Lint naar de sterren
‘Ruimtelift’ komt zowaar in zicht

- Zoom
- De ruimtelift: haalbare kaart? (Nasa)
Materiaaldeskundigen hebben een methode uitgedokterd om nanobuisjes van onbeperkte lengte te maken. Dat is koeterwaals voor: eindelijk is er een kabel die sterk genoeg is om een lift naar de ruimte te dragen.
Na de zweeftrein en de onbemande auto begint alweer een op het eerste oog krankzinnige technologische fantasie realistische vorm aan te nemen. De ruimtelift, is waar het ditmaal om gaat. De ruimtelift, dat is inderdaad een lift - maar dan met als bovenste bestemming de sterren.
De lift, in 1979 bedacht door Arthur C. Clarke en sindsdien uitgewerkt door onder meer Nasa, zou bestaan uit een lint, waarlangs speciale capsules 13 ton lading per keer kunnen vervoeren. De liftkabel wordt met dank aan de centrifugaalkracht strak gehouden door de draaiing van de aarde – alsof u een touw om u heen zwaait. Al voor het belachelijke bedrag van vijf miljard euro, één Betuwelijn, kan de aarde over de lift beschikken, becijferde Nasa-ontwerper Brad Edwards onlangs in een rapport.
De lift zou de transportkosten naar de ruimte meer dan honderd keer goedkoper maken, tot misschien slechts veertig euro per kilo. Toeristen en astronauten zouden in enkele dagen in de ruimte zijn. Er is eigenlijk maar één obstakel. Er is een supersterke liftkabel nodig van maar liefst honderdduizend kilometer lengte – ongeveer een kwart zo lang als de afstand naar de maan.
Op de aarde is er momenteel maar één materiaal dat voor die klus in aanmerking komt, weten ze bij Nasa. En dat zijn ‘nanobuisjes’: pijpvormige molecuultjes koolstof, die in 1991 door de Japanse natuurkundige Sumio Iijima bij toeval werden ontdekt. De buisjes zijn een tot twee honderdsten van een millimeter dik, maar ongelooflijk sterk omdat ze door atoomkracht bij elkaar worden gehouden. Een draadje naaigaren gesponnen van nanobuisjes is sterk genoeg om een auto aan op te hangen. De lift naar de ruimte zal uiteindelijk dan ook waarschijnlijk het aanzien hebben van een zeer dun, zwart typemachinelint van ongeveer een meter breed. Maar het grote probleem is: linten van tienduizenden kilometers lengte bestaan nog niet.
Nanobuisjes-expert Yuntian Zhu van het Amerikaanse Los Alamos National Laboratory denkt daarvoor nu de oplossing te weten. In Nature Materials beschrijft hij een techniek, waarmee in theorie oneindig lange nanobuisjes kunnen worden vervaardigd. De buisjes worden gemaakt door in een oven ethanoldamp en ijzerhoudend gas met elkaar te mengen boven een ‘mal’ van silicium. Op die manier verkreeg Zhu nanobuisjes van vier centimeter lang. De onderzoekers hadden nu eenmaal geen grotere oven, benadrukt Zhu. “Er lijkt geen limiet aan de lengte die we kunnen halen.”
De volgende stap is het nemen van de laatste hobbel: het verwerken van de supervezels tot een lint. De huidige prototypes lint bestaan voor slechts enkele procenten uit nanobuisjes – de rest is gemaakt van speciaal plastic dat de buisjes bijeen houdt. Maar Nasa heeft altijd beweerd dat dat percentage snel omhoog kan, als er maar langere nanobuisjes bestonden.
En dan? Dan is het: bouwen maar, zeggen de optimisten. Ook daarvoor heeft Nasa het uitgewerkte plan al klaar. Eerst zou men een spoel met ruimtelint in een baan om de aarde brengen, en die langzaam laten afrollen. Daarbij zou de spoel steeds lichter worden en steeds verder het heelal in zweven, tot de gewenste afstand van honderdduizend kilometer. Op aarde wordt het bungelende uiteinde van het lint intussen gevangen en stevig bevestigd aan een oud booreiland ergens op de evenaar.
Daarna zouden in totaal dertig onbemande klimmachientjes langs het lint omhoog klauteren. Elke machine zou het lint wat breder maken, door aan de zijkanten meer lint vast te ‘ritsen’. Eenmaal aangekomen aan het ‘heelal-uiteinde’ van het lint, worden de klimrobots permanent vastgezet. Daar houden ze het lint strak, als contragewicht.
Ook als het met de lift naar de sterren niet wil lukken, kan Zhu’s vondst van groot belang zijn. In zijn onderzoeksartikel noemt Zhu de ruimtelift zelfs maar één keer, en dan nog in bedekte termen: “De hier beschreven nanobuisjes zullen belangrijke invloed hebben op een breed spectrum van toepassingen, waaronder elektronische apparatuur, micro-elektromechanische systemen, biosensoren, ondersteuning van de groei van zenuw- en hersencellen, robotica, de verkenning van de ruimte, lichaamsbepantsering en sportartikelen.”
Maarten Keulemans
L. Zheng, M. O’Connell, S. Doorn, Y. Zhu et al.: “Ultralong single-wall carbon nanotubes”. In: Nature Materials, Advanced Online Publication (2004)
Brad Lemley: “Going up”. In: Discover, July 2004, 32-39