Stel je de vierde bemande vlucht naar Mars voor. Je bent op de Odyssee.
De lancering voelde als een anticlimax. Het ruimtevaartuig verwijderde zich van de aarde. Dus geleidelijk. Je zou eens op je horloge kunnen kijken. Benieuwd of de motoren het begeven.
Ze stierven niet. Ze zijn gewoon geduldig.
Elektrische voortstuwing ontploft niet. Het duwt. Gestaag. Na een week van die stille kracht haalt de Odyssey 400.001 kilometer per uur. Dat is snel. Sneller dan bijna iemand in de geschiedenis heeft bewogen. En je bent nog maar net begonnen.
Die reis duurt waarschijnlijk tien jaar. NASA legt sporen aan voor een trein die nog niet is gebouwd. Ze willen mensen sneller naar Mars sturen. En goedkoper.
De truc is macht.
Een record gebroken met vloeibaar metaal
De laatste test stuitte op een muur. Of beter gezegd, het kapot gemaakt.
Een nieuw boegschroefontwerp vestigde een Amerikaans record van 120 kilowatt. Voor context? Kijk naar het ruimtevaartuig Psyche van NASA. Het is momenteel op weg naar asteroïde 16 Psyce. Het heeft momenteel de sterkste elektrische stuwraketten in een baan om de aarde. Maar deze nieuwe motor is vijfentwintig keer krachtiger dan wat Psyche gebruikt.
Psyche haalt een snelheid van ongeveer 135.000 kilometer per uur. De nieuwe lithiummotor mikt veel hoger.
Waarom het snelheidsverschil? Tijd. Elektrische motoren accelereren voortdurend. Ze nippen brandstof in plaats van het op te slokken. Chemische raketten? Ze dumpen enorme tanks met drijfgas in een klap. Efficiënt? Niet echt. Elektrische systemen besparen tot 90% brandstof vergeleken met traditionele chemische verbranding.
De brandstof hier is geen gas zoals xenon. Het is lithium. Verdampt metaal.
“Het ontwerpen en bouwen van deze boegschroef heeft jaren geduurd.” zei James Polk van het Jet Propulsion Lab van NASA. “Het zijn enorme momenten. We hebben de kracht bereikt waarop we ons richtten. We weten dat het testbed werkt.”
Hij klonk opgelucht. Hij klonk blij. Goed.
De verwarming staat aan
Twaalfhonderd watt klinkt luid. Het is niet luid genoeg voor Mars.
Een echte menselijke missie heeft 2 tot 4 megawatt nodig. Dat zijn honderden stuwraketten. Samen werken.
Voor hoe lang? 23.000 uur.
Doe de wiskunde. Dat zijn ongeveer 958 dagen. Twee komma zes jaar.
Je kunt een motor niet bijna drie jaar lang bij deze temperaturen laten draaien zonder dat hij smelt. Of exploderen. Of gewoon stoppen.
De lithiumboegschroef overleefde tests bij 2.800 graden Celsius. Vijfduizend graden Fahrenheit. Dat is heet genoeg om steen te laten smelten. Maar het is nog niet heet genoeg om Mars te verslaan. Niet met de huidige schaalvergroting.
Waarom twee komma zes jaar duren? Banen.
Mars en de Aarde komen slechts elke zesentwintig maanden op één lijn. Het venster gaat open. Jij gaat.
Het lange wachten
Traditionele robotsondes duren zes tot zeven maanden. Eenvoudig. Ze hebben geen voedsel bij zich. Ze hebben geen water nodig. Ze vervelen zich niet.
Mensen hebben dingen nodig. Groot ruimtevaartuig. Zware levensondersteuning. Veel brandstof voor de terugreis.
Hier is de routebeschrijving als we vertrekken als het venster opengaat:
– Zes tot negen maanden naar Mars
– Achttien maanden wachten op het rode stof voordat het raam uitgelijnd is
– Zes tot negen maanden thuis
Elektrische voortstuwing zou die cijfers kunnen veranderen. Minder brandstof betekent minder massa. Minder massa betekent misschien een snellere rit? Of misschien gewoon meer benodigdheden? Wij weten het nog niet.
We verbranden metaal in een vacuüm en kijken hoe snel de vonk overspringt. Het werkt. Het is langzaam. Maar misschien brengt het ons daar wel.
Of misschien niet.
Alleen de tijd zal het leren. En daarom doen wij wetenschap.
De motoren zoemen. Het lithium kookt. Er kijkt iemand.
