Met
de zon in de zeilen
Eerste
proeven met lichtaandrijving bijna werkelijkheid - 27-02-2001
The
Planetary Society, een vereniging met het doel de verkenning van ons
zonnestelsel en de zoektocht naar buitenaards leven te bevorderen,
maakt zich op om de eerste proeven met lichtaandrijving uit te voeren.
Bedoeling is een zonnezeil te ontwikkelen, waarmee ruimteschepen dankzij
de kracht van het licht zouden worden aangedreven.
Dat
het idee van The Planetary Society
eerder science-fiction dan werkelijkheid lijkt is geen toeval. De
vereniging werd in 1980 opgericht door Carl
Sagan, Bruce
Murray en Louis
Friedman, drie mannen die hun dromen nooit hebben beperkt tot
wat huidige technologieën toelaten. Dat ze tegelijk stevig verankerd
bleven in de wetenschappelijke realiteit, begint zijn vruchten af
te werpen nu de droom stilaan werkelijkheid wordt. Want alhoewel zowel
de NASA als het European
Space Agency projecten hebben lopen die de mogelijkheden van lichtaandrijving
willen onderzoeken, zijn het privé-verenigingen die het verst staan
in de concrete toepassing ervan.
Maar waar gaat het precies om? Licht kan worden bekeken als een verzameling
deeltjes, fotonen. De idee op licht te zeilen is dan ook relatief
eenvoudig: maak een zeil dat groot genoeg is om voldoende fotonen
op te vangen en de wetten van Newton
doen de rest. Newtons derde wet zegt immers dat elke actie, hoe klein
ook, een gelijke maar tegengestelde reactie veroorzaakt. In dit geval
is de actie de botsing van een foton met het zonnezeil, en is de reactie
een miniem verschil in momentum van het zeil en het ruimteschip dat
eraan vastzit. En vermits ook in de ruimte vele kleintjes één groot
maken, zullen de fotonen het schip uiteindelijk in beweging zetten.
En ook daar had Newton iets over te zeggen dat lichtzeilers bijzonder
goed uitkomt: een lichaam dat in beweging is, zal met eenzelfde snelheid
blijven bewegen, tenzij er een kracht op inwerkt. In het vacuüm van
de ruimte is er geen luchtweerstand om het ruimteschip af te remmen,
en het zal dan ook blijven versnellen, zolang er maar voldoende fotonen
tegen het zonnezeil blijven aanbeuken. Vooral daarin schuilt het enorme
potentieel van aandrijving door licht: er is geen brandstof nodig,
zodat een voortdurende versnelling plots haalbaar wordt. Bovendien
liggen zo de gigantische snelheden waar science-fiction schrijvers
en de eerder avontuurlijk aangelegde ruimtevaartkundigen al decennia
lang van dromen plots binnen het bereik van de huidige technologie.
De leden van The Planetary Society durven dan ook hardop te dromen
van interplanetaire shuttles die met vaste regelmaat tussen de planeten
van het zonnestelsel zouden pendelen en zelfs van interstellaire reizen
die geen eeuwen, maar slechts enkele jaren zouden duren.
Vooraleer het zover is, moet echter nog bewezen worden dat de theoretische
ideeën achter lichtpropulsie kloppen en dat fotonen erin slagen tastbare
voorwerpen in beweging te zetten. Want hoe eenvoudig de ideëen achter
het lichtzeilen ook zijn, in de praktijk zijn toch nog enkele hindernissen
te nemen. Vooral het zeil dat op het ruimteschip wordt gemonteerd
vraagt de nodige aandacht, want het moet van erg licht en flinterdun
materiaal worden gemaakt, maar tegelijk groot genoeg zijn om voldoende
lichtdeeltjes te reflecteren.
The Planetary Society zegt nu ver genoeg te staan met de ontwikkeling
van een zonnezeil om een eerste testvlucht uit te voeren. Het gaat
nog niet om een ruimtevlucht, in eerste instantie moet immers worden
getest of de zeilen zich wel op de correcte manier ontplooien. Dat
zal, als alles volgens plan verloopt, in april worden getest.
Met een omgebouwde Russische intercontinentale ballistische Volnaraket
zal vanaf een onderzeeër een capsule worden gelanceerd. Deze capsule
bevat het opblaasbare buisvormige systeem waarmee de zeilen ook in
de ruimte zullen worden opengeklapt. De noodzakelijke gegevens zullen
worden geregistreerd door een instrument dat in de capsule opnieuw
op aarde terecht zal komen. Als alles goed gaat, wordt eind september
of begin oktober een volwaardige testvlucht gehouden, met een volledig
zeil en een ruimtetuig, de Cosmos-1.
Het zeil bestaat uit 8 driehoekige delen, die onafhankelijk van elkaar
aangedreven kunnen worden. Door de zeilen een bepaalde richting op
te draaien, zou het mogelijk worden het schip te besturen. Volledig
uitgeklapt, zou het zonnezeil 600 vierkante meter groot zijn. De Cosmos-1
zal dan ook van op aarde te zien zijn, want het zal een helderheid
gelijk aan die van de maan hebben, ook al gaat het maar om een stipje.
Het gaat overigens niet om het enige project, want ook Stuart Clarke,
een man die zijn sporen verdiende in de ontwikkeling van moderne zeppelins,
is van plan een ruimteschip te lanceren met een zonnezeil. Zijn Star
of Tolerance zou wel pas eind volgend jaar worden gelanceerd en
het zeil zal wat kleiner zijn: ongeveer 400 vierkante meter. Hoewel
beide ongetwijfeld de eerste willen zijn die erin slaagt op de golven
van het licht te varen, zijn zij wellicht eerder opgetogen dan verbolgen
om de concurrentie. Gevraagd naar wat hij zou doen na een geslaagde
testvlucht met de Star, antwoordde Clarke dat hij “een aarde-maan
zonnezeilwedstrijd” wil organiseren. “Bedenk dat een zonnezeilwedstrijd
tussen verschillende naties en uitgezonden via het internet een goede
manier zou zijn om de ruimtevaart tot bij de mensen te brengen”, voegde
hij er nog aan toe. Zoals reeds gezegd, deze ruimtefanaten storen
zich niet aan de grenzen van het huidige kunnen.
(DdV)
Related links:
Zeilen
op zonnestralen
Star
of Tolerance
European
Space Agency
NASA
©
David de Vaal
