Met deze innovatie zet TU Delft een stap naar de ruimtevaart van de toekomst

Het klinkt misschien alsof een lichtzeil een soort vleugel is die baat heeft bij zonlicht, maar dat is niet wat het is. Het is een dunne laag die wordt aangedreven door laserlicht. De druk van het licht wordt ingezet om iets voort te stuwen, zoals een ruimtesonde die daarmee op hoge snelheid door het heelal kan zoeven.

De lichtzeilen zijn extreem dun: 1/1000ste van de dikte van een haar, maar de kunst is dat ze wel een extreem groot oppervlak kunnen hebben. Het huidige prototype meet 60 mm bij 60 mm en is 200 nanometer dik. 

Een lichtzeil maken met de huidige techniek zou 15 jaar in beslag nemen. Dat is te wijten aan de miljarden microgaatjes die erin moeten zitten. Het team, met promovendus Lucas Norder, kan dit echter al in een dag voor elkaar krijgen doordat er nieuwe technieken worden gebruikt. De TU Delft werkt hiervoor samen met de Amerikaanse Brown University. Het lichtzeil werd bedacht in het kader van het Breakthrough Starshot Initiative.

Ruimtesondes met lasers

In de huidige situatie doet de snelste raket er 10.000 jaar over om de dichtstbijzijnde ster buiten ons zonnestelsel te bereiken. In het Breakthrough Starshot Initiative werken duizenden onderzoekers samen om daar maar 20 jaar van te maken. Dat is hopelijk haalbaar door heel lichte, heel kleine ruimtesondes te ontwikkelen. Ze zijn zo groot als een microchip en lasers zorgen voor de aandrijving. Als het de onderzoekers lukt, dan kan dit de deur openen naar de eerste interstellaire verkenning.

"We hebben een nieuwe productiemethode ontwikkeld waarmee we het materiaal onder het zeil voorzichtig weghalen. Dat laat alleen het ultradunne zeil over”, zegt Richard Norte, universitair hoofddocent aan de TU Delft. "Als er iets misgaat, is dat meestal tijdens de productie. Maar zodra de zeilen hangen, zijn ze verrassend stevig. Deze aanpak hebben we speciaal bij de TU Delft ontwikkeld." Hiervoor zijn onder andere slimme computermodellen (neurale netwerken) en nieuwe productietechnieken gebruikt.

In een flits naar Mars

Maar wat kan de door de TU Delft ontwikkelde techniek nu precies? In principe zouden de lichtzeilen een ruimtesonde net zo snel op Mars kunnen laten aankomen als de gemiddelde internationale postbezorging nu duurt. Dat zal niet morgen gebeuren. De lichtzeilen moeten eerst nog volop getest worden en vooral: sneller gaan dan nu.

Het team wil via experimenten kijken of de lichtzeilen over afstanden in centimeters kunnen bewegen, tegen de zwaartekracht in. "Het klinkt misschien niet als veel, maar dit zou 10 miljard keer verder zijn dan alles wat tot nu toe met lasers is voortgestuwd."

Naast de ruimtevaart kan de natuurkunde ook gebaat zijn bij deze uitvinding. Dat komt doordat je objecten met een hoge snelheid kunt versnellen via deze lasertechnologie. Zo kan er onder andere worden gekeken naar hoe snel we een object kunnen versnellen. De uitvinding is nog bepaald niet af: dit is pas het begin.

Lees meer over ruimtevaart en download de Bright-app.