Artist’s impression van de planeet die rond Proxima Centauri draait. Credit: ESO/M. Kornmesser
Het zal je niet zijn ontgaan. Rondom de dichtstbijzijnde ster tot de zon is een rotsachtige en mogelijke aarde-achtige planeet aangetroffen. Maar kunnen we die planeet binnenkort ook bezoeken? Het antwoord is….misschien. Het is waarschijnlijk te doen, maar het zal niet gemakkelijk worden en ook zeker niet goedkoop. Het bedrijf Breakthrough Initiatives heeft echter goede hoop. Zij hebben een initiatief ontwikkelt dat Breakthrough Starshot wordt genoemd. Hierbij wordt een hele vloot aan piepkleine ruimtesondes (van slechts een paar gram per stuk) gelanceerd met behulp van laserstralen. Vervolgens zou door een combinatie van lichtzeilen en lasers zo’n twintig procent van de lichtsnelheid behaald moeten worden. Op die manier zouden we Proxima Centauri in zo’n twintig jaar kunnen bereiken.
De miniatuur-ruimtesondes, die wafersats genoemd worden, bevatten printplaatjes waarmee informatie verzameld kan worden. Dit alles zal een flinke duit gaan kosten en voorlopig heeft het bedrijf al 100 miljoen dollar toegezegd aan een proof of concept. Nu klinkt dit allemaal nogal als science fiction, maar bij Breakthrough Starshot zijn ze bloedserieus. Toch heeft men zo’n 20 uitdagingen geidentificeerd die overwonnen moeten worden, waarbij vooral interstellair stof van groot belang is. Bij een snelheid van 20 procent de lichtsnelheid zal zelfs het kleinste stofdeeltje, van slechts een paar honderdste millimeter in doorsnede, funest zijn voor de minisondes. Volgens modellen zal tijdens de reis naar Proxima zo’n 30 procent van het oppervlak van de wafersats weggeërodeerd zijn door botsingen met stofdeeltjes. Om dit te compenseren zou men de wafersats kunnen bedekken met een paar millimeter verstevigd grafeen, waarbij de elektronica beschermd blijft. Zelfs als een groot deel van de wafersats de reis niet overleven, zullen ze veel informatie opleveren over kosmisch stof en daarmee alsnog van grote wetenschappelijke waarde zijn.
Voor de eerste fase van de missie zullen de wafersats worden uitgerust met lichzeilen. De spiegelende oppervlakken hiervan zullen met lasers beschoten worden, waarbij uiteindelijk een flinke snelheid bereikt zal worden. Een vergelijkbaar project is LightSail dat door The Planetary Society ontwikkelt wordt. Zodra de ruimtesondes de de Oortwolk naderen, moeten de lichtzeilen opgevouwen worden om schade te voorkomen.
Voor de rest van de reis zullen de zeilen dan opgevouwen blijven en extra bescherming bieden voor de gevoelige elektronica. Nou, dat klinkt allemaal als een ingewikkelde en kostbare zaak. Maar onderzoekers zijn redelijk optimistisch. Het hoofd van Breaktrough heeft gezegd dat de nanosondes binnen 20 jaar gelanceerd kunnen worden, als alles meezit. Dat zou betekenen dat we rond 2056 kunnen beginnen met het bestuderen van Proxima Centauri b, zijn moederster en eventueel overige planeten uit hetzelfde stelsel.
Samengevat zal het Breakthrough Starshot programma het volgende nodig hebben:
- Het bouwen van een kilometers grote lichtbeamer op grote hoogte in droge omstandigheden
- Het genereren en opslaan van aan paar gigawattuur aan energie per lancering
- Het lanceren van een moederschip met duizenden nanosondes naar een hoge omloopbaan
- Gebruikmaken van adaptieve optiek om atmosferische effecten in real time te compenseren
- Het focussen van de lichtbeam op het zonnezeil om de individuele nanosondes te versnellen
- Het gevaar van kosmische stofdeeltjes mitigeren
- Het maken van foto’s en metingen en deze terugsturen naar de aarde via een compacte lasercommunicatiesysteem aan boord van de sondes
- Gebruikmaken van dezelfde lichtbeamer om de gegevens van de nanosondes vier jaar later weer te ontvangen
Andere mogelijke toepassingen van Breakthrough Starshot zijn:
- Het systeem binnen het zonnestelsel gebruiken. Via de techniek kunnen nanosondes in een paar uur tijd de planeet Mars bereiken en in een paar weken tijd de dwergplaneet Pluto. Deze reizen kosten momenteel respectievelijk negen maanden en negen jaar!
- De lichtbeamer zal feitelijk als een kilometers grote telescoop kunnen fungeren en hierbij een enorme bijdrage kunnen leveren aan de optische sterrenkunde.
- De lichtbeamer zou wellicht aardscheerders op grote afstanden kunnen detecteren.
Maar waarom zou je geen ruimtesondes van gebruikelijk formaat naar Proxima sturen? Dat zou met de huidige technologie duizenden jaren duren en bovendien kun je ruimtesondes van dergelijke grootte momenteel niet versnellen tot twintig procent te lichtsnelheid. Het heeft allemaal met massa en beschikbare energie te maken. Dus we zullen het met de huidige technologie moeten hebben van piepkleine nanosondes.
Wat denken jullie? Is het idee haalbaar? Of blijft het bij dromen omdat de beschikbare fondsen in het huidige klimaat nooit bijeengebracht kunnen worden? Of zal het technisch onmogelijk blijken te zijn? Vertel in de comments wat jullie ervan vinden!
