Twintig miljoen satellietjes tegen opwarming van de aarde

De belasting voor benzineslurpende auto’s kan weer worden afgeschaft. Laat de verwarming maar lekker loeien. En spaarlampen zijn ook niet meer nodig. Om de opwarming van de aarde te verminderen, hoeven we geen ongemakken in ons leven te tolereren. We moeten gewoon een flink aantal zonneschermen de lucht in schieten. Immers, als minder zonlicht de aarde bereikt, zal die minder opwarmen. Met die gedachte werkt de Amerikaanse professor Roger Angel van de universiteit van Arizona aan wat hij ziet als een mogelijke oplossing voor de steeds warmer wordende aarde. Een wolk van twintig miljoen satellieten met geavanceerde zonneschermen, zo groot als een kleine paraplu, tussen de zon en de aarde. De schermen moeten samen de hoeveelheid zonnestraling op aarde met 1,8 procent verminderen.

Angels onderzoek naar de haalbaarheid van deze anti-zonnewolk trok de aandacht van de populair-wetenschappelijke televisiezender Discovery Channel. Het station wilde er een film over maken en vroeg Angel of de zonneschermpjes ook daadwerkelijk te maken zijn. En waar. De professor noemde Delft. Deze maand, een paar maanden na het eerste contact, stond een zeven man sterke cameraploeg van Discovery bij Dimes op de stoep. “Het kostte nog veel moeite om de filmploeg de cleanroom in te krijgen”, vertelt dr.ir. Gleb Vdovin van Dimes. “Daar mag absoluut geen stof in komen, dus moest iedereen een wit pak aan en de apparatuur moest helemaal schoongemaakt worden.”

Vdovin had al eens eerder contact gehad met Angel. De Russische onderzoeker ontwikkelde in de jaren negentig samen met prof.dr.ir. Lina Sarro heel dunne spiegels van siliciumnitride die met elektrostatische spanning zijn te vervormen. Hiermee kunnen bijvoorbeeld telescopen heel precies worden scherpgesteld. Angel kocht acht jaar geleden vervormbare spiegels van het bedrijf dat Vdovin oprichtte: Okotech. Hij dacht dat Vdovin met een soorgelijke technologie in staat zou zijn de zonneschermen te maken die hij voor zijn satellieten nodig had: bijna gewichtloze filters die genoeg licht tegenhouden.

Spiegels, waar Vdovin veel ervaring mee heeft, konden het helaas niet worden. “Het licht reflecteren kan niet. De lichtdruk zou te groot zijn. De straling van de zon zou de satellieten richting de aarde duwen”, legt de Rus uit. Het licht doorlaten en afbuigen is beter. “Het zonlicht wordt verstrooid. Nog maar tien procent van het licht dat door een scherm schijnt, komt op de aarde terecht.” De rest schiet alle kanten van het heelal op.

Discovery Channel wilde voor de film weten of de zonneschermen inderdaad gemaakt kunnen worden. De televisiezender gaf Vdovins bedrijf de opdracht een geschikt ontwerp te maken. Dimes zou de schermen fabriceren voor de opnames. “We hebben een paar weken onderzoek gedaan. Er was natuurlijk een risico dat het niet zou lukken. Maar gelukkig ging het goed en kregen we alles zoals we het wilden”, vertelt Vdovin.

Hij veranderde hiervoor wel het Amerikaanse ontwerp voor het dunne zonnescherm, het membraan. “Ze wilden iets ingewikkelds om het licht te verstrooien, waardoor het productieproces heel duur zou worden.” Een patroon met gaatjes in het membraan bleek doeltreffend en een stuk eenvoudiger te maken. Bij Dimes registreerde het camerateam van Discovery Channel de fabricage van de dunne membranen.

