Ruimtevaartorganisatie NASA lanceert eind deze maand een satelliet met een bijzonder aandrijvingssysteem. Een kleine onderzoekssatelliet wordt voorzien van het ‘Advanced Composite Solar Sail System’ – een scherm van 80 vierkante meter, waarmee het geruisloos door de ruimte zeilt.
Want ook in de ruimte is er wind. Maar waar in de atmosfeer wind uit gassen bestaat die door luchtdrukverschillen over de aarde jagen, gaat het in de ruimte om zonnewind. De zon stoot constant fotonen uit. Die lichtdeeltjes slaan tegen het spiegelende oppervlakte van een flinterdun zonnezeil aan. Net zoals bij een schip, wordt de satelliet zo vooruit geduwd.
Zeilen op zonnewind
De meeste satellieten gebruiken explosieve chemische reacties om in de juiste baan om de aarde te blijven. Die brandstof is niet nodig voor deze satelliet. De hoek van het zonnezeil kan worden aangepast, zodat op de steeds wisselende snelheid en intensiteit van zonnewind kan worden ingespeeld. Het is een idee dat – zoals wel vaker in de ruimtevaart – zijn oorsprong vindt in science-fiction. In 2010 haalde de realiteit de fictie in, toen de Japanse ruimtevaartorganisatie een satelliet voor het eerst met een zonnezeil uitrustte.
Giek
De grootste innovatie van dit ontwerp is de giek – de dwarsbalken waar het zonnezeil aan vastzit. Een giek moet sterk genoeg zijn om de krachten die op het zeil worden uitgeoefend te weerstaan. Maar hij moet ook zo licht zijn dat de relatief zwakke zonnewinden het ruimtevaartuig daadwerkelijk vooruit kunnen blazen.
“Gieken waren vaak zwaar en van metaal, of gemaakt van lichtgewicht composiet (samengesteld materiaal, red.) met een log ontwerp – wat allebei niet goed werkt voor de hedendaagse kleine ruimtevaartuigen. Zonnezeilen hebben heel grote, stabiele en lichtgewicht gieken nodig die compact kunnen worden opgevouwen”, laat Keats Wilkie, hoofdonderzoeker van de NASA-missie, weten. De gieken in dit systeem bestaan uit een composiet van flexibele polymeren en koolstofvezels. Tijdens de lancering zitten die opgerold aan de satelliet bevestigd. In de ruimte aangekomen, rollen ze uit en vormen rechte balken waar het flinterdunne zeil tussen hangt.
Natuurlijk kost het nog steeds veel energie om een satelliet de ruimte in te krijgen. Maar de belofte van dit systeem is dat het, door de combinatie van zonne- en windenergie, in de toekomst ook voor grotere brandstofloze ruimtereizen kan worden gebruikt.
Vanaf de grond
Het zeil van de satelliet is zo gemaakt dat het zonlicht optimaal reflecteert. Het resultaat is ook op de grond te bewonderen. Onder de juiste omstandigheden gaat de satelliet vanaf het aardoppervlakte te zien zijn als heldere ‘ster’ die door de hemel scheert.
