Zonnezeil zo groot als een appartement en helderder dan de helderste ster aan de hemel: ‘Nieuwe manier om de kosmos te verkennen’

Met 80 vierkante meter is het zonnezeil in uitgeklapte staat zo groot als een appartement, terwijl de draagconstructie – de giek, in zeiljargon – opgerold nog in een mensenhand past. De Advanced Composite Solar Sail System (ACS3), zoals die nieuwe draagconstructie voluit heet, moet het lanceren en gebruiken van zonnezeilen voor toekomstige ruimtemissies makkelijker maken.

Dat doet ACS3 doordat de draagconstructie kleiner is en minder weegt dan voorgaande ontwerpen. Belangrijk, omdat het laadvolume en het maximaal toegestane gewicht in een raket beperkt zijn. De satellieten en sondes die zo’n zonnezeil gebruiken, worden om diezelfde reden ook steeds kleiner.

‘Wind’ van licht

Een zonnezeil is vergelijkbaar met de traditionele zeilen op een boot. Waar een zeilschip op de oceaan zich laat voortstuwen door wind, in feite niets anders dan deeltjes in de lucht die tegen dat zeil aanbotsen, doet een zonnezeil hetzelfde met lichtdeeltjes, fotonen, die op het reflecterende oppervlak stuiteren.

Hoewel de kracht die dat oplevert flink minder is dan de kracht van de wind, kun je een ruimteschip met een groot zonnezeil in het bijna-vacuüm van de kosmos alsnog behoorlijk wat vaart geven, onder meer doordat een schip daar vrijwel geen wrijving ondervindt. NASA overweegt de technologie onder meer voor toekomstige onderzoeksmissies naar verre planetoïden in het zonnestelsel.

2.000 vierkante meter

Hoewel de ruimtevaartorganisatie in haar promotievideo’s voor het zonnezeil spreekt van “een nieuwe manier om de kosmos te verkennen”, is de vlucht van NASA’s ACS3 niet de eerste keer dat een ruimteschip met een zonnezeil door het kosmische zoeft. Onder meer de Japanse Ikaros-missie en de Lightsail 2 van de Planetary Society gingen het nieuwe zeil voor. ACS3 moet de volgende stap worden in de ontwikkeling van die nog altijd relatief nieuwe technologie.

Tijdens de missie onderzoekt NASA bovenal of het zeil naar behoren werkt. Zo moet het na lancering, eenmaal aangekomen op duizend kilometer boven het aardoppervlak, allereerst zonder (letterlijke) scheuren ontvouwen. Het ruimteschip moet met behulp van het zeil ook enkele koerscorrecties kunnen uitvoeren.

De nieuwe constructie is op papier sterk genoeg om in de toekomst nog veel grotere zonnezeilen aan op te hangen, tot zo’n 500 vierkante meter. Met dezelfde technologie en een iets andere opstelling is het volgens NASA uiteindelijk zelfs mogelijk om zeilen van 2.000 vierkante meter te ondersteunen.

In uitgevouwen toestand moet het nieuwe zonnezeil vanaf de aarde goed te zien zijn aan de nachtelijke hemel. NASA verwacht dat het gevaarte zelfs feller schijnt dan Sirius, de helderste ster aan de hemel.