Een ruimtelift is mogelijk (als iemand er maar voor wil betalen)

"Het zou natuurlijk allemaal stukken sneller gaan als we, nou ja, geld hadden."

Dat was ongeveer de algemene conclusie van de wetenschappers op het International Space Elevator Consortium (ISEC) in Seattle. Ze kwamen samen om de volgende stap in de menselijke mars naar de ruimte te bespreken.

De quote kwam uit de mond van Peter Robinson, gerenommeerd lid van het ISEC, tijdens een praatje over het simuleren van de dynamica van kettingen - of eigenlijk hoe we het voor elkaar moeten krijgen dat een computer snapt hoe een sliert van 100.000 kilometer zich gaat gedragen. De quote had echter net zo goed tijdens alle andere praatjes tevoorschijn kunnen komen. De hoofdgedachte was duidelijk: de grootste belemmering van een lift naar de ruimte is een gebrek aan enthousiasme. Het wordt daarom wel eens tijd om het concept met beide benen op de (aardse) grond te zetten.

Het concept van een ruimtelift is niet echt ingewikkeld: een doorlopende sliert van de aarde tot de geostationaire baan om onze planeet. Een lint dat honderd miljoen keer langer is dan zijn breedte. De lift zou ons zonnestelsel op eenzelfde manier kunnen veranderen als treinen deden op ons eigen continent. Hij geeft je de optie om 20 ton zware ladingen via 'wagens', voor een fractie van de kosten van een raket, omhoog te trekken. De ruimte in.

Huidige raketten dumpen een groot deel van hun massa tijdens de vlucht. Zo benadrukte de directeur van ISEC, Bryan Laubscher, vroeger een ingenieur bij Lockheed, dat de bekende Saturn V raket maar met 2,4 procent van zijn startmassa bij de Maan aankwam.

Die verspilling zorgt voor veel problemen bij onze ruimtedromen. Zo willen bedrijven als Oneweb, SpaceX en Samsung in het komende decennium een overkoepelend hogesnelheids internetnetwerk aanleggen in de ruimte met behulp van satellieten. Dat kost echter nog steeds zo'n €12.500,- per kilogram. En dan houden we er al rekening mee dat de relatief goedkope vrachtraket, de Falcon Heavy van Elon Musk, de ruimte in kan.

Zodra een ruimtelift werkt, zou deze hetzelfde kunnen bereiken voor een bedrag van ongeveer €450,- per kilogram. Maar daar stopt het nog niet. Nadat de vrachtladingen een week lang naar boven hebben gereisd kunnen ze bovenaan uit het zwaartekrachtsveld van de aarde worden gekatapulteerd om zo verder te reizen door het zonnestelsel. Op naar de sterren en daar voorbij. Dit is wel een businessmodel waarmee je mensen niet alleen Mars kan laten bezoeken, maar daadwerkelijk kan laten koloniseren.

Een ruimtelift is een drempel. Zodra we er een hebben kunnen we groots gaan denken in de ruimte. Dan kunnen we gaan denken aan koloniën op de maan en ruimtestations voor burgers. ISEC gelooft er heilig in dat het idee op zijn minst een klein aantal investeringen vanuit de private sector zou moeten krijgen. Het concept wordt echter nog niet serieus genomen. "We zijn op dit moment de gekken," zegt ISEC president Dr. Peter Swan in zijn openingsspeech. "Wij denken dat we er echt gaan komen."

De grootste zorg rondom de lift is duidelijk: de 100.000 kilometer lange "ruggengraat" van het project. De enorme steng moet flexibel en ultralicht zijn, maar ook gigantische krachten kunnen weerstaan. ISEC heeft zelfs een nieuwe eenheid bedacht voor dit doel: de yuri, die de ratio tussen de kracht en dichtheid van een materiaal onder stress aan zal geven. Het magische getal om de beginnen met de bouw van een ruimtelift ligt rond de 30 megayuri. Om je enig vergelijkingsmateriaal te geven: een stalen kabel van een normale lift heeft een waarde van 0.25 megayuri en zylon, een geavanceerd materiaal dat speciaal voor dit soort doeleinden is geproduceerd, tikt op dit moment nog maar net de vier megayuri aan.

De oplossing is verbazingwekkend genoeg misschien al in 1979 door Arthur C. Clarke voorspeld in zijn boek The Fountains of Paradise, waarin hij een ruimtelift bouwt met behulp van koolstof haartjes - in de moderne tijd meer bekend als koolstof nanobuisjes, die licht en sterk genoeg zouden zijn voor een ruimtestreng. Het enige probleem is alleen dat de buisjes zo verdomd moeilijk te maken zijn.

Nano-onderzoeker Mark Haase, verbonden aan de universiteit van Cincinatti sloot het weekend af met een presentatie over het weven van de koolstof haren zodat een sterk composiet materiaal kan worden worden. Haase vertelde dat er al tientallen tonnen nanobuisjes worden gemaakt per jaar, maar alleen in korte, chaotische fragmenten. Voor een ruimtelift zal er een manier moeten worden gevonden om ze tot een lang lint te weven.

Uit het huidige onderzoek kan Haase opmaken dat er een vroege versie van zo'n composiet materiaal binnen 20 jaar op de markt zal kunnen zijn. Dat is niet snel genoeg voor het officiële plan van ISEC om in 2036 een werkende ruimtelift te hebben, maar het licht er ook niet heel ver vandaan.

Een andere opvallende uitschieter binnen de gemeenschap is Obayashi uit Japan. Het bouwbedrijf heeft het plan om rond 2050 een lift te bouwen. Het plan is nog ambitieuzer dan dat van ISEC. De lift zou twee kabels krijgen en de mogelijkheid om groepen van 30 man tegelijkertijd de ruimte in te takelen. Yoji Ishikawa van Obayashi presenteerde de nieuwste simulaties voor de plaatsing van de kabels en de bewegingen van de 'klimmers' terwijl ze de ruimte ingaan en weer verlaten.

Obayashi ziet nu al een investeringswaarde in de wetenschap achter het project, maar het bedrijf kan alleen werken met het gereedschap dat hen wordt aangereikt. De huidige plannen zijn alleen mogelijk als er een geschikt supermateriaal voor de kabel wordt gemaakt. Dan hebben we het nog niet eens over de problemen met het overbrengen van energie in de ruimte gehad en al helemaal niet over het mogelijk vangen van een asteroïde als contragewicht aan het andere uiteinde van de kabel. Dit is het soort fundamentele onderzoek waar nu nog geen geld voor is.

Voorlopig zijn we het meest dichtbij een ruimtelift… die een andere ruimtelift kan gaan bouwen. Hoewel een 100.000 kilometer lange draad namelijk nog zeker een aantal decennia op zich zal laten wachten, denkt hey ISEC dat met behulp van nanobuisjes er al in 2025 een 1000 kilometer lange versie kan worden gebouwd. Die zou een aantal lanceringsproblemen oplossen maar, en dat is belangrijker, reduceert bovenal de kosten van het bouwen van een versie op grote schaal. En zodra er een versie op echt grote schaal is wordt het maken van een tweede relatief gezien een eitje.

Het is duidelijk dat er frustratie heerst omdat een daadwerkelijk ruimtelift project geen moeite zou hebben met het verkrijgen van miljarden aan kapitaal. De mogelijkheden zijn eindeloos, op vele vlakken. Van telecommunicatie tot defensie, van pure wetenschap tot ruimtevaart voor burgers, iedereen ziet de waarde van het versterken van de band tussen mens en ruimte.

De vraag is alleen of er iemand bereid is om het allemaal te betalen.