Als de aarde 50 procent groter zou zijn, zouden we hier vast kunnen zitten

Voor veel mensen is de "gigantische sprong" van de mensheid synoniem aan de "kleine stap" van Neil Armstrong op het oppervlak van de maan.

NASA-astronaut, chemisch ingenieur en renaissance-man Donald Pettit is het hier niet mee eens. De sprong, zegt hij, kwam eigenlijk veel dichter bij huis.

"De gigantische sprong voor de mensheid is niet de eerste stap op de maan, maar het bereiken van een baan om de aarde", schreef hij in 2012.

Deze eerste stap, ongeveer 400 kilometer verwijderd van de aarde, vereist de helft van de totale energie die nodig is om naar het oppervlak van Mars te gaan. Bestemmingen tussen de aarde en de maan zijn slechts een fractie van wat nodig is om eenvoudig in de baan van de aarde te komen. De kosten van deze eerste stap zijn te wijten aan de omvang van de zwaartekracht van de aarde. En natuurkunde dicteert dat als je een cent minder betaalt dan de volledige kosten, de aarde je ruimtevaartuig op een niet-zo-vriendelijke manier terugneemt.

De verstikkende greep van de zwaartekracht op de bewoners van de aarde betekent dat 80 tot 90 procent van de massa van de huidige raketten moet worden opgenomen door het daadwerkelijke verbrande drijfgas om de raket de ruimte in te krijgen! Volgens Pettit betekent dit dat op een raket zitten gevaarlijker is dan op een fles benzine te gaan zitten. Het betekent ook dat er niet veel ruimte is voor dingen als voedsel, computers, wetenschappelijke experimenten en astronauten.

Ondanks deze nadelen, moeten we ons gelukkig prijzen.

"Als de straal van onze planeet groter zou zijn, zou er een moment kunnen zijn waarop een raket die de aarde verlaat niet kan worden gebouwd", zegt Pettit.

Met behulp van de Tsiolkovsky-raketvergelijking berekent hij wat dat punt zou zijn.

Laten we aannemen dat het bouwen van een raket met 96 procent drijfgas (4 procent raket) ... de praktische limiet is voor de lancering van voertuigconstructies. Laten we ook kiezen voor waterstof-zuurstof, het meest energetische chemische drijfgas dat we kennen en dat momenteel kan worden gebruikt in een raketmotor met een menselijke beoordeling. Door deze getallen in de raketvergelijking te stoppen, kunnen we de berekende ontsnappingssnelheid omzetten in zijn equivalente planetaire straal. Die straal zou ongeveer 9.680 kilometer zijn (de aarde is 6.670 kilometer). Als onze planeet 50 procent groter was in diameter, zouden we niet in staat zijn om de ruimte in te gaan, op zijn minst met behulp van raketten voor transport.

Het gedachte-experiment van Pettit onderstreept een paar punten. Ten eerste, zo succesvol als raketten zijn geweest, dienend als transport van de mensheid naar de sterren, zijn ze hopeloos inefficiënt. Indien mogelijk moeten we nieuwe technologieën vinden om de zwaartekrachtsobligaties te doorbreken. Er zijn veel methoden voorgesteld, sommige direct uit science fiction. Weinigen zijn getest of zelfs uitgewerkt. Ten tweede, het opzetten van een lanceerbasis op de maan maakt veel intuïtief zinvol. De ontsnappingssnelheid van de maan is slechts 21,3 procent van de aarde. Terwijl een lancering van de ruimte op aarde een gebrul vereist, kan een ruimtelancering op de maan worden bereikt met een relatief gejammer. Een "Cape Canaveral" op de maan is ver weg, maar zou duidelijker kunnen worden met de vooruitgang in 3D-printen en materiaalverwerking. Immers, om het te laten werken, zouden we de meeste materialen voor ruimteschepen uit de maan zelf of nabije ruimtevoorwerpen zoals kometen of asteroïden moeten halen. Als alternatief kunnen we de maan gewoon gebruiken als een "benzinestation" en zijn opslag van waterijs verwerken tot waterstof-zuurstof drijfgas.

In de woorden van Pettit heeft de aarde momenteel een tirannieke greep op de mensheid. Onze reizen buiten haar zwaartekrachtgreep zijn tot nu toe vluchtig geweest, maar de mogelijkheid bestaat om eindelijk te bevrijden.