Interstellaire ruimtevaart zal niet succesvol zijn zonder een beter remsysteem

Een van de zeer belangrijke sleutels om interstellair reizen mogelijk te maken in de ruimte, is iets te bouwen dat snel kan gaan - heel snel. Een ander ding dat niet zo voor de hand liggend is? Efficiënt remmen.

Hoewel het doel van ruimtereizen is om zo snel mogelijk lange afstanden af ​​te leggen, moet het ontwerp op de missie zijn gebaseerd. Als je alleen maar naar het kosmologische equivalent van Bumfuck, Nowhere wilt reizen, is snel stoppen niet zo belangrijk - je hoeft niet eens een remmechanisme voor je ruimteschip te bouwen.

Maar dat is niet precies het punt van ruimtevaart. U wilt ergens heengaan - ofwel omdat je een systeem van ver probeert te bestuderen, of je probeert op een nieuwe wereld te landen en het op het oppervlak te verkennen.

In beide gevallen moet je ervoor zorgen dat je je ruimtevaartuig kunt vertragen, zodat je hem niet zomaar in een oogwenk overslaat (of erger, ergens tegenaan botsen). Als je gewoon een flyby doet, zoals de Nieuwe horizonten sonde doet het in de Kuipergordel met Pluto en andere werelden - je moet nog steeds langzaam genoeg gaan om werkelijk waardevolle gegevens te verzamelen. Als je probeert de baanruimte van een planeet binnen te gaan, dan jij definitief moet ervoor zorgen dat je langzaam genoeg beweegt, zodat je niet alleen in de atmosfeer van die wereld verbrandt - of als een asteroïde zonder gevoel van heiligheid in de oppervlakte botst.

Vliegtuigen die door de hemel van de aarde reizen, gebruiken slepen om te vertragen. Er zijn geen gassen waarvan je kunt profiteren om te vertragen.

Dus hoe rem je? Eén techniek die ingenieurs gebruiken, aerobraking genaamd, maakt gebruik van de zwaartekracht. Kortom, een ruimtevaartuig moet zijn snelheid veranderen wanneer het een langwerpige elliptische baan op zijn bestemming binnengaat. Dit gebeurt door het combineren van een omgekeerd voortstuwingssysteem (dat wil zeggen het vuren van de voorkant van het ruimtevaartuig) met de eigen zwaartekracht en atmosfeer van de planeet. Als de atmosfeer dik is, zou een enkele baanpas efficiënt moeten zijn om het ruimtevaartuig naar beneden te vertragen. Als het dun of niet-bestaand is, zullen verschillende orbitale passes ervoor zorgen dat het ruimteschip lang genoeg wordt vertraagd, zodat het uiteindelijk in een stabiele baan rond de planeet of de maan komt die wordt onderzocht.

Maar dit is niet gemakkelijk. Het duurt bijvoorbeeld nog eens zes maanden om een ​​definitieve, stabiele baan rond Mars te bereiken na een ruimteschip heeft de rode planeet al bereikt. Als uw voortstuwingssysteem op chemische basis is, betekent een dunnere atmosfeer dat u meer brandstof moet verspillen om te vertragen en het aerobraking-proces te ondersteunen. Die kosten zijn veel hoger als je op het oppervlak zelf probeert te landen.

En als het gaat om vernieuwbare voortstuwingssystemen voor ruimteschepen - die nog in ontwikkeling zijn - zijn remmechanismen nog minder goed doordacht. Laten we bijvoorbeeld eens kijken naar het Breakthrough Starshot-initiatief, dat van plan is nanocraft uit te zenden naar Alpha Centauri met ongeveer een vijfde van de lichtsnelheid, met behulp van een lichtstraal die de zonnewrakken van een ruimtevaartuig naar voren duwt.

Zonne-zeilen kunnen een fantastische vorm van voortstuwing van ruimtevaartuigen zijn voor lichtgewicht voertuigen. Je vertrouwt gewoon op de kracht van de zon om je vooruit te helpen. Maar dan heb je een grotere vraag om mee om te gaan - hoe vertraag je het? Als een normaal zeil zou het idee zijn om de vorm van het zeil zodanig te laten herconfigureren dat het ook de kracht van de zon zou kunnen gebruiken om te vertragen.

dat is veel makkelijker gezegd dan gedaan. Immers, als je van plan bent om naar een nieuw sterrenstelsel te reizen, heb je geen realtime controle over het zeil van het ruimtevaartuig. Je hebt ook te maken met het licht van een andere ster in wisselwerking met het zeil. Op weg naar dat systeem betekent dat je waarschijnlijk eerst op weg bent naar die ster (of sterren).

Andere experts proberen het aerobrassysteem zodanig aan te passen dat gebruik wordt gemaakt van nieuwe vormen van technologie. Een van de meest bizarre ideeën is de magnetosfeer - een project dat net is gefinancierd als onderdeel van NASA's volgende Fase II-awards, dankzij het NASA Innovative Advanced Concepts-programma. Voorgesteld door Redmond, het in Washington gevestigde bedrijf MSNW, is het plan om een ​​magnetisch plasmascherm rond een ruimtevaartuig te creëren dat zou interageren met de atmosfeer van een bestemmingsplaneet en de snelheid van het voertuig nog meer zou kunnen verminderen dan een conventioneel aerobrassysteem dat alleen zou werken. Het concept werkt een beetje als een onzichtbare parachute.

Natuurlijk is dit idee nu helemaal conceptueel. MSNW plant om hun subsidie ​​van $ 500.000 te gebruiken om het onderzoek naar het maken van de magnetosfeer te bevorderen, maar wie weet of ze in de buurt komen van het bereiken van een werkend prototype.

In de tussentijd blijft remmen een over het hoofd gezien ontwerpoverweging als het gaat om de ontwikkeling van ruimtevaartuigen. Er is geen twijfel over dat snelheid essentieel is, maar het is belangrijk om te onthouden dat het net zo is als wanneer we auto's hier op aarde rijden: snel gaan leidt alleen tot onheil als we ook niet tot stilstand kunnen komen.