Een nieuw paper onthult de uitdagingen die de ambitieuze Breakthrough Starshot-missie met zich meebrengt.

In 2016 presenteerde Stephen Hawking een gloednieuw onderzoeksproject: Breakthrough Starshot. Het project moet binnen 20 jaar leiden tot de lancering van een ruimtevaartuig dat een bezoek gaat brengen aan het dichtstbijzijnde stersysteem. Dit stersysteem is zo’n 4 lichtjaar van ons verwijderd. Het betekent dat licht er al zo’n vier jaar over doet om van dit stersysteem naar ons toe te reizen. Het ruimtevaartuig dat Hawking in gedachten had, zou er zo’n twintig jaar over doen. Dat betekent dat het een snelheid van zo’n 60.000 kilometer per seconde moet bereiken.

Lasers
Om zo’n hoge snelheid te kunnen behalen, stelde Hawking een heel licht ruimtevaartuig voor – niet veel zwaarder dan een vel papier – dat aan een flinterdun, groot zeil hangt. Dat zeil wordt vervolgens door een gigantische laserstraal die vanaf de aarde wordt afgevuurd, versneld.

Stof
Maar is dat haalbaar? Daar is de laatste jaren al veel over gezegd. Zo stelden onderzoekers eerder dat interstellair stof wel eens een groot probleem kan vormen voor het flinterdunne zeil. In een nieuw paper – verschenen in het blad Nature Materials – stellen onderzoekers echter dat er nog veel meer uitdagingen zijn. De grootste uitdaging is misschien wel het verkrijgen van materialen die geschikt zijn om dienst te doen als lichtzeil.

Materiaalgebruik
Dat lichtzeil moet groot en tamelijk stevig zijn. Maar het mag nauwelijks iets wegen. Want hoe zwaarder de hele constructie is, hoe lastiger het is om deze op snelheid te brengen. Eerder stelden onderzoekers al voor om het lichtzeil te maken met behulp van grafeen. Dit materiaal is sterk en licht. Maar grafeen reflecteert te weinig licht, zo schrijven de onderzoekers, en moet dan dus nog voorzien worden van een bepaalde coating. Bovendien kan het opschalen van grafeen – dat nu eigenlijk alleen op een schaal van enkele tientallen centimeters doorsnede wordt vervaardigd – nog lastig blijken, zo vertelde Vera Janssen vorig jaar aan Scientias.nl. Bovendien zijn er volgens haar nog andere technologieën nodig om zo’n lichtzeil te maken. “Bijvoorbeeld een scherm dat het grafeen vasthoudt.” Kortom: op dit moment ligt het materiaal om een lichtzeil van te maken niet voor het oprapen en er moeten nog wel wat slagen gemaakt worden voor zo’n materiaal binnen handbereik komt.

Lasers
Maar er zijn meer uitdagingen. “Het grootste probleem dat ik voorzie, is dat er verspreid over de aarde flinke lasers moeten worden geplaatst,” aldus Janssen. “Dat zijn zaken waar de meeste politici niet onverdeeld enthousiast over zullen zijn. “Het zijn lasers die objecten in de ruimte een grote duw kunnen geven en dat is vanuit een defensief oogpunt natuurlijk wel zorgelijk.” Want wat als die lasers op een dag voor andere doeleinden worden gebruikt? Bijvoorbeeld om satellieten van een bepaald land uit hun baan te stoten? Maar in het blad Nature Materials voorzien onderzoekers met het oog op die lasers nog andere problemen. Hoe gaan we die laserstralen bijvoorbeeld focussen tijdens hun rit door de turbulente aardse atmosfeer?

Het zijn stuk voor stuk behoorlijk cruciale factoren waar nu dus nog veel onzekerheid over is. Volgens de onderzoekers is er dan ook nog serieuze wetenschappelijke vooruitgang nodig om Breakthrough Starshot werkelijkheid te laten worden. Hawking gaf eerder aan te verwachten dat de missie binnen 15 jaar technologische haalbaar is. Of die voorspelling werkelijkheid wordt, valt met het oog op het nieuwe paper te betwijfelen; er moet nog behoorlijk wat werk verzet worden.