In oktober 1957 werd sciencefiction werkelijkheid: Spoetnik, de eerste boodschapper van de aarde, ging de ruimte in. Sindsdien is er onophoudelijk vooruitgang geboekt. Mensen, mannen en vrouwen, hebben herhaaldelijk de ruimte bezocht, onderzoek gedaan en misschien zelfs van elkaar gehouden. We zijn gewend om een proeftuin te zien voor wetenschappers in de ruimte, maar kan het in de toekomst nuttiger worden voor de mensheid? Zullen we ooit economisch kunnen profiteren van industriële activiteiten in de ruimte, bijvoorbeeld in de vorm van ruimtefabrieken die profiteren van microzwaartekracht?
Overheden die dure ruimtemissies financieren, zijn al lang op zoek naar manieren om economisch rendement te genereren. Eind jaren negentig verwelkomde NASA elk initiatief dat beweerde dat het geld uit de ruimte zou kunnen halen. In de loop van deze financiële stimulans kwamen veel uitspraken naar voren over de oprichting van een orbitale industrie. Het gebrek aan zwaartekracht zou de groei van de eiwitkristallen mogelijk maken die nodig zijn om kanker te bestrijden, zeiden ze. Nieuwe materialen die zonder zwaartekracht worden geproduceerd, zullen nieuwe nuttige eigenschappen hebben, zeiden ze. En veel meer.
Uit de kosten van het lanceren van materialen en benodigde apparatuur, het verwerken van ingrediënten en het vervolgens terugkeren naar de aarde bleek echter geleidelijk dat deze ideeën economisch niet levensvatbaar zijn. De kosten voor het verzenden van vracht naar de ruimte benaderen de kosten van goud per kilogram. Als gevolg hiervan blijkt dat elke productie en verwerking in de ruimte te duur zal zijn om überhaupt de moeite waard te zijn. Komen er veranderingen aan?
Nabije toekomst
We hebben al bepaalde mogelijkheden voor verkenning van de industriële ruimte op het internationale ruimtestation ISS. Het draait 16 keer per dag rond de aarde en heeft ongeveer zes astronauten aan boord. Elke dag wordt op het ISS een breed scala aan biologie- en fysische experimenten uitgevoerd - in feite is het ISS een laboratorium voor microzwaartekracht. Veel van deze experimenten leveren branchespecifieke informatie op.
Om bijvoorbeeld te begrijpen hoe gesmolten metalen stromen bij het gieten van complexe vormen, zijn metingen van metaaleigenschappen in de buurt van het smeltpunt vereist. Dit kan het beste worden gedaan met monsters die in microzwaartekracht zweven. De bevindingen zullen de toekomstige economie en betrouwbaarheid van het gieten op aarde verbeteren. Microzwaartekrachtomstandigheden zijn een belangrijk hulpmiddel bij het begrijpen van de fysieke en biologische processen die op aarde plaatsvinden.
Promotie video:
Onlangs benaderde de European Space Agency de industrie op zoek naar nieuwe ideeën voor commerciële deelname aan het ISS. De meeste voorstellen waren gericht op het tegen lage kosten verschaffen van toegang tot het ISS met behulp van vereenvoudigde apparatuur in plaats van nieuwe industriële processen. De industrie krijgt dus de kans om mee te doen en nieuwe ideeën uit te proberen, maar in het algemeen ligt de focus op het vinden van goedkope manieren om de ruimte te bereiken en te verlaten, om nog maar te zwijgen van zakendoen in microzwaartekracht.
De levensduur van het ISS is beperkt. ESA zal in december van dit jaar samen met NASA beslissen over de verlenging van de levensduur van het ISS, en hoogstwaarschijnlijk zal het station tot 2024 operationeel zijn. Het zal dan uit de baan gaan en tegen 2030 worden vernietigd.
De volgende stap buiten het ISS wordt momenteel besproken onder de bizarre titel van Deep Space Habitat (DSH). Het zou een tijdelijke kolonie moeten zijn, ver van de aarde en zelfs van de lage baan om de aarde waarin het ISS zweeft. Het zal worden gebouwd met hardware die is overgebleven van het ISS en zal materialen uit de omgeving van de maan of asteroïden verwerken om deze omgeving draaiende te houden, waardoor de onderhoudskosten worden verlaagd. Allereerst zullen ze letten op water en zuurstof, aangezien ze ongeveer 30 kilogram per persoon per dag nodig hebben.
Verre toekomst
Verdere ruimteverkenningsmissies zullen een aanzienlijke boost krijgen door de verwerking van materialen op asteroïden - vooral als ze kunnen worden gebruikt om raketbrandstof of bouwmaterialen van te maken - maar dat zal niet snel gebeuren. De huidige voorstellen omvatten de ontwikkeling van asteroïden, die economische voordelen op de lange termijn voor iedereen belooft. Materialen die op asteroïden worden aangetroffen, worden op het oppervlak van veel planeten aangetroffen, maar in het laatste geval zal hun extractie en verwerking duurder zijn dan welke andere optie dan ook. Er worden momenteel missies gepland om middelen te ontwikkelen op de maan, de Mars-satelliet Phobos en andere hemellichamen, maar de implementatie ervan zal niet eerder dan tien jaar beginnen.
We moeten nog veel van de materialen identificeren die in microzwaartekracht kunnen worden gemaakt en zullen overal serieuze toepassingen vinden. Mogelijkheden zijn er genoeg. Het creëren van vast schuim door gassen in een mengsel van gesmolten glas te brengen en deze massa af te koelen onder microzwaartekrachtomstandigheden (zonder zwaartekrachtscheiding van de componenten) zal een bouwmateriaal creëren met de sterkte van staal en de corrosieweerstand die inherent is aan glas. Het is echter waarschijnlijker dat het product van dergelijke fabrieken naar de productie van andere fabrieken en ruimtestations gaat.
Tientallen jaren geleden droomden mensen van "ruimtekolonies" ver van de aarde. Ze moesten onafhankelijk zijn van de aarde in tijden van crisis en zouden zichzelf in stand houden. Spoetnik, het ISS en vervolgens Deep Space Habitat zijn allemaal stappen naar dergelijke kolonies. Na hun schepping is het misschien op hen dat we zullen vertrouwen in het levensproces, steeds verder van de aarde verwijderd.
ILYA KHEL
