‘Vliegende theeketel’ brengt u in zes weken op Mars

Een nieuwe manier van aandrijving die doet denken aan een vliegende theeketel kan de reisduur naar Mars flink verkorten: van zes tot acht maanden naar zes tot acht weken.

Wat hebben de onderzoekers dan bedacht? Ze vergelijken het zelf met een slapshot tijdens ijshockey. Hierbij slaat een hockeyer zijn puck met groter kracht op het ijs, direct achter de puck en gebruikt hij zijn gewicht om de hockeystick te buigen. Er komt dan heel veel energie op de stick te staan. Zodra de stick de puck raakt, zorgt de hockeyer ervoor dat die energie op de puck wordt overgebracht. Hiermee krijgt de puck enorme snelheid: vaak meer dan 160 kilometer per uur.

In de ruimte
Wetenschappers zijn nu voornemens om iets soortgelijks in de ruimte te doen, maar dan met een holle ‘puck’ die ook nog eens iets kleiner is dan de hockeypuck. De ‘puck’ die de onderzoekers gebruiken, wordt niet aangedreven door een stick, maar door zichzelf. En wel door lithium- en waterstofatomen te fuseren en een deel van zijn eigen massa om te zetten in energie.

Fuseren
Dat laatste zien we in hockey natuurlijk niet terug. Nee, dat is geïnspireerd op de zon. In het centrum van de zon worden vier waterstofatomen met elkaar gecombineerd en vormen ze één heliumatoom, waarbij een klein gedeelte van de materie omgezet wordt in pure energie. De onderzoekers doen iets soortgelijks. Ze laten waterstof met elkaar of met lithium fuseren. Dat klinkt overigens simpeler dan het is, want eerst moeten de kernen van die atomen nog bij elkaar komen, anders is een fusie onmogelijk. De onderzoekers realiseren dat door gebruik te maken van DM2: Decade Module Two. Deze kan op commando een enorme elektrische stroom vrij laten komen. Die elektrische lading wordt losgelaten op de deeltjes die daarop veranderen in een plasma. Elektriciteit zorgt ervoor dat het plasma samengeperst wordt (Z-pinch).

Praktijk
In theorie moet het op deze wijze mogelijk zijn om die atomen bij elkaar te brengen en te laten fuseren. Wat de onderzoekers dan eigenlijk doen, is het proces dat zich in de zon afspeelt – en enorm veel energie oplevert – in het klein nabootsen. Maar of het in de praktijk ook allemaal zo werkt, is nog niet duidelijk. Deze zomer komt de Decade Module Two naar het lab en kunnen de eerste experimenten beginnen. De verwachtingen zijn hooggespannen. “Eerst moeten we het concept testen en onze modellen naast de echte metingen leggen,” vertelt onderzoeker Jason Cassibry. “Zodra we alles goed begrijpen, kunnen we de resultaten extrapoleren en zien wat we moeten doen om meer dan ‘quitte te spelen’.” Dat wil zeggen dat het systeem meer energie oplevert dan erin is gestopt.

Vliegende theeketel
Uiteindelijk moet het een systeem opleveren dat gepulseerde nucleaire fusies aflevert. Atomen worden gefuseerd en een elektromagnetisch veld zorgt ervoor dat de stoffen die daarbij vrijkomen tegen het voertuig aanduwen en deels ook kunnen worden opgevangen om het systeem opnieuw op te laden. De onderzoekers vergelijken het met een vliegende theeketel. Koud materiaal gaat erin, komt onder spanning te staan en heet gas wordt er uitgeduwd. In de toekomst kan op deze wijze tot zo’n 10.000 Newton aan voortstuwingskracht worden gerealiseerd. Dat is ongeveer twee procent van de voortstuwingskracht die de belangrijkste motor van de spaceshuttle leverde. Grote verschil is dat de ‘vliegende theeketel’ die kracht veel langer kan leveren: geen 8,5 minuut (zoals de spaceshuttle) maar wekenlang. Aan boord van een ruimteschip merkt u daar niets van, juist omdat de pulsen op zichzelf niet superkrachtig zijn. “Dus je wordt niet met je rug tegen de wand aangedrukt.”

In theorie is het een geweldige manier om het veel verder te schoppen in de ruimte. Maar er moet nog veel werk verzet worden alvorens we in deze ‘vliegende theeketel’ naar Mars vertrekken.