NASA heeft haar doelen gericht op een maanlanding, om uiteindelijk verder te reizen naar Mars. Dit klink heel indrukwekkend, maar hoe ver is de ontwikkeling van de ruimtevaart nou echt? En welke ontwikkelingen gaan de toekomst van de ruimtevaart bepalen?
Welke belangrijke technologische ontwikkelingen zijn er al gemaakt de afgelopen jaren?
Herbruikbare raketten
Twee bedrijven (SpaceX en Blue Moon) hebben herbruikbare “Super Rockets” uitgevonden. Een van deze rakketten zal dienen als maanlander in het programma van NASA in 2028. Falcon 9 is de eerste hergebruikte raket. Deze uitvinding is ontworpen en gebouwd door SpaceX. Op 20 maart 2017 deed SpaceX de eerste testvlucht met dit model. De raket is sinds hij terug is op aarde stapsgewijs geüpgraded. In 2018 werden er zelfs twintig lanceringen met het model gedaan. Falcon 9 is daardoor momenteel de meest gelanceerde raket. Deze ontdekking was een grootte stap voorwaarts voor de ruimtevaart. Doordat we de raketten kunnen hergebruiken dalen de prijzen van deze modellen drastisch. Dit is gunstig voor NASA.
Spiegels voor haarscherpe beelden
Een Nederlands bedrijf produceert tegenwoordig dunne, vervormbare spiegels. Elke telescoop wordt verstoord door de turbulentie van de aardatmosfeer. Daarom corrigeren de spiegels direct de verstoringen van de atmosfeer. Hierdoor verbetert de kwaliteit van ruimtetelescopen. De spiegels worden aangestuurd door computers. Doormiddel van deze uitvinding zijn de beelden door de telescoop bijna even scherp als vanuit de ruimte.
AI-innovaties
AI is een grote verrijking voor de ruimtevaart. ESA (European Space Agency) test sinds 2020 nieuwe strategieën op satellieten, bijvoorbeeld of AI betrouwbaar kan functioneren op onbemande missies. Ook kan het zelf navigeren welke beelden relevant zijn voor onderzoekers. Zo worden de datasets een stuk overzichtelijker voor onderzoekers, en kunnen zij zich sneller focussen op de relevante informatie die ze toegestuurd krijgen. AI is daarom een enorm voordelige factor van de ruimtevaart. Naast het sneller verwerken van informatie helpt AI ook bij het besturen van ruimtevaart voertuigen. Op momenten waar piloten eerst zelf belangrijke besluiten moesten nemen is nu een automatische AI-piloot.
Spelen robots een rol in toekomstige ruimtemissies?
Er zijn intelligente robots die in de ruimte zelfstandig klussen uitvoeren. Robots hebben nu al een belangrijke rol in de ruimtevaart. Een voorbeeld hiervan is de planetaire rover. Dit is een voertuig wat onbemand kan landen op andere hemellichamen. Ook kan het voertuig zelf rondrijden zonder een chauffeur. Het voertuig kan zichzelf dus voortbewegen en daarnaast zelfstandig onderzoek doen. Wanneer een rover een obstakel op zijn pad krijgt wordt er door AI een oplossing gegeven. Ook wordt de route van de rover bepaalt door AI. Maar in de toekomst zullen we nog veel meer robots naar de ruimte zenden dan alleen de rovers. NASA en ESA produceren robots die kunnen samenwerken. NASA hoopt dat de robots op andere planeten kunnen bouwen en mijnen. Ook kunnen de robots astronauten ondersteunen bij bijvoorbeeld een landing, of ander werk. Ze willen in plaats van een grote rover, meerdere kleine rovers naar hemellichamen sturen. Dit is goedkoper en op deze manier is het een minder groot probleem als er een robot uitvalt. De robots moeten wel ontworpen worden op een manier dat ze veilig kunnen navigeren op andere planeten. Veel locaties op andere planeten hebben bijvoorbeeld steile kliffen en ravijnen of een andere ondergrond zoals ijs of verschillende soorten modder.
Er zullen ook ‘bouwvakker robots’ naar de maan en naar mars gestuurd worden. Deze robots lijken een beetje op spinnen. Het is een soort rond kistje met zes armen. de robot schept aarde uit de grond en doormiddel van 3D print zet hij het om in compacte bakstenen. Door de armen van de robot kan hij bakstenen snel op elkaar stapelen. Omdat de robot zelfstandig werkt en niet veel ander apparatuur nodig is, is hij duurzaam. Het is namelijk heel duur om apparatuur naar de maan te sturen. Wanneer de robot op de maan aankomt zal het onderdelen gaan bouwen die we nodig hebben om verder naar Mars te kunnen reizen.
In de toekomst zullen er humanoïde robots naar de ruimte worden gestuurd. NASA heeft de robots gecreëerd om verschillende menselijke taken over te nemen. Als we robots op ruimtemissies sturen hoeven we ons geen zorgen te maken om hun veiligheid. Natuurlijk wil NASA dat de robots zo lang mogelijk succesvol onderzoek kunnen doen, maar mocht een robot kapotgaan is dat minder erg dan dat er iemand in de ruimte sterft. Robots in de ruimte is ook goedkoper, daarnaast hoeven ze niet te eten, naar het toilet te gaan of te slapen. Ze kunnen langer in de ruimte overleven dan mensen en hoeven ook niet terug te keren. Ze kunnen langer en veel meer lichtjaren ver weg onderzoek doen. De robots zullen op mars landen om de nederzetting van de mens voor te bereiden. Deze robots beschikken over camera’s, sensoren veel motoren en twee computers.
Welke materialen en bouwtechnieken worden gebruikt voor ruimtevaartuigen van de toekomst?
De ruimtevaarttuigen van de toekomst zullen veel geavanceerder zijn dan van de vaarttuigen vandaag der dag. Omdat NASA langere reizen voorbereid (naar Mars en misschien nog verder weg) moeten de materialen betrouwbaar zijn. Ze moeten licht maar sterk zijn en hittebestendig voor landingen. Er zijn hiervoor nieuwe materialen en bouwtechnieken nodig.
Lichte maar sterke materialen
Composieten van koolstofvezel is een van de belangrijkste materialen voor toekomstige ruimtevaarttuigen. Koolstofvezel is namelijk veel lichter dan staal maar even sterk. Als het ruimtevaarttuig licht is hoeft het minder brandstof te gebruiken. Daardoor zouden we verder kunnen reizen. Het materiaal is gemaakt uit dunne koolstofvezels die vervolgens zijn verwerkt in kunststofhars. Naast deze composieten worden er ook andere stoffen onderzocht. Deze zijn eventueel nog sterker en lichter. Daarnaast worden titaniumlegeringen steeds vaker gebruikt. Titanium is ook heel licht en sterk. Onderdelen die veel kracht moeten opvangen zoals motorbevestigingen en landingspoten worden vaan van titanium gemaakt.
Bouwen met 3-D printen
Sterke materialen spelen dus een grote rol, maar hier hebben we niks aan zonder slimme bouwtechnieken. Doormiddel van 3-D printen kunnen we van laag naar hoog bouwen. We gebruiken dan metaal en kunststof. Door deze manier van bouwen is er minder afval en ook kunnen onderdelen sneller worden gemaakt. Daarnaast zijn moeilijke vormen makkelijker te maken met een 3-D printer.
Compacte leefruimtes
Daarnaast wordt er nu gewerkt aan opblaasbare modules. Dit houdt simpelweg in dat je iets kleins de ruimte instuurt wat zichzelf uitzet buiten de atmosfeer. De modules gaan dus compact de lucht in en blazen zich later op tot leefruimtes voor de astronauten. Het voordeel hiervan is dat ze veel ruimte besparen tijdens de lancering. Als de leefruimtes compact zijn, zijn ze ook beter beschermd tegen de straling en extreme hitte.
Risico’s en problemen van nieuwe ruimtevaarttechnieken
Nieuwe ruimtevaarttechnieken maken het dus veel makkelijker om verdere afstanden te reizen en nauwkeuriger onderzoek te kunnen doen. Maar desondanks brengen deze innovaties en uitvindingen verschillende problemen en risico’s met zich mee. Daarom denken wetenschappers en ingenieurs niet alleen na over hoe de innovaties ons kunnen helpen, maar ook vooral aan de veiligheid en duurzaamheid.
Veiligheid van de astronauten
Tijdens ruimtereizen worden astronauten blootgesteld aan verschillende gevaarlijke omstandigheden. Denk hierbij bijvoorbeeld aan extreme temperatuurwisselingen en gewichtloosheid. Ook kosmische straling is gevaarlijk. Het beschadigd DNA, astronauten hebben meer kans op geheugenverlies doordat de straling cellen dood in de hersenen. Vooral op langere missies kan straling ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken. Ruimtestraling is en zal een van de grootste uitdagingen blijven voor toekomstige bemande missies. Dit blijkt uit onderzoek van NASA. Hier is nog geen oplossing voor gevonden.
Ondanks dat nieuwe ruimtevaart uitvindingen misschien wat problemen met zich meebrengen, is het heel belangrijk dat we ons blijven ontwikkelen. Deze innovaties en uitvindingen laten zien hoe snel we onze grenzen kunnen verleggen. De technologie werkt niet alleen mee aan ontdekkingen in de ruimte, met deze wetenschap kunnen we ons op aarde ook verder ontwikkelen. Denk aan geavanceerdere systemen en communicatiemiddelen. De toekomst van een verdere ruimtevaart is dichterbij dan ooit.