Het lijkt allemaal op science fiction. Stap in een ruimteschip, trek aan de hendel en het volgende besef je dat je halverwege de sterrenstelsels bent en kijk naar een andere M-klasse planeet (geschikt voor het leven). Was het echte leven zo leuk en gemakkelijk als Star Trek. In werkelijkheid duurt de uittreding uit het zonnestelsel echter lang. Kijk naar de Voyager 1-zaak. Die duurde het grootste deel van de 35 jaar vlucht om uit het zonnestelsel te komen met behulp van chemische brandstof en enkele zwaartekrachtmanoeuvres van de reuzenplaneten.
Philip Lubin, een onderzoeker van de Experimental Cosmology Group aan de Universiteit van Californië in Santa Barbara, gebruikt financiering van NASA, evenals verschillende gepubliceerde artikelen om uit te zoeken hoe het interstellaire probleem kan worden opgelost. Hij schreef ook een recent roadmap-document voor de interstellaire vlucht en is lid van de adviescommissie voor de onlangs aangekondigde Doorbraak: Starshot (throw to the stars). Terwijl zijn ideeën in het laboratorium worden getest, gelooft hij dat hij een missie kan leiden tussen de 20 en 30 jaar oud, die de voorloper van de interstellaire vlucht zal zijn.
Het probleem van de huidige krachtcentrales
De belangrijkste methoden die tegenwoordig door ruimtevaartuigen worden gebruikt, zijn chemische brandstof, zonne- en kerncentrales en ionenmotoren (waarbij de druk van geladen deeltjes wordt gebruikt). Dit alles is voldoende om het zonnestelsel te overwinnen, vooral in gevallen waar ingenieurs de zwaartekrachtmanoeuvre gebruiken. Het eerder genoemde ruimtevaartuig Voyager-1 vloog bijvoorbeeld Jupiter, Uranus, Saturnus en Neptunus om de uitgang van de heliosfeer van de zon te versnellen. Maar hoe zit het met de buitenkant van het zonnestelsel? Niet genoeg menselijk leven. "Als het seconden kost om van hier naar de dichtstbijzijnde ster te gaan, of een jaar om naar de dichtstbijzijnde ster te gaan, bevredigt het ons", zei Lyubin. "Echter, als 600.000 vereist is, is dit niet geschikt voor ons."
Laserperspectief
In de informatica zijn we eraan gewend dat de voortgang zeer snel versnelt, zei Lyubin. Met halfgeleidertechnologie kunt u bijvoorbeeld de snelheid van bewerkingen verdubbelen, meestal gedurende 1, 5-2 jaar. In rakettechnologie is er niet zo'n snelle vooruitgang. Lyubin zei dat hij een veelbelovende technologie had geïdentificeerd die op zijn minst een kleine beweging naar het dunste ruimtevaartuig met voldoende hoge snelheden zou toestaan. Naarmate de technologische vooruitgang vordert, zegt hij, is hij ervan overtuigd dat het ruimtevaartuig zelfs sneller kan bewegen dan we ons vandaag kunnen voorstellen.
Zijn project omvat het gebruik van directionele laserenergie om de kracht van licht te gebruiken om een ruimtevaartuig te verplaatsen. Het voordeel is dat deze methode geen brandstof vereist (die kan worden uitgeput) of de zon (die te zwak is weg van het zonnestelsel). De lasereenheid die het ruimtevaartuig verplaatst, kan ook overboord gegooid worden wanneer het niet langer nodig is; het is nog steeds mogelijk om dit toestel ergens in de ruimte te parkeren om het voor een ander ruimtevaartuig te gebruiken.
Lasercapaciteit
Lubin vergelijkt zijn laseridee met supercomputers. Supercomputers gebruiken parallelle verwerking van informatie door meerdere processors. (Op kleine schaal zien we dit in thuiscomputers met, bijvoorbeeld, een dual-core of quad-coreprocessor). "In plaats van één gigantische werking, is het beter om veel processors parallel te gebruiken, wat betekent dat je sneller kunt werken op een computer met een groot aantal kleine computers," zei Lyubin. Lasers werken op dezelfde manier. Lubin zegt dat verschillende relatief bescheiden lasers gemaakt kunnen worden om synchroon te werken als hun stralen in fase met elkaar werken. Hiermee kunt u een klein duwtje maken vanuit een enkele laser, wat een heel grote druk zal worden met behulp van verschillende lasers. Een klein ruimtevaartuig kon dus met een ongelooflijke snelheid bewegen, misschien ongeveer 20 procent van de snelheid van het licht. Dit maakt het dichtstbijzijnde sterrensysteem, Alpha Centauri, vier lichtjaren verwijderd van de aarde, toegankelijk na 20 jaar. Details worden gegeven in deze beschrijving van zijn innovatieve voorstel voor geavanceerde concepten voor NASA in 2015.
Waar de laser ons
kon brengen
Hoewel Alpha Centauri relatief dicht bij de aarde staat, zijn veel van de exoplaneetsystemen die door de Kepler-ruimtetelescoop worden bekeken, honderden of duizenden lichtjaren verwijderd. Naar deze systemen gaan zal nog steeds onoverkomelijk moeilijk zijn, maar Lubin zegt dat hij de hoop niet verliest. Vooruitgang op het gebied van lasers kan gaan, zodat we ons vandaag niet eens kunnen voorstellen. (Een soortgelijk voorbeeld zou zijn hoe een computerchip een revolutie in de snelheid en de grootte van computers tot stand bracht, in vergelijking met monsters van oude buizen die in de jaren zestig hele laboratoriumkamers in beslag namen).
Als het echter mogelijk wordt om de afstand van de door Kepler ontdekte planeten te bereiken, waarschuwt Lubin dat er een laatste beperking zal zijn: de relativiteitstheorie. Als het signaal van het schip een seconde nodig heeft om naar de Kepler-planeet te komen en nog een seconde om terug te keren naar de sonde, dan zal het signaal 2000 jaar duren plus twee seconden om van de sonde naar de aarde te komen (op een afstand van 2000 lichtjaar). Een beschaving die een missie heeft uitgezonden, kan verdwijnen tegen de tijd dat het ruimtevaartuig terugkeert. Lubin weet nog niet hoe hij al deze sociologische vragen moet beantwoorden, maar hij zegt dat desondanks, lasers het potentieel bieden om veel sneller te bewegen dan wat we vandaag hebben.
