Ruimtevaart met microgolven

Doorgestraalde energie zou ruimtereizen goedkoper en makkelijker kunnen maken.

Al meer dan vijftig jaar stuurt de mens raketten de ruimte in. Al die tijd is de kost voor het bereiken van een baan om de aarde gigantisch gebleven – afhankelijk van het soort raket dat wordt gebruikt, van 5000 tot 50.000 dollar per kilogram. Het probleem is dat momenteel geen enkele raket gebruikt wordt, die erg efficiënt is. Ongeveer 90 procent van het gewicht van een raket bestaat uit brandstof en drijfgassen, wat weinig ruimte laat voor nuttige ladingen. Als we dat gewicht zouden kunnen verlagen, dan kon een raket meer cargo aan boord nemen en zou de kost om een kilogram lading in een orbit te krijgen, drastisch dalen.

In 1924 bedacht de Russische wetenschapper Konstantin Tsiolkovsky een methode om dit mogelijk te maken. Hij suggereerde dat vanaf de grond uitgezonden bundels microgolven raketten de nodige kracht kunnen geven. Tsiolkovsky stelde voor parabolische spiegels te gebruiken om ‘een parallelle bundel van elektromagnetische stralen met korte golflengte’ naar het binnenste van een raket te richten, en daar drijfgas zo te verhitten dat de nodige stuwkracht ontstaat. Aan boord zouden geen grote hoeveelheden brandstof meer nodig zijn. Dit, zo schreef hij, was de meest aantrekkelijke en beschikbare methode ‘om een kosmische snelheid te bereiken’.

De idee verdween lange tijd naar de achtergrond, tot recent bleek dat de visie van Tsiolkovsky technologisch haalbaar moet zijn. Lasers van microgolven – masers – zijn al uitgevonden in de jaren 1950, maar het is pas door de komst van betere en goedkopere generatoren – gyrotrons – dat masers de voor lanceringen nodige megawatts kunnen genereren. Recente vooruitgang in batterijen en andere opslagsystemen voor energie maakt het ook mogelijk voldoende grote gyrotrons aan te drijven zonder het stroomnet al te zeer onder druk te zetten.

Vandaag wordt het concept over de hele wereld onderzocht. Ook door Kevin Parkin, die in 2012 aan het California Institute of Technology een pionierend onderzoek leidde. Zich baserend op Parkins werk, voert privébedrijf Escape Dynamics momenteel tests uit voor het ontwikkelen van een door microgolven aangedreven en herbruikbaar systeem dat satellieten moet kunnen lanceren – en eventueel ook mensen. NASA liet al belangstelling blijken: in juli plaatste het agentschap het concept op haar roadmap voor toekomstige technologische ontwikkelingen.