

          Voor wat betreft je latere vragen: zo gaat het nu toch ook al met radiotelescopen? Die worden lang niet altijd in het land gebouwd die het grotendeels financiert. En uiteraard mag iedereen er gebruik van maken, zolang er maar wordt betaald.

          Mijns inziens is het niet onhaalbaar, maar nu nog niet haalbaar.

  3. Barry schreef:

    Hans,

    gemiddeld elke 10 jaar is er een globale financiele crisis, dat is niks nieuws, de technologie laat zich daardoor niet tegenhouden, sterker nog, na iedere financiele crisis wordt er meer technologie op de markt gegooid om de gaten op te vullen.

    De technologie bestaat nog niet? Hoe kom je daarbij?, de technologie bestaat wel al, al is het in miniatuurvorm. Wat nog niet bestaat is de kabel die ervoor nodig is maar dat is een kwestie van tijd. Als je het hebt over het gewicht van de kabel, het allergrootste deel van de kabel staat niet eens onder invloed van de zwaartekracht of aantrekkingskracht.

    Alleen al in Frankrijk wordt nog jaarlijks genoeg koolstof gewonnen dat zij dit alleen zouden kunnen realiseren, in de DDR zijn ze niet eens zo lang geleden overgestapt op oliekachels, met andere woorden, ook daar is nog steeds genoeg koolstof te vinden.Ik noem maar gewoon even 2 landen op, wereldwijd is er genoeg om 20 van deze kabels te maken mits wereldwijd ook overgestapt wordt op alternatieve energiebronnen.

    Meestal als de NASA iets bouwt dan worden heel erg veel landen erbij betrokken, onderdelen voor raketten worden wereldwijd gebouwd, zo zal het ook gaan voor onderdelen voor een ruimtestation waar een lift aan bevestigd zou kunnen zijn.

    Vanzelfsprekend zullen er ook maatregelen genomen worden dat het contragewicht, oftewel ruimtestation, de kabel altijd strak houd.

    • Hans schreef:

      Je hebt Grenzen aan de Groei duidelijk niet gelezen.
      Deze financiële crisis is van een heel andere orde dan de eerdere crises.

      Bij een doorsnede van 1 m. wordt het volume van de kabel 30 miljoen kubieke meter pure koolstof … ga dat eerst maar eens zuiveren uit steenkool. Hoeveel fabrieken heb je daarvoor nodig?
      De fabricage van 30 kubieke kilometer nanobuisjes lijkt me ook iets moeilijker dan het aanleggen van de Afsluitdijk.

      Wie gaat er zoveel moeite doen voor zo’n schijnbaar nutteloos project?
      Welke landen laten zich nog voor NASA’s karretje spannen?
      NASA is zelf op sterven na dood.

      • Germen schreef:

        Barry en Hans, de kabel hoeft helemaal niet dik te zijn. Hoe dikker de kabel, hoe zwaarder. Dit heft de extra sterkte precies op. In feite weegt de kabel per kilometer heel weinig, misschien enkele grammen.

        • Barry schreef:

          Germen,

          Ik heb op tv een docu gezien waarin ik een grote lap nanokoolstof (ong 2 bij 3 meter) zag en in die docu werd gezegd dat er niet onthuld mocht worden waar het gebruikt voor kon worden maar wat mij betreft ligt dit wel voor de hand,ik denk dat 1 van die toepassingen is dat je het kan oprollen en er een soort kabel van kan maken. Een 2e toepassing is natuurlijk dat je er ruimteschepen mee kan beschermen tegen inslagen van kleinere stenen.

  4. Barry schreef:

    Hans,

    Nee ik heb Grenzen aan de Groei ook niet gelezen, ik had die uitspraak verkeerd begrepen, het was dus geen uitspraak maar een titel van een artikel. En ja, het is een schijnbaar nutteloos project maar schijn bedriegt soms, het is de bedoeling dat er mogelijkheden gevonden worden om materialen in het heelal te krijgen voor het bouwen van ruimteschepen waar je intergalactische reizen mee kan maken. Dus eigenlijk ruimtesteden met motoren. En om te voorkomen dat het bouwen van dat soort ruimteschepen 2-300 jaar gaat duren willen ze methodes uitdenken om de materialen snel bij het ruimtestation te krijgen, ikzelf heb er andere ideeen over, ik denk zelf dat het beter is om andere planeten te gaan ontginnen en om dat te realiseren is NASA ook al druk bezig met allerlei onderzoeken in smenwerking met meerdere MIT´s.

