Naar Mars met een lichtzeil van grafeen (video)

Grafeen is wellicht geschikt als lichtzeil voor de voortstuwing van ruimtevaartuigen. Een team van de TU Delft gaat het materiaal in november testen in de ruimteachtige, gewichtsloze omgeving van de 146 meter hoge valtoren in Bremen.

Lichtzeilen kunnen ruimtevaartuigen voortstuwen met behulp van licht van de zon of van lasers op aarde. Wanneer licht wordt gereflecteerd of geabsorbeerd, oefent het een kracht uit die het zeil wegduwt van de lichtbron. Zo kun je je zonder brandstof door de ruimte voortbewegen.

De stuwkracht is echter erg zwak. Het zeil moet daarom een groot oppervlak hebben en zo licht mogelijk zijn. Het Delftse team GrapheneX wil onderzoeken hoe het extreem lichte, sterkte grafeen als lichtzeil kan werken. Als testzeilen gebruikt het team grafeenmembranen van Graphenea.

Bij de valtoren van het ZARM in Bremen worden de grafeenzeilen, lasers, en camera’s (die de beweging moeten vastleggen) in een capsule geladen en met een katapult naar de top van de toren geschoten. Door het vacuüm in de toren ondervindt de capsule geen wrijving of luchtweerstand. Zo ontstaat een toestand van bijna-gewichtsloosheid: de zwaartekracht is een miljoenste van de normale zwaartekracht op aarde.

Wanneer de capsule versnelt, worden de grafeenzeilen losgelaten en laat het team de laser erop schijnen. In de 9,3 seconden vrije val kunnen de zeilen zich ongeveer 2 millimeter verplaatsen. Dat is natuurlijk heel weinig. De automatisering is dan ook een belangrijke uitdaging bij dit experiment. Want alleen als alles perfect werkt, kunnen de resultaten worden vastgelegd.