Zware laser gaat minisondes naar buurster schieten

De natuurkundige Stephen Hawking en internetmiljardair Joeri Milner willen miniruimtevaartuigen naar de ster Alpha Centauri sturen. De vloot zou 20 jaar onderweg zijn.

De ruimtevaartuigen worden aangedreven door een laser die een lichtzeil raakt. Breakthrough Starshot

De Russische internetmiljardair Joeri Milner en de Britse theoretisch natuurkundige Stephen Hawking willen een vloot miniruimtevaartuigjes naar onze dichtstbijzijnde buurster Alpha Centauri sturen.

Alpha Centauri is 4,37 lichtjaar, ofwel 41 triljoen kilometer, van aarde verwijderd. Aangedreven, vanaf aarde, door een laserstraal van 100 gigawatt zijn de vaartuigjes 20 jaar onderweg.

Dit plan maakten Milner en Hawking dinsdag bekend op een persconferentie in New York. Samen met facebook-miljardair Mark Zuckerberg vormen zij het bestuur van Breakthrough Starshot. Die organisatie wil de sterrenreis organiseren.

Milner zegt 100 miljoen dollar te investeren in onderzoek en ontwikkeling. Peter Worden, voormalig directeur van NASA Ames Research Center in Californië, gaat het project leiden. Internetmiljardair Milner is natuurkundige en ook bekend als een van de initiatiefnemers van de jaarlijkse breakthrough-wetenschapsprijzen van in totaal 22 miljoen dollar.

De ruimtesondes zijn niet van het gebruikelijke formaat, ter grootte van een wasmachine of kleine stadsauto. Ze zijn veel kleiner: zo groot als een smartphone. Deze wafersats bestaan uit een grote computerchip, compleet met geminiaturiseerde camera’s, sensoren, antennes en zelfs stuurraketjes en een radio-actieve stroombron.

Ze worden vanuit een ruimteschip dat in een baan om de aarde draait overboord gezet. Daar vouwen ze een lichtzeil uit, een extreem dunne, sterk reflecterende folie, van ongeveer een vierkante meter.

Twintig jaar onderweg

Cruciaal is vervolgens dat vanaf de aarde een bundel laserlicht van 100 gigawatt het lichtzeil raakt, waardoor het krachtig wordt weggeduwd. Binnen minuten hebben de ruimtescheepjes dan een kruissnelheid van 20 procent van de lichtsnelheid, 60 duizend kilometer per seconde.

Met die snelheid zouden ze zo’n 20 jaar onderweg zijn naar Alpha Centauri. Een conventioneel ruimtevaartuig zou tienduizenden jaren over doen. Dat is eigenlijk een stelsel van drie sterren. Een daarvan, Alpha Centauri B, heeft mogelijk eigen planeten. De voorbijsuizende sondes maken foto’s, doen andere metingen, en seinen de resultaten terug naar de aarde.

Naar geldschieters wordt nog gezocht, want Milners miljoenen zijn lang niet genoeg voor de complete missie. Die zal eerder miljarden kosten, als het al lukt om de technische problemen te overwinnen.

Het moeilijkst is het om een laserbundel van 100 gigawatt de ruimte in te sturen, zeer precies gericht op het lichtzeil. De krachtigste continu schijnende lasers, getest voor Amerikaans defensie-onderzoek, zijn nu enkele tienduizenden kilowatts sterk. Een batterij samenwerkende lasers (ergens in een droog hooggebergte om absorptie door de atmosfeer te minimaliseren) zou tenminste een vierkante kilometer groot zijn.

De ruimtescheepjes moeten tegen een stootje kunnen, want tijdens de versnellingsfase treden krachten op van tienduizenden malen de aardse zwaartekrachtsversnelling g. En het ultradunne lichtzeil moet 99,999 procent van het invallende licht reflecteren, anders verdampt het zeil in de laserbundel. Onderweg loopt iedere sonde een risico op een fatale botsing met een interstellair stofje, vandaar dat er een vloot van honderden op pad moet.

Als de sondes eenmaal voorbij Alpha Centauri schieten, moeten ze radio- of lasersignalen terugseinen die na een terugreis van 4,37 lichtjaar op aarde ook nog opgevangen en ontcijferd moeten kunnen worden.

Tegenover al die de uitdagingen staat een indrukwekkende lijst adviseurs: onder andere de natuurkundige Freeman Dyson, die in de jaren zestig al concepten voor interstellaire reizen onderzocht, de Britse Astronomer Royal Martin Rees en Nobelprijswinnaar Saul Perlmutter.

Joeri Milner, vernoemd naar landgenoot en eerste ruimtereiziger Joeri Gagarin: „We hebben onderzoek gedaan met de beste onderzoekers in verschillende onderzoeksgebieden, en tot mijn verrassing heb ik geconcludeerd dat het binnen een generatie gedaan zou kunnen worden.”