    • Hans schreef:

      @Barry: ik denk dat er over 200 jaar helemaal geen belangstelling meer bestaat om materialen in de ruimte te krijgen. Brood op de plank zal het enige zijn waar we naar streven.

      Lees het Olduvai-scenario op dit weblog:
      http://www.visionair.nl/nederland/het-olduvai-scenario/

      • Germen schreef:

        Hans, we zijn geen pessimisten hier. Het Olduvai scenaruio is reëel maar we kunnen er nog steeds veel aan doen om het te voorkomen. Zo moeten we zuiniger omspringen met grondstoffen.
        Lichte en oersterke nanomaterialen van het zeer veel voorkomende koolstof zijn hierbij essentieel. Onze techniek is nu al zo ver dat een particulier bedrijfje kan waar NASA 40 jaar geleden enkele procenten van het Amerikaans nationaal inkomen voor nodig had. Ik denk dat het voor de volgende generatie niet meer buitengewoon moeilijk zal zijn om naar de ruimte te reizen en deze te koloniseren.

        • Hans schreef:

          Germen, ik ben ook gen pessimist. Ik vind het alleen onzin om ruimtevaart (kolonisatie van andere planeten) als vooruitgang te betitelen. Het zou beter zijn als we tevreden zouden zijn met onze eigen planeet.
          Op een kleinere schaal: laten we ons eigen land beter maken i.p.v. andere landen te koloniseren.
          Nog kleiner: houd je eigen huis op orde en schoon, wees daar tevreden mee.

  5. Barry schreef:

    Hans,

    Ik had het artikel met het ulduvai scenario al gelezen maar uitgerekend dat artikel was een artikel waar ik zoveel bedenkingen op had (het was overigens wel erg goed geschreven) dat ik nog niet precies wist wat ik erop moest gaan zeggen. Het mensenras is zo flexibel dat elke keer als het voor ons op een rampscenario dreigt uit te lopen dat we een uitweg vinden. Het laatste jaar heb ik heel erg veel docu´s gezien waarin verschillende manieren werden uitgelegd hoe we alternatieve energiebronnen kunnen aanboren, een groot deel van die energiebronnen worden al op relatief grote schaal ingezet. Ik neem aan dat Germen het particuliere bedrijfje bedoelde die ik dacht op de canarische eilanden een ruimtetourisme spacestation aan het opzetten is. In juni dit jaar kwamen ze nog 70 miljoen dollar te kort maar dat is een schijntje, ik denk dat ze die al aangevuld hebben ondertussen.Ik dacht (ik weet helaas de preciese feiten niet meer) dat dat bedrijfje al 2 ruimteveren heeft geschikt voor enkele passagiers, tussen de 6 en 8, diezelfde ruimteveren zijn ook geschikt voor transport voor materialen naar ruimtestations.

    • Hans schreef:

      Het mensenras is zo flexibel dat elke keer als het voor ons op een rampscenario dreigt uit te lopen dat we een uitweg vinden.

      De bewoners van Paaseiland, de Maya’s en de Viking-kolonisten op Groenland hebben geen uitweg gevonden. Hun samenleving is ingestort.

      Het kan geen kwaad om eens te kijken naar een lezing van Jared Diamond of Joseph Tainter.
      http://www.ted.com/talks/jared_diamond_on_why_societies_collapse.html
      of
      http://www.youtube.com/watch?v=ddmQhIiVM48&feature=related

      • Germen schreef:

        Hans, zowel die Paaseiland als de Vikingen op Groenland waren nogal starre mensen zonder veel verbeeldingskracht. Zo vonden de Vikingen op Groenland het eten van vis (overvloedig voorradig rond Groenland) onder hun stand. Flexibeler volken, zoals de Chinezen, overleefden schijnbaar allesvernietigende catastrofes wel door hun leefgewoontes te veranderen.

