Een lift naar de ruimte: is dat mogelijk?

Een lift naar de ruimte, is dat een realistisch idee? Al in de 19e eeuw werd hier door ingenieurs over gedroomd. De website Scientias.nl zette uiteen welke plannen de revue al zijn gepasseerd en of er ooit een mogelijkheid is om een lift naar de ruimte te bouwen.

Het idee van een lift naar de ruimte is allesbehalve nieuw. We kunnen zelfs helemaal terug naar de Russische raketingenieur Konstantin Tsiolkovski. Hij sprak in zijn essays onder de titel Dreams of Earth and Sky uit 1895 al over het idee van een ‘ruimtekasteel’, dat veel weg heeft van het moderne idee van een ruimtelift. Hij liet zich hiervoor inspireren door de Eiffeltoren in Parijs. Dit bouwwerk zou volgens hem vanaf het aardoppervlak ongeveer 36.000 kilometer hoog moeten zijn, net boven de zogenaamde geostationaire baan. Helaas ging Tsiolkovski nog niet in op de details, zoals wat voor materiaal er nodig is voor de kabels, hoe de lift zou functioneren en hoe het zit met het gebruik van een tegengewicht. Na hem volgden er andere slimmerikken die het plan iets verder uitdiepten, aldus Scientias. 

Materialen

Een ruimtelift zou een mooi en betaalbaar alternatief kunnen zijn om naar de ruimte af te reizen. Maar dat het idee nog geen daadwerkelijke uitvoering heeft gekregen, heeft alles te maken met de materialen. Zelfs de meest moderne sterke en superlichtgewicht materialen zijn nog niet goed genoeg om een lift naar de ruimte te kunnen ondersteunen. Denk aan een kabel. Deze zal hoe dan ook een enorme druk moeten kunnen weerstaan. Het gaat hier naar schatting om zo’n 65 GPa, terwijl staal nog geen 1GPa aankan. Door de verschillende krachten die werken op de kabel zal de kabel daarnaast op geostationaire hoogte het dikste moeten zijn en smaller moeten worden naarmate de zwaartekracht dominanter wordt, dus naarmate we dichter bij het platform op aarde komen, zo beschrijft Jurjen de Jong, masterstudent Space Studies aan de KU Leuven op Scientias. ‘Dit maakt het direct onmogelijk om de kabels te laten bewegen.’ Er zijn ook ideeën om de lift naar boven te laten klimmen. De systemen die naar boven en beneden gaan, worden meestal ‘klimmers’ genoemd. De enorme afstand naar de ruimte vraagt echter wel om wat creativiteit. ‘Simpele oplossingen zoals elektronische aandrijving lijken onmogelijk te zijn. Er zou gebruik kunnen worden gemaakt van een laser die de kinetische energie geeft om een lift omhoog te laten klimmen. De klimmer terug naar beneden laten gaan, zou kunnen door de lift los te koppelen en gebruik te maken van de zwaartekracht of door naar beneden te gaan op dezelfde manier als men naar boven gaat. Een Japans idee is het gebruik van afwisselende magnetisch velden. Ook kan men denken aan het opwekken van energie door middel van (een soort) zonnepanelen of wie weet opgeslagen nucleaire energie. Een ander recent idee is het maken van een roterend systeem, ook wel een RSE (Rotating Space Elevator) genoemd.’

De zwaartekracht

Natuurlijk kent het maken van een ruimtelift nog een aan aantal andere uitdagingen. Denk aan de zwaartekracht van de aarde, die steeds zwakker wordt naarmate je dichter naar de ruimte gaat. Aan de andere kant ondergaat de aarde een rotatie waardoor er een centrifugale kracht ontstaat. De hoogte die Tsiolkovski al had uitgerekend is ongeveer de hoogte waarin de zwaartekracht en de centrifugale kracht van de aarde elkaar uitbalanceren. Dit is ook de reden waarom er tegenwoordig op 35.786 kilometer vanaf de evenaar veel satellieten hangen. De Jong: ‘Deze roteren namelijk precies mee met rotatie van de aarde, waardoor deze vanaf aarde stil lijken te hangen. Erg gunstig voor weer-en telecommunicatiesatellieten. Hoe hoger we in de ruimte komen, hoe groter de horizontale snelheid wordt. Dit resulteert in een schijnkracht tegen de richting van de rotatie van de aarde in, die we in de natuurkunde de corioliskracht noemen. Deze kracht wordt groter naarmate we hoger zijn. Dit zou daarbij de ruimtelift lichtelijk heen en weer doen laten slingeren.’ Daarnaast hebben we natuurlijk ook nog te maken met de zwaartekracht van de maan en de zon die aan ruimtelift kunnen trekken. Rondslingerende satellieten en ruimtepuin zorgt bovendien voor botsingsgevaar.

Platform

Een ruimtelift moet ergens op aarde beginnen. Er zijn al ideeën geopperd voor zowel een drijvend als een vaststaand platform. Het drijvende platform zou kunnen drijven op zee of in de lucht. Het handige hiervan is dat de ruimtelift zich kan verplaatsen als er een storm, meteoriet, ruimtepuin of andere externe bron op de loer ligt. ‘Een vaststaand platform is aan de andere kant weer beter omdat er geen energie verspild moet worden aan het verplaatsen. Daarnaast hoef je, als men deze op een grote hoogte zou bouwen, ook gelijk minder zwaartekracht te overwinnen. Het beste kan het platform op de evenaar gebouwd worden, omdat je hier het minste last hebt van orkanen en tornado’s en de corioliskracht. Ook is dit de beste locatie om een lift tot in een geostationaire baan te brengen.’

De documentaire Sky Line uit 2015 onderzoekt waarom het idee voor een ruimtelift is blijven ontstaan, ondanks enorme technische obstakels. HIerin wordt onder meer gezegd: ‘De ruimtelift is de enige manier om de ruimte daadwerkelijk open te stellen voor mensen. Er is geen andere manier.’ Volgens experts die in de film aan het woord komen, bereiken de huidige methodes door middel van raketten hun limieten wat betreft hun prestaties.

De International Academy of Astronautics (IAA) stelde in een onderzoek uit 2014 dat als huidige technologieën, waar koolstof nanobuisjes een hele belangrijke is, verder worden uitgediept, een pilot project in 2025 naar alle waarschijnlijkheid pakketten tot een hoogte van 1000 kilometer (621 mijl) kan leveren. Met voortgezet onderzoek en de hulp van een succesvolle LEO (lage baan om de aarde, ergens tussen een hoogte van 100 en 1200 mijl) lift, voorspellen ze dat een opvolger tien jaar later de 100.000 kilometer (62.137 mijl) kan halen, ver voorbij de geostationaire baan.

Door: Kelly Bakker

Bron: Scientias.nl/Smithsonian.com/Sky Line