SpinLaunch & Shutterstock
Raketcentrifuge

Raketvervanger gevonden: Gigantische centrifuge slingert satellieten de ruimte in

Een satellietlancering is een dure grap, ook voor het klimaat. Maar nu moet een gigantische centrifuge honderden satellieten de lucht in schieten – zonder een druppel fossiele brandstof te gebruiken.

‘Maar goed dat ik niet aan boord ben,’ denk je als je de beelden ziet van het testprojectiel dat zich met een misselijkmakende snelheid door de lucht van New Mexico schroeft. Maar voor satellieten, die geen maag vol voedsel hebben, zou dit wel eens de toekomst kunnen zijn.

Het Amerikaanse bedrijf SpinLaunch wil dure, vervuilende lanceervoertuigen vervangen door satellieten, en die de ruimte in slingeren met behulp van een gigantische elektrische centrifuge.

Met een draaiarm wordt een vaartuig vol minisatellieten versneld tot 8000 km/h, waarna het de atmosfeer uit vliegt.

VIDEO: Wervel mee naar de hemel

Een camera aan boord van het testprojectiel van de SpinLaunch filmde de lancering vanaf Spaceport America in New Mexico.

SpinLaunch

Het lanceerplatform werkt, en de ingenieurs kunnen nu een testsatelliet lanceren. Dat zal uitwijzen of satellieten het wel aankunnen en, zo ja, het pad effenen voor klimaatvriendelijke ruimtevaart.

Satellietjes waken over de aarde

Het aantal kleine satellieten in de ruimte is de laatste jaren geëxplodeerd. Waar er in 2018 nog geen 100 satellietlanceringen waren, waren dat er in 2021 al ruim 1400. En dat is nog maar het begin. Tegen 2030 zullen particuliere bedrijven onder meer 100.000 internetsatellieten van 200-300 kilo lanceren, die overal op aarde voor breedband zullen zorgen.

Ook zal het in de ruimte wemelen van duizenden kubussatellietjes van 10 x 10 x 10 centimeter en een paar kilo zwaar, die meettaken in de ruimte gaan uitvoeren.

Zo heeft het bedrijf Planet Labs al een paar honderd kubussen gelanceerd die vanuit een lage baan het aardoppervlak kunnen fotograferen met een resolutie van nog geen 4 meter – wat betekent dat elke pixel in het beeld overeenkomt met 4 meter in de werkelijkheid.

Het doel: een wereldwijd netwerk dat dagelijks close-ups maakt van de hele planeet. De satellieten kunnen natuurrampen filmen, smeltende gletsjers in de gaten houden, stedelijke chaos volgen en illegale houtkap in de jungle opsporen.

Minisatellieten in de ruimte

De pijlvormige projectielen van de raketcentrifuge zullen worden geladen met kubusvormige minisatellietjes, zogeheten CubeSats.

© NASA/JPL-Caltech & Shutterstock

Tot nu toe werden kubussatellieten alleen gelanceerd als er bij het vertrek van een grote satelliet met een klassieke draagraket ruimte over was, maar daar kan de zogeheten raketcentrifuge verandering in brengen.

Omhoog met groene stroom

De raketcentrifuge van het Amerikaanse bedrijf SpinLaunch heeft een diameter van 33 meter, terwijl de afvoerbuis aan de bovenkant van de centrifuge 50,4 meter de lucht in reikt.

Het huidige model is een prototype. Bij de negen testlanceringen draaide de centrifuge slechts op een vijfde van zijn vermogen, maar hij moet een projectiel van 3 meter lang met 8000 km/h door de atmosfeer kunnen slingeren.

In 2025 plant Spinlaunch lanceringen met een nieuwe, opgeschaalde centrifuge. Die krijgt een diameter van 100 meter en moet een 10 meter lang projectiel naar 61 kilometer hoogte slingeren. Daar laat het projectiel een satelliet los, en die zal een raketmotor ontsteken om hem naar 200-400 kilometer boven de aarde te brengen.

Satellieten worden de ruimte in geslingerd

In 2025 zal een gigantische centrifuge met een diameter van 100 meter projectielen met satellieten door de atmosfeer omhoog slingeren. Aan het eind van de draaiarm zal het projectiel 8000 km/h bereiken.

Satelliet wordt in projectiel geladen
© Ken Ikeda Madsen

1. Satelliet wordt in het projectiel geladen

Het 10 meter lange projectiel is een huls in de vorm van een dartpijltje. Hij wordt geladen met een satelliet van 200 kilo of met acht kubussatellietjes en een raketmotor. Een railsysteem leidt het projectiel de centrifuge in.

Projectiel wordt in de slinger geplaatst
© Ken Ikeda Madsen

2. Projectiel wordt in de slinger geplaatst

Het projectiel wordt geplaatst in een grijpklauw aan de koolstofvezelarm van de centrifuge. Een contragewicht houdt de boel in evenwicht. Alle lucht wordt uit de centrifuge gepompt om luchtweerstand bij het draaien van de arm te voorkomen.

Satelliet draait rond
© Ken Ikeda Madsen

3. Satelliet draait rond met 8000 km/h

Een elektromotor zet de arm in beweging. Als deze 8000 km/h bereikt, worden projectiel en contragewicht losgelaten. Het contragewicht slaat in een met aarde gevulde bak, het projectiel schiet door de buis boven in de centrifuge weg.

Motor van de satelliet gaat aan
© Ken Ikeda Madsen

4. Motor slaat aan op 61 kilometer hoogte

Op 61 kilometer hoogte is het projectiel buiten het gravitatieveld van de aarde. De huls gaat open en de satelliet komt los. De raketmotor verhoogt nu de snelheid tot 28.200 km/h en brengt de satelliet in een baan om de aarde.

SpinLaunch schat dat de gigantische centrifuge driekwart van de brandstof kan besparen die gebruikt wordt bij een traditionele lancering met een draagraket. De lanceringen zullen daarom slechts een tiende van de huidige prijs kosten.

De satellieten zullen echter zeer stevig moeten zijn, want ze worden blootgesteld aan een zwaartekracht die 10.000 keer zo groot is als op grondniveau. Geen mens kan dergelijke krachten overleven, dus de nieuwe route naar de ruimte is alleen voor satellieten.

10.000 g is de kracht waaraan het wervelende projectiel zijn lading onderwerpt. De vlucht is dus niet voor mensen.

Volgens SpinLaunch kan de centrifuge vanaf 2025 elke dag zeker vijf projectielen de ruimte in slingeren en 40 kubussen of vijf lichte internetsatellieten in een baan om de aarde brengen.

De energieverslindende reis door de atmosfeer loopt op groene stroom van zonnecellen op aarde, dus de lanceringen zullen klimaatvriendelijk zijn.

Zoals een elektrische auto zijn accu oplaadt als hij remt, benut de centrifuge de energie en laadt hij een accu op als de snel draaiende arm afremt wanneer de raket is weggeslingerd. De stroom wordt hergebruikt voor de volgende lancering.

Concurrentie van ruimtekanon

Andere bedrijven zien ook de waarde in van groene lanceringen, en SpinLaunch krijgt concurrentie van Green Launch, dat een kanon met lange loop gebruikt om kubussatellieten uit de atmosfeer te schieten. Hij werkt met explosieve waterstof en zuurstof, stoot alleen waterdamp uit en is dus zeer milieuvriendelijk.

Ruimtekanon schiet vuur
© Green Launch

Waterstofkanon lost zijn eerste schot

Dit ruimtekanon heeft een projectiel 30 kilometer de lucht in gelanceerd, en Green Launch mikt nu op 100 kilometer boven de aarde, waar het projectiel de grens tussen de atmosfeer en de ruimte overschrijdt. Verloopt de proeflancering volgens plan, dan is de weg mogelijk vrij voor dagelijkse lanceringen van kubussatellieten in de nabije toekomst.

Wanneer er met raketcentrifuges en ruimtekanonnen bewezen wordt dat ze satellieten de ruimte in kunnen sturen, dan zullen deze groene technologieën een revolutie betekenen voor de toekomst – en serieuze alternatieven bieden voor de dure, vervuilende draagraketten die nu onze enige weg naar de ruimte zijn.