Ruimtevaart haalt de toekomst bijna in

“Ruimtevaart is niet meer weg te denken uit onze wereld. Het dringt door in alle domeinen, van gezondheidszorg en communicatie tot voedselveiligheid en terrorismebestrijding.” Aan het woord is André Kuipers, de astronaut die deze spannende ontwikkelingen binnen zijn vakgebied op de voet volgt. Tijdens de show ‘SpaceXperience Into the Future LIVE 2018’ in de Amsterdamse Ziggo Dome heeft hij drie uitverkochte zalen meegenomen op een spectaculaire reis naar de toekomst. Met een kleurrijke presentatie van wetenschappelijke en technische aspecten en duurzaamheid aan een gemêleerd publiek van 8 tot 88 jaar, van ‘ingenieurs tot alfa’s’.

Het is uitdagend ingewikkelde onderwerpen op een begrijpelijke manier aan een groot publiek uit te leggen.

Kuipers heeft er plezier in: “Het is uitdagend ingewikkelde onderwerpen op een begrijpelijke manier aan een groot publiek uit te leggen.” Tijdens lezingen en congressen gaat André meestal dieper in op specifieke thema’s, afhankelijk van het publiek. “Eerder ging het over hoe en waarom ik astronaut ben geworden en mijn ervaringen tijdens mijn ruimtereizen. Nu besteed ik graag aandacht aan de manier waarop ruimtevaart ons dagelijks leven beïnvloedt en wat op ons afkomt, zoals het groeiend aantal commerciële initiatieven en andere ontwikkelingen die ons helpen speuren naar buitenaards leven.”

Ruimtevaart is verweven met ons dagelijks leven en we zijn daar al zo aan gewend geraakt dat we het vaak niet eens meer merken. Navigatiesatellieten zorgen er straks voor dat zelfrijdende auto’s en vliegtuigen, in combinatie met sensoren die bijvoorbeeld obstakels herkennen, veilig op de plaats van bestemming aankomen. Ze zijn bovendien nu al onmisbaar voor veel automobilisten, maar ook wandelaars en fietsers, om zonder moeite hun weg te vinden. Ook kun je alle schepen en vliegtuigen over de aardbol volgen.

Deze systemen werken alleen maar doordat zij via het Amerikaanse GPS of het nieuwe Europese navigatiesysteem Galileo in verbinding staan met satellieten die op 20.000 kilometer hoogte rond de aarde draaien. “Galileo’s referentiecentrum staat trouwens in Nederland”, vertelt André. Ook als je naar een televisiereportage kijkt ben je met ruimtevaart bezig, alle beelden worden door satellieten opgevangen en elders op de aarde teruggestraald. Bedrijven die kabels leggen in nieuwe woonwijken gebruiken satellietinformatie om te kijken of er verzakkingen zijn. Onze dijken bewaken we eveneens vanuit de ruimte.

Meteorologen kunnen dankzij satellieten accuratere weerberichten verzorgen, maar ook het pad van stormen voorspellen en levens redden. Daarmee kunnen we rampen voorkomen en levens redden. Via satellieten zijn rampgebieden veel beter in kaart te brengen, waardoor we gerichter hulp kunnen verlenen na een natuurramp. Dat bespaart een hoop geld. Ook kunnen we de schade van bijvoorbeeld aardbevingen preciezer in kaart brengen. Dat geldt ook voor milieuvervuiling, ontbossing en erosie.” Het zijn slechts enkele voorbeelden, die duidelijk maken dat wij allemaal ruimtevaart gebruiken. Niet alleen burgers, maar ook de scheep- en luchtvaartsector, overheden, de landbouwsector en planologen. Kortom: iedereen.

Paar duizend satellieten

Er draaien een paar duizend satellieten in een baan om de aarde. Dat zijn navigatie-, communicatie-, weer- en aardobservatiesatellieten, ruimtetelescopen en de bemande ruimtevaart, waaronder het Internationale Ruimtestation (ISS) en de ruimteschepen die daar naartoe gaan. We volgen ze allemaal vanaf de grond. Hoe dichter bij de aarde, hoe sneller ze om onze planeet draaien. Aardobservatiesatellieten hangen redelijk laag, omdat die details moeten ‘zien’, het ISS bevindt zich op 400 kilometer hoogte, de Hubble-ruimtetelescoop op 550 kilometer. De navigatiesatellieten vinden we op circa 20.000 kilometer, de weer- en communicatiesatellieten op 36.000 kilometer in een geostationaire baan. Dat betekent dat ze even snel draaien als het oppervlak van de aarde en dus altijd boven dezelfde plek hangen.”

