In dertig minuten naar Mars. Het klinkt te mooi om waar te zijn. Maar wetenschappers achten het mogelijk. En wel met een nieuwe aandrijving waar momenteel hard aan wordt gewerkt.

Als mensheid hebben we de afgelopen decennia – want zolang doen we nog niet aan ruimtevaart tenslotte – best wat gepresteerd. Er rijden robots rond op Mars, mensen bezochten de maan, er draait een ruimtesonde rond komeet 67P/C-G en zo kunnen we nog wel een tijdje doorgaan. Maar als we puur kijken naar de afstanden die de mensheid heeft afgelegd, hebben we het helemaal niet zo ver geschopt. Volgens de laatste berichten zijn we er nog niet eens in geslaagd om ons eigen zonnestelsel te verlaten: hoewel ruimtesonde Voyager 1 al meer dan 45 jaar onderweg is, zou deze zich nog altijd niet in de interstellaire ruimte bevinden.

Grote afstanden
Het verlangen om veel grotere afstanden af te leggen en veel verder gelegen bestemmingen te verkennen, is er. Maar de technologie om daar snel te komen, ontbreekt. Het heelal is groot en uitgestrekt. Om daar een goed beeld van te krijgen: een enkele reis naar Mars duurt met de huidige technologie al snel zo’n 250 dagen. En een reis naar de dichtstbijzijnde ster – die zo’n 4,2 lichtjaar van ons verwijderd is – zou met de huidige technologie duizenden jaren duren.

“Tien jaar geleden was wat wij voorstellen nog pure fantasie”

Bijna net zo snel als het licht
Het moge duidelijk zijn: als we ooit werkelijk het heelal willen gaan verkennen, zullen we met een nieuwe aandrijving moeten komen die ons in staat stelt om in korte tijd heel grote afstanden af te leggen. Bij voorkeur een aandrijving die het mogelijk maakt om te reizen met een snelheid die enigszins in de buurt komt van de snelheid van het licht (sneller reizen dan het licht is volgens de speciale relativiteitstheorie sowieso onmogelijk). Het klinkt als sciencefiction. Maar dat is het dankzij een aantal nieuwe ontwikkelingen niet langer. De technologie om te reizen met een snelheid die ongeveer drie keer kleiner is dan de snelheid van het licht is reeds aanwezig en kan de ruimtevaart op z’n kop gaan zetten, zo stellen wetenschappers. “Tien jaar geleden was wat wij voorstellen nog pure fantasie,” zo schrijft Philip Lubin, verbonden aan de University of California, Santa Barbara in dit paper. “Het is niet langer fantasie.”

Een artistieke impressie van een door lasers aangedreven ruimtevaartuig. Afbeelding: Philip Lubin / A Roadmap to Interstellar Flight.

Een artistieke impressie van een door lasers aangedreven ruimtevaartuig. Afbeelding: Philip Lubin / A Roadmap to Interstellar Flight.

Zeilen en lasers
Waar heeft hij het over? Over een aandrijving die mede mogelijk gemaakt wordt door licht, afkomstig van lasers. Hij duidt de aanpak aan als ‘photonic propulsion‘. Een ruimtevaartuig dat op deze manier wordt aangedreven, zal uitgerust worden met grote zeilen. Lasers vuren vervolgens – vanuit een baan rond de aarde – fotonen (lichtdeeltjes) op deze zeilen af. Deze lichtdeeltjes hebben geen massa, maar wel energie en impuls. Wanneer de lichtdeeltjes door het zeil gereflecteerd worden, staan ze een kleine hoeveelheid kinetische energie af. Het mooie aan de ruimte is dat het ruimtevaartuig helemaal geen weerstand ondervindt en als lichtdeeltjes het blijven trakteren op kinetische energie, kan het ruimtevaartuig heel geleidelijk uiteindelijk een snelheid bereiken die ongeveer net zo groot is als een derde van de snelheid van het licht.

Dertig minuten
In theorie zou een klein ruimtevaartuig (dat ongeveer 100 kilo weegt) met behulp van deze aandrijving in drie dagen op Mars kunnen arriveren. In theorie kan elk ruimtevaartuig – ongeacht de massa – op deze manier worden aangedreven. Maar hoe groter (en zwaarder) een ruimtevaartuig is, hoe langer de reis duurt. In eerste instantie ziet Lubin – met het oog op interstellaire missies – dan ook het meest in wat kleinere ruimtevaartuigjes. Als het systeem helemaal doorontwikkeld is en de lasers maximaal kunnen worden benut, kunnen piepkleine ruimtevaartuigjes het absurd ver schoppen. “Een wafeldun ruimtevaartuig met een 1 meter groot zeil kan in 10 minuten tijd 26 procent van de snelheid van het licht bereiken, Mars in 30 minuten bereiken, Voyager 1 in minder dan drie dagen passeren (…) en Alpha Centauri in zo’n twintig jaar bereiken.”

Waar zit de rem?
Overigens is deze aandrijving niet zo geschikt om een ruimtevaartuig in een baan rond bijvoorbeeld de dichtstbijzijnde ster te brengen. Er is namelijk één probleem: het ruimtevaartuig kan heel moeilijk tot stilstand worden gebracht. In eerste instantie zullen ruimtevaartuigen die op deze manier worden aangedreven dan ook enkel langs objecten in de ruimte kunnen scheren. Maar goed, dat mag de pret niet drukken. New Horizons scheerde ook alleen maar langs Pluto en kijk wat dat opgeleverd heeft!

Hoewel de technologie volgens Lubin voorhanden is, moet er nog wel wat werk verzet worden alvorens de eerste ruimtevaartuigen met behulp van lichtdeeltjes de interstellaire ruimte gaan verkennen. Maar Lubin lijkt vastberaden deze vorm van aandrijving werkelijkheid te laten worden. En ook NASA ziet wel iets in het idee. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie gaf Lubin vorig jaar een beurs om nader onderzoek te doen. Zou het dan zomaar het begin zijn van een nieuw tijdperk in de ruimtevaart? Een tijdperk waarin we kleine ruimtevaartuigjes naar de hoeken van ons zonnestelsel en misschien zelfs wel naar plekken daarbuiten sturen? Als het aan Lubin ligt wel. “Het is tijd om te beginnen aan deze onvermijdelijke reis ver van huis.”