Professor Lina Sarro is erg benieuwd naar het resultaat. “Die mensen zijn er goed in om voor een breed publiek uit te leggen wat wij hier doen”, aldus Sarro. Ze legt uit wat in de film, die pas volgend jaar wordt uitgezonden, is te zien. “In een soort oven, een buis met een lage druk, worden gassen ingevoerd. Siliciumnitride, het product dat ontstaat bij een reactie in de oven, slaat neer op de silicium-plakken in de buis.” Het laagje op het silicium is het membraan. Om het membraan vrij te krijgen, wordt het silicium plaatselijk weggehaald door het te etsen. Het membraan dat overblijft is een halve micrometer dik. Ter vergelijking: een micrometer is een duizendste millimeter en een haar is meestal veertig micrometer dik. “Het weegt ongeveer 0,2 gram per vierkante meter”, zegt Vdovin. “Maar een nadeel is dat het silicium frame waar het op zit een stuk zwaarder is.”

Het membraan van het silicium plaatje afhalen is geen optie. Het superdunne membraan is zo al erg kwetsbaar. Die kwetsbaarheid maakt het ook moeilijk zonneschermen van de gewenste 0,6 meter doorsnede te maken. Maar niet onmogelijk, meent Vdovin. Voor de film maakte hij membranen met een diameter van 2,5 centimeter. Volgens hetzelfde principe en grote siliciumplaten denkt hij ook de grotere membranen te kunnen maken. Ze heel houden op hun reis naar het heelal wordt wel erg moeilijk, schat Vdovin in.

Wat hij vindt van het idee dat zijn geperforeerde membranen misschien ooit met miljoenen tegelijk in de lucht zweven om de aarde tegen opwarming te beschermen? “Het is science fiction”, zegt Vdovin. Niet dat hij niet in het idee gelooft. “Maar er moeten nog veel problemen worden overwonnen.” Naast technische hindernissen is er bij voorbeeld het geld dat Angel denkt nodig te hebben voor het project: per jaar ongeveer honderd miljard dollar. Vdovin: “Als dit idee serieus wordt, is het heel duur om het uit te voeren. Maar als het serieus wordt met de opwarming van de aarde, dan is er vast wel iemand die het wil betalen.”

Twintig miljoen satellieten met geavanceerde zonneschermen zouden de opwarming van de aarde kunnen verminderen. Dimes maakte een prototype van zo’n zonnescherm en bescheen die met een laser. Nog maar tien procent gaan rechtdoor, naar waar de aarde zou zijn. De rest van het licht wordt afgebogen, het heelal in. (Foto: Cassan Visser)

De belasting voor benzineslurpende auto’s kan weer worden afgeschaft. Laat de verwarming maar lekker loeien. En spaarlampen zijn ook niet meer nodig. Om de opwarming van de aarde te verminderen, hoeven we geen ongemakken in ons leven te tolereren. We moeten gewoon een flink aantal zonneschermen de lucht in schieten. Immers, als minder zonlicht de aarde bereikt, zal die minder opwarmen. Met die gedachte werkt de Amerikaanse professor Roger Angel van de universiteit van Arizona aan wat hij ziet als een mogelijke oplossing voor de steeds warmer wordende aarde. Een wolk van twintig miljoen satellieten met geavanceerde zonneschermen, zo groot als een kleine paraplu, tussen de zon en de aarde. De schermen moeten samen de hoeveelheid zonnestraling op aarde met 1,8 procent verminderen.

Angels onderzoek naar de haalbaarheid van deze anti-zonnewolk trok de aandacht van de populair-wetenschappelijke televisiezender Discovery Channel. Het station wilde er een film over maken en vroeg Angel of de zonneschermpjes ook daadwerkelijk te maken zijn. En waar. De professor noemde Delft. Deze maand, een paar maanden na het eerste contact, stond een zeven man sterke cameraploeg van Discovery bij Dimes op de stoep. “Het kostte nog veel moeite om de filmploeg de cleanroom in te krijgen”, vertelt dr.ir. Gleb Vdovin van Dimes. “Daar mag absoluut geen stof in komen, dus moest iedereen een wit pak aan en de apparatuur moest helemaal schoongemaakt worden.”

Vdovin had al eens eerder contact gehad met Angel. De Russische onderzoeker ontwikkelde in de jaren negentig samen met prof.dr.ir. Lina Sarro heel dunne spiegels van siliciumnitride die met elektrostatische spanning zijn te vervormen. Hiermee kunnen bijvoorbeeld telescopen heel precies worden scherpgesteld. Angel kocht acht jaar geleden vervormbare spiegels van het bedrijf dat Vdovin oprichtte: Okotech. Hij dacht dat Vdovin met een soorgelijke technologie in staat zou zijn de zonneschermen te maken die hij voor zijn satellieten nodig had: bijna gewichtloze filters die genoeg licht tegenhouden.

Spiegels, waar Vdovin veel ervaring mee heeft, konden het helaas niet worden. “Het licht reflecteren kan niet. De lichtdruk zou te groot zijn. De straling van de zon zou de satellieten richting de aarde duwen”, legt de Rus uit. Het licht doorlaten en afbuigen is beter. “Het zonlicht wordt verstrooid. Nog maar tien procent van het licht dat door een scherm schijnt, komt op de aarde terecht.” De rest schiet alle kanten van het heelal op.

Discovery Channel wilde voor de film weten of de zonneschermen inderdaad gemaakt kunnen worden. De televisiezender gaf Vdovins bedrijf de opdracht een geschikt ontwerp te maken. Dimes zou de schermen fabriceren voor de opnames. “We hebben een paar weken onderzoek gedaan. Er was natuurlijk een risico dat het niet zou lukken. Maar gelukkig ging het goed en kregen we alles zoals we het wilden”, vertelt Vdovin.

Hij veranderde hiervoor wel het Amerikaanse ontwerp voor het dunne zonnescherm, het membraan. “Ze wilden iets ingewikkelds om het licht te verstrooien, waardoor het productieproces heel duur zou worden.” Een patroon met gaatjes in het membraan bleek doeltreffend en een stuk eenvoudiger te maken. Bij Dimes registreerde het camerateam van Discovery Channel de fabricage van de dunne membranen.

Professor Lina Sarro is erg benieuwd naar het resultaat. “Die mensen zijn er goed in om voor een breed publiek uit te leggen wat wij hier doen”, aldus Sarro. Ze legt uit wat in de film, die pas volgend jaar wordt uitgezonden, is te zien. “In een soort oven, een buis met een lage druk, worden gassen ingevoerd. Siliciumnitride, het product dat ontstaat bij een reactie in de oven, slaat neer op de silicium-plakken in de buis.” Het laagje op het silicium is het membraan. Om het membraan vrij te krijgen, wordt het silicium plaatselijk weggehaald door het te etsen. Het membraan dat overblijft is een halve micrometer dik. Ter vergelijking: een micrometer is een duizendste millimeter en een haar is meestal veertig micrometer dik. “Het weegt ongeveer 0,2 gram per vierkante meter”, zegt Vdovin. “Maar een nadeel is dat het silicium frame waar het op zit een stuk zwaarder is.”

Het membraan van het silicium plaatje afhalen is geen optie. Het superdunne membraan is zo al erg kwetsbaar. Die kwetsbaarheid maakt het ook moeilijk zonneschermen van de gewenste 0,6 meter doorsnede te maken. Maar niet onmogelijk, meent Vdovin. Voor de film maakte hij membranen met een diameter van 2,5 centimeter. Volgens hetzelfde principe en grote siliciumplaten denkt hij ook de grotere membranen te kunnen maken. Ze heel houden op hun reis naar het heelal wordt wel erg moeilijk, schat Vdovin in.

Wat hij vindt van het idee dat zijn geperforeerde membranen misschien ooit met miljoenen tegelijk in de lucht zweven om de aarde tegen opwarming te beschermen? “Het is science fiction”, zegt Vdovin. Niet dat hij niet in het idee gelooft. “Maar er moeten nog veel problemen worden overwonnen.” Naast technische hindernissen is er bij voorbeeld het geld dat Angel denkt nodig te hebben voor het project: per jaar ongeveer honderd miljard dollar. Vdovin: “Als dit idee serieus wordt, is het heel duur om het uit te voeren. Maar als het serieus wordt met de opwarming van de aarde, dan is er vast wel iemand die het wil betalen.”

Twintig miljoen satellieten met geavanceerde zonneschermen zouden de opwarming van de aarde kunnen verminderen. Dimes maakte een prototype van zo’n zonnescherm en bescheen die met een laser. Nog maar tien procent gaan rechtdoor, naar waar de aarde zou zijn. De rest van het licht wordt afgebogen, het heelal in. (Foto: Cassan Visser)