Sommige satellieten zijn heel groot, zoals ruimtetelescopen die plaats moeten hebben voor een grote spiegel. De nieuwe optische en infrarode James Webb-ruimtetelescoop, die in 2021 de Hubble moet opvolgen, is zo groot als een tennisveld. Het Internationale Ruimtestation waar André Kuipers een half jaar heeft gewoond en gewerkt, is feitelijk óók een satelliet die om de aarde draait; het heeft de afmeting van een voetbalveld. Satellieten worden steeds kleiner; hele zwermen communicatiesatellieten geven straks iedereen internet. Kleine satellieten zo groot als een melkpak zijn interessant voor bedrijven of scholen en universiteiten die ze kunnen ontwikkelen of gebruiken voor projecten. Daarnaast zijn er nog ruimtesondes die we het zonnestelsel insturen, zoals onlangs naar de planeet Mercurius. Op Mars landen met enige regelmaat ruimtesondes om onderzoek te doen naar de planeet.

Commerciële bedrijven

André Kuipers constateert dat het bedrijfsleven zich steeds meer met ruimtevaart bezighoudt. Richard Bransons Virgin Galactic bereidt suborbitale vluchten voor. Ruimtevaartuigen maken een soort sprong naar ‘juridische grens’ op 100 kilometer hoogte boven zeeniveau en vallen daarna meteen terug naar de aarde. Blue Origin van Jeff Bezos werkt aan deze voor toeristen interessante ontwikkeling. Dit bedrijf bouwt echter niet alleen commerciële voertuigen voor dit soort vluchten, maar ook grotere raketten zoals de New Glenn die echt iets in een baan om de aarde kan brengen. Het bedrijf Bigelow bouwt ruimtehotels met opblaasbare modules die inmiddels zijn getest. “Eén module hangt nu een jaar aan het ruimtestation en lekt nog niet”, lacht André. “Daar kun je dan toeristen naartoe sturen voor ‘een kamer met uitzicht’ en zij kunnen ervaren hoe fantastisch het is gewichtloos te zijn. Bedrijven als Boeing, SpaceX of Orbital bouwen eveneens ruimteschepen om vracht of mensen te vervoeren. Dan is er nog Axiom, dat een commercieel ruimtestation wil bouwen waarin bedrijven ruimtes kunnen huren bijvoorbeeld om onderzoek te doen. Er is al enorm veel gaande, zonder dat veel mensen dat in de gaten hebben.”

Zeldzaam metaal delven

Plannen voor de wat verdere toekomst zijn er ook. “We gaan delfstoffen uit de ruimte halen. Van de maan, maar ook van asteroïden. Dat zijn brokken steen, soms kilometers in doorsnee, waarin zeer interessante metalen zoals iridium en platinum zitten. Op aarde ontstaat een tekort aan deze zeldzame grondstoffen die hard nodig zijn voor onze elektronica-industrie. Denk aan beeldschermen. Om dergelijke grondstoffen te delven is op onze planeet moeilijke, vervuilende mijnbouw nodig in Afrika en – als het ijs eenmaal is gesmolten – straks misschien ook in Groenland. Asteroïden bevatten waarschijnlijk veel van dat spul”, vertelt André. “Dat weten we omdat 65 miljoen jaar geleden – toen de dinosauriërs uitstierven – een grote asteroïde op de aarde is gestort in Mexico. “Er zit op de plaats van de inslag in Yucatán, Mexico een uit die tijd daterend in laagje in de grond met iridium. Naarmate je dichterbij komt, verdikt dat laagje zich. Dat is natuurlijk interessant.

Zo’n ramp als miljoenen jaren geleden wil je natuurlijk afwenden.

Bedrijven analyseren de kosten om bijvoorbeeld naar de grote asteroïdegordel tussen Mars en Jupiter te reizen, daar de metalen eruit te halen en deze naar de aarde te transporteren. Dat klinkt als sciencefiction en er is nog geen hardware die dit mogelijk maakt, maar het begin is er. Bovendien willen we er niet alleen naartoe vliegen voor mijnbouw, we willen ook onderzoeken hoe we de koers van asteroïden kunnen afbuigen als ze op aarde dreigen in te slaan. Zo’n ramp als miljoenen jaren geleden wil je natuurlijk afwenden, maar ook in deze tijd gebeurt het met regelmaat dat stukken puin door de dampkring komen en op land schade aanrichten en mensen verwonden, zoals enkele jaren geleden in Rusland.”

Helium 3 op de maan

Grondstoffen delven op de maan is letterlijk een stapje dichterbij. Iedereen mag dat doen en er een basis bouwen, maar niemand mag land claimen of anderen verhinderen hetzelfde te doen. “In Zuid-Frankrijk willen ze een kernfusiereactor bouwen. De bedoeling is de zon na te bootsen om van waterstof helium te maken. Dat is een moeilijk beheersbaar proces, waarvan niet zeker is of het ooit lukt. Het zou mooi zijn als het lukt, want kernfusie levert veel minder afval op dan kernsplijting.

Toch is er nog steeds afval, behalve wanneer je helium-3 in het proces weet te krijgen. Chemisch kan dat. Helium 3 is een door de zon uitgestoten isotoop van helium. Bij ons worden die deeltjes afgebroken in de lucht. Er zijn berekeningen die aangeven dat er genoeg deeltjes helium 3 op de maan zijn neergeslagen om de hele aarde duizend jaar lang te voorzien van schone energie. Theoretisch kan het maar de praktische kant is lastig, ook al gaat het om oppervlaktemijnbouw. Het is voldoende om de maangrond af te schrapen en helium 3 eruit te halen.

De afstand is het probleem niet, het is drie dagen vliegen 400.000 kilometer te overbruggen.

De omgeving is echter vijandig. Er is veel infrastructuur en nieuwe technologie nodig. We moeten er een basis bouwen en veel robottechnologie inzetten. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA wil een maandorp bouwen, waar mensen kunnen wonen.” De afstand is het probleem niet, het is drie dagen vliegen 400.000 kilometer te overbruggen. Grondstoffen om gebouwen neer te zetten zijn op de maan zelf voorhanden, zoals regoliet. Zuurstof is te maken uit water. Je kunt kassen bouwen om voedsel te verbouwen. “Sinds 1968, toen de Apollo 8 rond maan vloog – een jaar voordat de maanlander Eagle succesvol landde en Neil Armstrong en Buzz Aldrin als eerste mensen een maanwandeling maakten terwijl Michael Collins in de Apollo 11 achterbleef – zijn er slechts twaalf mensen op de maan geweest.”

Vingerafdrukken van leven

Mensen gaan verder, naar Mars bijvoorbeeld, om buitenaards leven te zoeken. De ijsmanen van Jupiter en ook Saturnus zijn interessante plekken om naar leven te zoeken. Andrés ogen lichten op als hij zegt: “Ik verwacht dat we mede dankzij de nieuwe, grote telescopen bewijzen zullen vinden voor buitenaards leven, bijvoorbeeld in de atmosfeer van exoplaneten die om andere sterren draaien. Allereerst denk ik aan micro-organismen. Als we meten dat er zuurstof zit in de atmosfeer van een exo-atmosfeer, zou dat vreemd zijn. Want zuurstof is agressief wil zich binden, waarna het verdwijnt. Dus als het er is, wordt het steeds gemaakt.

Hetzelfde geldt voor bijvoorbeeld methaan of chlorofyl, dat in onze planten zit. Het zijn stoffen die niet zomaar voorkomen. André noemt ze ‘vingerafdrukken van leven’. Intelligent leven is een ander verhaal. “Dan moeten we op aarde signalen ontvangen van die levensvormen. Op het aardoppervlak staan al lang grote radioantennes, maar slechts een miniem deel van het heelal is onderzocht.

Met deze telescopen luisteren we naar het heelal, maar sommige telescopen kunnen maar een klein stukje van het universum onderzoeken doordat ze in een dal staan, zoals bijvoorbeeld in Puerto Rico het geval is. In China komt een nieuwe telescoop van 500 meter doorsnee. In Australië, Zuid-Afrika en de VS staan bewegende telescopen die radiosignalen opvangen. “We gaan veel meer bekijken en beluisteren. Nu we weten welke sterren planeten hebben die enigszins op aarde lijken, doordat ze even groot zijn en mogelijk beschikken over vloeibaar water, kan dat ook gerichter gebeuren. Het zou fantastisch zijn als we een intelligent signaal opvangen, maar realiseer mij dat ze van heel andere communicatiemethoden gebruik kunnen maken dan wij, maar we kunnen slechts gebruiken wat we kennen.”

Tekst: Jacques Geluk