        • Barry schreef:

          Hans,

          Als het zich gaat om de paaseilanden heb ik als aanvulling voor je dat de bewoners zijn uitgestorven om een verschrikkelijk simpele reden, ze kapten al het hout om op hun eiland omdat ze de beelden die ze maakten naar de rand van hun eiland rolden. Ze gebruikten de boomstammen dus om de stenen overheen te rollen, ipv dat ze die bomen gebruikten om daarna schepen van te bouwen gebruikten ze het hout om er huisjes van te maken en als brandhout zonder er acht op te slaan dat ze het eiland moesten herbebossen. M.a.w. Toen ze klaar waren met het maken van hun beelden hadden ze geen enkele mogelijkheid meer om van hun eiland af te komen.

  6. dfb schreef:

    jongens alsof gewicht het enige probleem is .. wat dacht je wat voor krachten in het spel komen als de WIND vat krijgt op een paar honderd kilomer kabel? Dit wordt nog verergerd door oppervlaktevergroting door onvermijdelijke IJSAFZETTING (die het gewicht ook weer een paar keer over de kop zal gooien)

    … leuk bedacht maar dit gaat het niet worden is mijn inschatting

  7. Ron van der Waart schreef:

    Lees het geweldige boek Limiet van Frank Schatzing. Daarin is de space elevator een gegeven.

  8. Alfa schreef:

    Je kunt hier overduidelijk weer zien, dat het de pessimisten zijn die het aan de broodnodige visie ontbreekt om tot een bruikbare oplossing te komen. Gelukkig wordt dit blad gerund door een visionair. Een kabel die per kilometer niet meer weegt dan enkele grammen, een lichte synthetische olie er op, en ook met het ijs is afgerekend, omdat het niet kan hechten op olie. Dan de elektrische geleidbaarheid gebruiken om de kabel te verwarmen, en gebruiken voor energietransport, en klaar is de optimist die tenminste iets bedenkt dat een oplossing kan bieden. Ik geef zonder meer de voorkeur aan optimisten.

  9. Jelle schreef:

    Prachtig zo’n plan maar dit gaat nooit werken.

    In de natuur heeft als een eigenfrequentie, de aarde draait om de zon, de zon draait om ….
    Deze rotaties ontstaan omdat het heelal door het ontbreken van luchtweerstand geen energie onttrekt aan systemen die bewegen.

    De kabel van 34000 km zal zich gaan gedragen als een gitaarsnaar, het deel in de atmosfeer zal de trillingen opwekken, het deel in de ruimte zal steeds heftiger gaan resoneren totdat de kabel knapt.

  10. prof.dr.J.Osterhuis schreef:

    Complimenten, Barry en Germen voor jullie kernachtige bijdragen.

  11. Loek Peters schreef:

    Space cake. Daar kom je ook heel hoog mee. Het punt is; een lift moet ergens naar toe. Daar moet je ook weer uit kunnen stappen. Beetje vreemd om een losse lift te bouwen. Laten we eerst eens een roltrap bouwen zonder gebouw. Gewoon ergens in een weiland. Eens zien of dat een beetje aanslaat. :-)

  12. Jaap Hermsen schreef:

    Zodra op de lange termijn het massatoerisme naar de ruimte tot het gangbare leven gaat behoren, zal toch eerst robotica moeten doordringen om dergelijke constructies te kunnen bouwen. Dat kan een ruimtelift zijn, maar ook ruimteveren geleid door vacuüm lanceerbuizen met een lengte van ‘slechts’ 800 kilometer, gestrekt over de evenaar van onze planeet en op het laatste stuk 80 kilometer de hoogte in, aangedreven door geothermische energie. Water wordt dan de grond ingepompt en komt er als stoom onder een hoge druk van max. 22 MPa weer uit. Een tijdelijke kracht (zo’n 200 seconden om 8 km/s te bereiken) van 4g moet voor een ongeoefende ‘astronaut’ wel haalbaar zijn om in een baan om de Aarde te worden gebracht. De ruimteveren zullen speervormig zijn in verband met de terugkeer door de atmosfeer naar de planeet Aarde.

  1. 28 december 2010

    […] Bron […]

  2. 9 mei 2011

    […] gevaarlijk of duur Uiteraard is nagedacht over alternatieve systemen. De ruimtelift bijvoorbeeld: een tienduizenden kilometer lange kabel van koolstofnanovezels (het enige materiaal […]

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger