astronomie
Stel dat het niet lukt de CO2-uitstoot te beteugelen, kunnen we dan een gordijn voor de zon trekken?
Mocht het nu echt niet lukken met het terugbrengen van de CO2-uitstoot, kunnen we dan de opwarming tegengaan door een scherm voor de zon te plaatsen? Dat wordt – serieus – onderzocht.
Als de zon ’s zomers ongenadig fel brandt en het langzaam maar zeker te warm in huis wordt, wat doe je dan? Je draait het zonnescherm uit of trekt de gordijnen dicht. Stel dat het de mensheid niet lukt de uitstoot van CO2 voldoende te verminderen en de temperatuur loopt op aarde op richting gevaarlijke waarden, wat doen we dan? Dan trekken we misschien een gordijn voor de zon.
Aan dat concept werkt Jeannette Heiligers, universitair docent aan de TU Delft en werkzaam bij de vakgroep Astrodynamics & Space Missions. Als het op aarde niet lukt de temperatuur te beperken, zou de zon dan niet een beetje getemperd kunnen worden? Als de zon 2 procent minder fel zou schijnen, bereikt minder energie de aarde en dat is precies genoeg om opwarming tegen te gaan, schatten wetenschappers. Span een reusachtige ruimteparasol in het zwerk en het klimaat op aarde is gered. Een ogenschijnlijk kolderiek idee, alleen al vanwege de omvang dat zo’n gordijn moet hebben: net zo groot als Europa. Zeven vragen over de zonneparasol.
Hoe serieus is dit plan?
Het is vooralsnog een gedachtenexperiment, benadrukt Heiligers. Als het al ooit tot uitvoering komt, dan zou het een laatste redmiddel zijn. ‘Een soort kosmische noodrem als al het andere mislukt is.’
Uitdagingen zijn er genoeg: niet alleen technisch, ook economisch en de vraag hoe wenselijk deze maatregel is. ‘Diverse onderzoekers werken vanuit meerdere disciplines aan de verschillende kanten van dit idee’, zegt Heiligers. ‘Wij kijken naar de technologische kant.’
Zoals de vraag waaruit zo’n doek moet bestaan. Vanwege zijn omvang moet het materiaal extreem licht zijn, buitengewoon sterk en bijzonder goed bestand tegen het constante bombardement van fotonen, lichtdeeltjes van de zon.
Een ruimtegordijn? Klinkt als sciencefiction.
Valt mee. De afgelopen jaren zijn al vier succesvolle ruimtemissies uitgevoerd waarbij zonnezeilen werden gebruikt om sondes voort te stuwen, onder meer door Nasa. Door het constante bombardement op het zeil met fotonen afkomstig van de zon, krijgt zo’n ruimtescheepje steeds meer vaart, vergelijkbaar met een gewoon zeilschip. Het verschil zit erin dat er in de ruimte geen luchtweerstand is, waardoor de snelheid steeds verder oploopt, tot uiteindelijk duizenden kilometers per seconde – in theorie.
Nasa werkt aan de zogenoemde ACS3-missie om te experimenteren met grotere ruimtezeilen. Die bestaan uit een extreem dun polyamide van 7,5 micron dik, met aan de ene zijde opgedampt aluminium om het zonlicht te weerkaatsen en aan de andere kant een coating van chromium, dat helpt de warmte van het zonlicht dat wel wordt geabsorbeerd, als stralingswarmte af te voeren.
Maar de zeilen waaraan nu wordt gewerkt, zijn oneindig veel kleiner dan wat er nodig is om de aarde een beetje meer schaduw te geven. Als het al lukt een zeil te maken dat groot genoeg is, hoe breng je het dan in de ruimte? In één keer gaat zeker niet, zegt de Delftse onderzoeker. Het moet in stukjes, als een gigantische kosmische quilt.
Claudius Gros, hoogleraar theoretische fysica aan de Goethe Universiteit in Frankfurt, die eerder publiceerde over ruimtezeilen, maakt een snelle berekening. Europa heeft een oppervlak van 10 miljoen vierkante kilometer. ‘Als we extreem optimistisch zijn, weegt een vierkante kilometer zeil ongeveer een ton. De beste raket nu kan 100 ton in een lage baan in de ruimte schieten. Dan zijn er minstens honderdduizend lanceringen nodig’, zegt hij.
Zoveel lanceringen zijn ook volgens Heiligers geen optie, ook niet in de toekomst. Er moet dus een materiaal ontwikkeld worden dat nog dunner is en nog lichter.
Waar hang je zo’n gordijn aan op? Er zijn immers geen ruimtehaakjes.
Gek genoeg zijn die er wel. Er is althans een punt, ergens tussen de zon en de aarde, het Lagrangepunt, waar de zwaartekracht van de aarde, die van de zon en de centrifugaalkracht elkaar precies opheffen. Hier kan een ruimtegordijn worden ‘opgehangen’. Dit moet op Lagrangepunt 1 (er zijn er meerdere), zodat het precies tussen de zon en de aarde hangt en het zijn verkoelende schaduw kan werpen.
Hoe voorkom je dat het zeil wegzeilt?
De druk op het enorme zeil zal volgens de Duitse hoogleraar Gros reusachtig zijn, waardoor het zeker zal afdrijven. Ook hier heeft Heiligers aan gedacht. Deze kracht kun je opheffen door het gordijn iets dichter bij de zon dan bij de aarde te hangen, zegt ze. Even voorbij het Lagrangepunt, zodat de zon net iets harder trekt. ‘Deze vorm van baanmechanica is precies het type onderzoek waarmee ik me bezig houd.’
Om te corrigeren voor schommelingen in zonnekracht, kan het gordijn soms een beetje gekanteld worden, zodat het oppervlakte waarop licht valt kleiner wordt, en er meer of minder kracht op wordt uitgeoefend. Dit kan worden gedaan door kleine ‘vaantjes’ aan de hoekpunten van het gordijn te bevestigen.
Wat gaat dit kosten?
Ook daar is al een kleine studie naar gedaan. Aan het gordijn hangt een prijskaartje waarmee je Europa ook bijna kunt bedekken: een biljoen dollar, oftewel een miljoen miljoen dollar, is de grove schatting.
Zitten straks een paar landen altijd in de schaduw?
Nee. Het zeil bedekt slechts 2 procent van de oppervlakte van de zon, wat betekent dat het deel van de wereld dat naar de zon gericht is 2 procent minder zonlicht ontvangt. Dat is wel merkbaar in bijvoorbeeld de opbrengst van zonnepanelen. Die zal lager zijn. En het wordt dus een beetje koeler, maar dat is precies de bedoeling.
Nogmaals: is dit niet te veel sciencefiction?
Eerlijk gezegd is het plan niet serieus te nemen, oordeelt de Duitse hoogleraar Gros. Heiligers is het daar niet mee eens: ‘We hebben een punt bereikt waarop we het ons niet meer kunnen permitteren om dit soort ingrijpende opties bij voorbaat af te wijzen’, stelt ze.
Alle andere vormen van klimaatbescherming genieten volgens haar de voorkeur. ‘Maar de tijd dringt en we hebben baanbrekende ideeën nodig om de effecten van klimaatverandering tegen te gaan, tenzij we onze CO2-uitstoot op orde krijgen.’ Als je nog moet beginnen als de CO2 in de atmosfeer gevaarlijke waarden heeft bereikt, ben je te laat, aldus Heiligers. ‘Daarom kun je maar beter nu onderzoek doen, in de hoop dat het nooit nodig zal zijn.’
