Een doek zo groot als het vasteland van Europa. TU Delft-onderzoeker Jeannette Heiligers bestudeert momenteel met andere wetenschappers de mogelijkheden om een gigantisch schaduwdoek in de ruimte te plaatsen om opwarming van de aarde tegen te gaan. Een enorme ingreep, waaraan mogelijk ook figuurlijk schaduwzijden zitten.

(Foto: Josh Spradling / The Planetary Society)

Wereldwijd planten we miljoenen bomen en investeren we massaal in zonnepanelen en windmolens. Alles om de uitstoot van CO₂ en daarmee de opwarming van de aarde een halt toe te roepen. Toch duurt het bij de meeste maatregelen lang voordat de effecten merkbaar zijn. Bovendien zijn we nog niet hard genoeg op weg om voldoende CO₂-reductie te realiseren, zegt Jeannette Heiligers, assistant professor Astrodyamics & Space Missions aan de TU Delft.

Om tijd te winnen tot we de CO₂-uitstoot ver genoeg naar beneden hebben gebracht, is het goed om ook drastischere maatregelen voor te bereiden. Bijvoorbeeld het plaatsen van een schaduwdoek in de ruimte dat 2 procent van het zonlicht blokkeert. Dit kan een tijdelijke noodgreep zijn om erger te voorkomen.

Jeannette Heiligers

Uitdaging en impact

Het schaduwdoek – met een oppervlakte van liefst 10 miljoen vierkante kilometer – moet zorgen voor een lagere temperatuur in de atmosfeer en zo klimaatverandering beperken. Een project waar veel haken en ogen aanzitten. En niet alleen vanwege de technologische en praktische uitdagingen, zegt Heiligers. “Het is nogal wat om op zo’n grote schaal in te grijpen in een natuurlijk systeem. Het ophangen van een schaduwdoek brengt veel onzekerheden met zich mee. Welke invloed heeft minder zonlicht bijvoorbeeld op neerslagpatronen? En wat zijn de lokale gevolgen? Ook zitten er ethische kanten aan. Wat vinden we er als maatschappij van dat we een aards probleem in de ruimte gaan oplossen? Daar moet allemaal onderzoek naar worden gedaan.”

Zeilen op zonlicht

Het schaduwdoek is een van de toepassingen van een zonnezeil. Heiligers houdt zich al ruim tien jaar bezig met onderzoek naar zonnezeilen. “Een zonnezeil is een extreem dun membraan dat de fotonen van zonlicht reflecteert. In kleine vorm, van zo’n 9 bij 9 meter, is een zonnezeil inzetbaar als voorstuwingsmechanisme van een satelliet. In plaats van op brandstof beweegt die zich dan voort op zonne-energie. Dit maakt de voortstuwing een stuk schoner en zorgt ervoor dat de satelliet veel langer meegaat. Zonlicht is immers oneindig beschikbaar. Hierdoor kan de satelliet naar plekken waar die normaal niet kan komen, zoals bepaalde astroïden, of langdurig stilstaan boven de aarde om metingen te doen.”

Optimale plek schaduwdoek

Volgend jaar vindt de eerste wetenschappelijke missie met een zonnezeil als voortstuwing van een satelliet plaats. De ontwikkeling van het zonnezeil als schaduwdoek staat nog in de kinderschoenen. Aan de TU Delft berekent Heiligers met behulp van modellen en simulaties onder andere de optimale plek in de ruimte. “Om het zonlicht met 2 procent te verminderen, hoeft het doek slechts over een deel van de aardbol een schaduw te werpen. We hebben nu een locatie in de ruimte op het oog die zich daar perfect voor leent, het Lagrangepunt. Dat punt bevindt zich op ongeveer 1,5 miljoen kilometer vanaf de aarde naar de zon. Daar zijn de krachten op een satelliet of ander voorwerp zodanig dat het blijft stilhangen ten opzichte van de aarde.”

Praktische uitvoering

De inzichten die Heiligers in Delft opdoet, vormen input voor ruimtevaartorganisaties als NASA en ESA, vervolgt Heiligers. “Zij houden zich bezig met de praktische ontwikkeling van zonnezeiltechnologie die in de toekomst mogelijk voor een schaduwdoek gebruikt kan worden. Ze werken onder meer aan technieken om zonnezeilen in de ruimte uit te klappen en uitgeklapt te houden, bijvoorbeeld met oprolbare stangen. Om een zeil te besturen en beheren, moet het ook worden bevestigd aan een satelliet.” Ook de manier waarop een schaduwdoek uiteindelijk de ruimte ingaat, vraagt nog veel onderzoek. Heiligers: “Er zijn sowieso heel veel lanceringen nodig. Verder staat nog niet vast of we beter een groot doek of meerdere kleine doeken de ruimte in kunnen sturen.”

Klimaatengineering

Het plaatsen van een schaduwdoek in de ruimte is een vorm van climate engineering. Heiligers: “Climate engineering is het inzetten van technologie om natuurlijke systemen te manipuleren en zo de gevolgen van klimaatverandering te beperken. Behalve met een schaduwdoek kan dat door actief CO₂ uit de lucht te halen of deeltjes in de atmosfeer te brengen om de reflectiviteit van de aarde te verminderen. Het voordeel van een schaduwdoek is dat je direct minder zonlicht hebt en het doek altijd weer kunt weghalen. In de tijd dat het in de ruimte hangt moeten we op aarde onze CO₂-uitstoot terugbrengen.”

Internationale samenwerking

Vanwege de klimatologische en ethische vraagstukken werkt Heiligers vanuit de TU Delft samen in een internationaal consortium, dat vanuit Duitsland wordt geleid. Hierin zitten naast ingenieurs ook klimaatwetenschappers, ethici en filosofen. Heiligers: “Zij houden zich bezig met de gevolgen voor het klimaat en het maatschappelijk draagvlak. Ook de politiek moet hierachter staan, zij beslissen uiteindelijk of we dit wel of niet gaan doen. Voor de uitvoering is sowieso internationale samenwerking nodig. Volgens berekeningen gaat dit project meer dan een biljoen dollar kosten. Dat is niet door een land te dragen. Het is een ontzettend kostbaar en complex project. Ik zie het dan ook niet voor 2040 gebeuren dat we een schaduwdoek operationeel hebben.”

Fascinerend en belangrijk

Heiligers vindt het bijzonder om met haar onderzoek bij te dragen aan verduurzaming van de ruimtevaart en het tegengaan van klimaatverandering.

"Op de middelbare school was ik al gefascineerd door ruimtevaart, vooral baanmechanica. Het is een prachtige toepassing van zowel wiskunde als natuurkunde. Zonnezeiltechnologie biedt ons dankzij het groene en duurzame karakter oneindig veel mogelijkheden in de ruimte. Het stelt ons in staat om veel meer onderzoek te doen en geeft nieuwe inzichten in de aarde en de rest van ons zonnestelsel. Ik hoop met mijn onderzoek nog vele ruimtemissies mogelijk te maken, zodat we problemen op aarde kunnen aanpakken, oplossen en voorkomen."

/* */