Zeilen tussen de sterren met grafeen - Grafeen (graphene) | Grafeen (graphene)
Zeilen tussen de sterren met grafeen
grafeen zonnezeil

Onderzoekers van de TU Delft willen grafeen in een gewichtsloze ruimte onderwerpen aan enkele testen, met het oog op de ontwikkeling van ruimtezeilen die werken met behulp van licht.

Een groep wetenschappers uit het Nederlandse Delft wil samen met ESA een ruimtezeil ontwikkelen en daarbij gebruik maken van de uitzonderlijke kwaliteiten van het koolstofmateriaal grafeen.

Daarop diende de groep een verzoek binnen om experimenten te kunnen uitvoeren in aangepaste condities. Deze experimentele testen gaan door in november (2017) bij de toren van het Zarm, in het Duitse Bremen.

De plannen?

Wel, wanneer fotonen (licht) op een lichaam schijnen dan oefent dit een zekere druk uit. Druk die men wil hanteren om objecten te vervoeren.

Men kan het enigszins voorstellen als de golving van stromend water die druk uitoefent op een object of lichaam dat zich in een rivier bevindt.
Bij de voorstelling is water het stromende medium, in het onderzoek is licht het stromende medium.

Er zijn tal van factoren die het makkelijker of moeilijker maken om een object te laten meedrijven met een aangevoerde stroom.

Een zwakkere of snellere stroom van het water in de rivier kan bepalen of een object op zijn plek kan blijven. Alsook, de densiteit van het medium – meestal is het water dat een rivier vult, maar laat het modder zijn – kan bepalen een object meebeweegt met de stroom. Daarnaast spelen de vorm en densiteit van het object (dat we willen vervoeren) ook een rol.

Nu, waar de stroom van water objecten – via de golving van de rivier – weg van de bron kan duwen, en modderstromen nog effectiever zijn, lukt het moeilijker met een rivier van lichtstralen.

Terug anders is het in een vacuüm, in de ruimte, waar gewichtloosheid heerst. Daar kan de zwakkere kracht van duwend licht objecten wel tot beweging brengen.

Daar hoeft de rivier (van licht) namelijk niet te wedijveren tegen de aantrekkingskrachten van de aarde, of de krachten die een object tegen het aardoppervlak houden, en tegen de weerstand van het oppervlak waaraan het grenst.

Wetenschappers plannen de brandstof, licht dus, te oogsten van de uitvoer van sterren, of aan te leveren via het gericht gebruik van lasers. Op die manier willen ze ruimteschepen lanceren doorheen de ruimte om ze tot ongeziene plekken te drukken.

GrapheneX, een team van gepassioneerde natuurwetenschappers, zag zowel opportuniteiten als logische redenen om het koolstofmateriaal – grafeen – te gebruiken in hun opzet en won met hun voorstel, via een wedstrijd, een samenwerking met ESA.

De eerste grote stappen naar een realisatie van hun project.

Het team wil het zonnezeil in een beresterk maar lichtgewicht en hittebestendig frame toveren, door gebruik te maken van crème de la crème materialen in de wereld van materiaalkunde.

Met deze hoogtechnologische externe zintuigen, gebouwd in het Nederlands Delft, kunnen we tuigen verder uit sturen in de ruimte als ooit daarvoor in de mensengeschiedenis.
Grensverleggend werk dus. Lang leve grafeen, lang leve Delft.

Toch bestaan er verschillende theorieën wat betreft de mechanismen en overdracht van momentum door fotonen op grafeen. Via kleurentesten (met behulp van lasers) wil het team te weten komen welke theorie het beste aansluit bij de resultaten van het onderzoek.

Grafeen werd al langer als uitkomst en hulpmiddel aangewezen om ruimtevaart naar een hoger niveau te tillen.
Ook NASA toont interesse in grafeen voor het gebruik in zonnezeilen.

Het experiment wordt gesteund door ESA Education, TU Delft Space Institute en het Graphene Flagship.

Meer info: TU Delft


3D print schaalmodel structuur grafeen

Graphene Job Board

  • Research Fellow in Chemistry (EPSRC-QUIET)
    Birmingham
    development, fabrication of graphene-based devices, and surface electrochemistry. This post is part of a large-scale EPSRC...
  • Materials Engineering KTP Associate
    North West England, University of Manchester
    Engineer to undertake this 33 month project which has an overall aim of developing graphene-based nano-composite materials... art developments in graphene-polymer composites, as well as in the design and development of sportswear, especially sports...