Elk jaar geeft de NASA subsidie aan onderzoekers om nieuwe lucht- en ruimtevaartideeën uit te werken. Van intelligente lichtzeilen tot ionenvliegtuigen en hypersnelle hagel tegen asteroïden, deze vijf projecten mogen wat KIJK betreft meteen lanceren.

“Visionaire ideeën”, dat is waar de NASA op jaagt met zijn NIAC-beurzen – NASA Innovative Advanced Concepts. Het is onderzoeksgeld voor prille projecten, waar je als wetenschapper niet veel geld voor nodig hebt om eens een echt gek idee uit te werken. In februari maakte de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie de nieuwe beurswinnaars bekend. KIJK kijkt vijf keer in de subsidiepot.

Lees ook:

• Dit systeem moet planetoïden verpulveren
• NASA introduceert classificatie voor buitenaards leven

Ionenvliegtuig

Als er een drone boven je huis hangt, weet je dat wel: lawaaierig spul, met die kleine propellers. Onderzoeker Steven Barrett (MIT) heeft onbemenste vliegtuigen voor ogen die zichzelf voortduwen met een zachte bries van ionen. Die voortstuwing ontstaat door stikstofmoleculen elektrisch te laden (ioniseren) met een elektrode voorop het vliegtuig. Een spanningsverschil van wel 40.000 volt jaagt ze daarna aan de achterkant het vliegtuig uit, wat voor de voorstuwing zorgt.

Barrett en collega’s zien eerst onbemande drones voor zich die opstijgen en landen op ionenbries. Als dat eenmaal werkt komen misschien zelfs fluisterstille bemenste vliegtuigen in zicht. Er is nog een flinke weg te gaan: tijdens tests in 2018 wist een vlieger van 2,5 kilo en 5 meter spanwijdte in een windstille hal zo’n 40 meter ver te komen.

Hagelschot tegen asteroïden

Een dinokiller op komst? Als je zo’n kilometers brede ruimtesteen jaren van tevoren aan ziet komen, kun je nog proberen om ‘m zachtjes in een andere baan te duwen zodat die de aarde niet raakt. Voor een last-minute actie tegen kleinere rotsen denkt Philip Lubin (University of California in Santa Barbara) aan grover geweld.

Volgens Lubin is een zwerm van kleine, snelle projectielen die je lanceert met een flinke raket zoals een Falcon Heavy of SLS genoeg om een asteroïde te verpulveren tot brokstukken van minder dan 10 meter breed. Zulke rotsblokken zijn klein genoeg om op te branden in de dampkring voor ze het oppervlak raken.

“Onderschepping binnen de afstand aarde-maan is mogelijk, afhankelijk van de afmetingen van de asteroïde”, schrijft Lubin in zijn projectvoorstel. Als hij zestig dagen de tijd heeft, denkt de onderzoeker zelfs een monstersteen van een kilometer doorsnee te kunnen kraken. Kleinere rotsen kunnen tot een paar uur voor de inslag worden aangepakt.

Intelligent lichtzeil

Dat je op de vederlichte druk van lichtdeeltjes (fotonen) door de ruimte kunt surfen, weten wetenschappers al lang. Handigvoor verre ruimtereizen: zolang zo’n ruimtezeil de zon ‘ziet’, kan het steeds meer snelheid maken. De makke is dat lichtzeilen nauwelijks stuwkracht leveren. Veel meetinstrumenten kun je dus niet meenemen.

Ingenieur Mahmooda Sultana (NASA’s Goddard Space Flight Center) bedacht voor de NASA een lichtzeil met ingebouwde meet- en zendapparatuur. Door in het dunne zeil transistoren en andere componenten te etsen zoals je dat ook doet op een computerchip, denkt Sultana ultralichte, slimme ruimtesondes te kunnen maken om de buitenregio van het zonnestelsel te verkennen. Het lichtzeil is dan zowel de aandrijving, computer en meetapparatuur van de sonde.

“Een zonnecel kan genoeg snelheid maken om in twee jaar bij Uranus te komen, of in drie jaar naar Neptunus”, schrijft de onderzoeker in haar projectvoorstel. “Slimme zonnezeilen hebben een enorm sensoroppervlak, vergeleken met bestaande sondes. En ze zijn licht genoeg om er een samenwerkende zwerm van te lanceren als passagier bij andere projecten.”

Uitvouwbaar ruimtestation

Voor echt langdurig verblijf in de ruimte hebben we, nou ja, de ruimte nodig, geen krappe aaneengeschakelde woonmodules van formaat scheepscontainer zoals het internationale ruimtestation ISS. Zac Manchester (Carnegie Mellon-universiteit) droomt van uitvouwbare ruimtemodules van wel een kilometer lang. Die zouden opgevouwen in één flinke raket passen, en eenmaal uitgeklapt groot genoeg zijn voor langdurige, ruime bewoning.

Volgens Manchester bieden zijn bouwsels niet alleen ruimte, maar ook kunstmatige zwaartekracht. Als je een habitat rond laat draaien, worden de bewoners vanzelf tegen de buitenwand gedrukt door de middelpuntvliedende kracht, legt hij uit. In een ontwerp van een kilometer breed in de vorm van twee halters aan een dunne staaf zou je op die manier ongeveer de aardse zwaartekracht na kunnen bootsen. Zo hoopt de ontwerper effecten van langdurige gewichtloosheid op het lichaam te voorkomen, zoals verlies van bot- en spiermassa en een verzwakt immuunsysteem.

ReachBot: grotklimmen op Mars

Leuk, dat rondrijden en –vliegen op Mars, maar echt spannend wordt het volgens Marco Pavone (Stanford Universiteit) pas onder het oppervlak. In grottenstelsels op Mars zou je nog mooiere sporen van water – en dus misschien leven – kunnen vinden. Bovendien heb je in grotten beschutting tegen de felle uv-straling aan het oppervlak van onze buurplaneet, wat de kans nog eens groter maakt dat we eindelijk leven elders vinden.

Pavone wil ondergronds op Mars met de robot ReachBot. Dat is eens geen buggy of helikopter, maar een spinachtig ontwerp met lange, uitschuifbare poten. Die moeten ReachBot genoeg grip geven om nauwe en brede grotten te verkennen, denkt de onderzoeker. In zijn nieuwe onderzoeksproject – Pavone kreeg al eerder geld van NASA – wil de wetenschapper zijn robot beter dingen leren grijpen, vasthouden en dan onderzoeksinstrumenten uit laten klappen.

Onze eigen versie van de Tripods vol Marsbewoners die H.G. Wells naar de aarde stuurde in War of the Worlds, maar dan om meer te leren over onze buren in plaats van ze stuk te zappen. Hoewel, de boren en lasers die zo’n onderzoeksrobot als ReachBot aan boord heeft, zijn voor de laatste overgebleven Marsbacterie vast geen prettig vooruitzicht.

Bron: NASA

Beeld:

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!