Wat als de Aarde 50 procent groter was geweest?

Indiase PSLV-raket
lancering van een Indiase PSLV-raket. Credit: ISRO

Voor veel mensen is de grote sprong van de mensheid synoniem met de kleine stap van Neil Armstrong op het oppervlak van de Maan. NASA-astronaut en chemicus Donald Pettit is het hier niet mee eens. De grote sprong vond veel dichter bij huis plaats. De grote sprong voor de mensheid was niet de eerste stap op de Maan maar was het bereiken van een baan om de Aarde.

De eerste stap, ongeveer 400 kilometer weg van de Aarde, vergt ongeveer de helft van de totale energie die nodig is om het oppervlak van Mars te bereiken. Bestemmingen tussen de Aarde en de Maan zijn slechts een fractie van de energie die nodig is om eenvoudigweg in een baan om de Aarde te geraken De kosten voor deze eerste stap zijn een gevolg van de grootte van de zwaartekracht op Aarde. Natuurkundigen wijzen er op dat als je ook maar één cent minder betaald dan noodzakelijk je op een niet al te vriendelijke manier vanzelf terugkeert naar de Aarde.

De verstikkende greep van de zwaartekracht van onze planeet zorgt er voor dat 80 – 90 procent van de massa van de huidige raketten wordt ingenomen door brandstof die nodig is om de raket naar de ruimte te brengen. Volgens Pettit is het zitten op het topje van een raket veel gevaarlijker dan als je op een flesje benzine gaat zitten. Maar het betekent ook dat er niet veel plaats over is voor zaken zoals voedsel, computers, wetenschappelijke experimenten en uiteraard astronauten.

Ondanks deze nadelen moeten we onszelf gelukkig prijzen want als de straal van onze planeet groter zou zijn dan zouden we een punt kunnen bereiken waarop een raket die de Aarde kan verlaten niet gebouwd kan worden. Met behulp van de raketberekening van Tsiolkovsky berekende bij welk punt dat dat zou zijn.

Laten we eens aannemen dat we een raket bouwen waarvan de massa voor 96% uit brandstof bestaat en voor 4% uit raket. Dat is ongeveer de huidige technologische limiet. Laten we die raket vullen met waterstof-zuurstof. Dit is de krachtigste chemische brandstof die we momenteel kennen en die we momenteel kunnen gebruiken in onze eigen raketten. Als we de benodigde getallen invoeren in de raketberekening van Tsiolkovsky dan kunnen we de berekende ontsnappingssnelheid omrekenen naar de bijbehorende straal van de planeet. Die berekende straal komt dan uit op ongeveer 9680 kilometer (de straal van de Aarde bedraagt 6670 kilometer). Als onze planeet dus een diameter zou hebben die 50% groter is dan de huidige diameter dan zouden we, met de huidige technologische kennis, geen raketten kunnen gebruiken om naar de ruimte kunnen reizen

Het gedachte-experiment onderstreept een aantal punten. Als eerste, hoe succesvol raketten ook zijn om onze creaties en onszelf naar de ruimte te brengen, ze zijn ongelooflijk inefficiënt. Indien mogelijk moeten we nieuwe technologieën ontwikkelen om aan de zwaartekracht te kunnen ontsnappen. Ten tweede, het oprichten van een lanceerbasis op de Maan lijkt heel erg zinvol. De ontsnappingssnelheid van de Maan is slechts 0,213 * de ontsnappingssnelheid van de Aarde. Een lanceerbasis op de Maan is nog ver weg maar door gebruik te maken van 3D printing en andere manier om materialen te verwerken komt dit wel binnen bereik. Om het een succes te maken moeten we de materialen om onze ruimteschepen te bouwen winnen en verwerken op de Maan zelf of op nabije objecten als kometen en asteroïden. Maar we zouden de Maan ook als een soort tankstation kunnen gebruiken door gebruik te maken van de voorraden waterstof en zuurstof en daar onze raketbrandstof mee te maken.

In de denkwijze van Pettit houdt de Aarde ons momenteel in een tirannieke greep. Onze uitstapjes voorbij de aantrekkingskracht van de Aarde zijn tot nu toe vluchtig geweest maar we hebben tenminste wel de mogelijkheid om uiteindelijk uit te breken.

 

Eerste publicatie: 9 juli 2017
Bron: RealClearScience




%d bloggers liken dit: