Zo win je energie op Saturnus’ grootste maan

kijkmagazine

2017-09-24 10:59:55

Titan

Stel dat we ooit een bemande basis op Saturnusmaan Titan bouwen. Hoe kunnen we dan het beste voorzien in onze energiebehoefte?

Terwijl er nog behoorlijk wat werk moet worden verzet voordat we astronauten naar Mars kunnen sturen, denken de Amerikaanse planeetwetenschappers Amanda Hendrix en Yuk Yung al een stap verder. Wat zou ervoor nodig zijn om te overleven op Titan, de grootste maan van Saturnus? In een recent wetenschappelijk artikel proberen ze uit te vogelen hoe je daar de energie zou kunnen opwekken om een flinke nederzetting draaiende te houden.

Geen bevoorrading

Allereerst: waarom Titan? Omdat dit na Mars misschien wel de meest voor de hand liggende plek elders in ons zonnestelsel is om mensen naartoe te sturen. Goed, het is er wat koud (gemiddeld zo’n -180 graden) en de lucht bevat geen zuurstof; je moet er dus niet zonder ruimtepak naar buiten lopen. Maar Titan heeft wel voldoende zwaartekracht om erop te kunnen lopen en een dichte atmosfeer, die zelfs meer schadelijke straling tegenhoudt dan de atmosfeer van Mars. Kortom: je zou best een bemande basis op Titan kunnen neerzetten.

Wel zul je dan alles wat je nodig hebt ter plekke moeten produceren. Titan bevindt zich namelijk gemiddeld zo’n 1,3 miljard kilometer van de aarde vandaan; geen afstand die je aan de lopende band wilt overbruggen met allerlei bevoorradingsmissies. En dus is het zaak om op Titan zuurstof uit water te winnen, warmte op te wekken, enzovoort. Allemaal zaken waar je energie voor nodig hebt – maar waar haal je die vandaan?

Methaanplas

Om te beginnen bevat Titan enorme hoeveelheden vloeibaar methaan. Dat lijkt perspectieven te bieden; methaan is immers het hoofdbestanddeel van aardgas. Helaas kun je het spul niet zomaar verbranden om energie op te wekken. Daar is zuurstof voor nodig, en daar is op Titan nu juist een gebrek aan. (Wel zou je zuurstof voor dit doel kunnen produceren – maar dat kost meer energie dan het verbranden van methaan oplevert.) Je zult dus een of andere chemische truc moeten toepassen om van deze in overvloed aanwezige energiebron te kunnen profiteren.

Maar misschien is al dat vloeibare methaan ook op een andere manier in te zetten: om via waterkracht (nu ja, ‘methaankracht’ dus) energie mee op te wekken. Jammer is alleen dat Titan geen stelsel heeft van rivieren die continu van hoog naar laag stromen, waar je bijvoorbeeld een waterrad in zou kunnen plaatsen. Het methaan bevindt zich voornamelijk in zeeën in laaggelegen gebieden, die maar eens in de paar decennia worden aangevuld tijdens periodes van hevige regen. Om energie op te wekken met waterkracht zou je daarom zelf als het ware een rivier moeten uithakken die vanaf een zee bergafwaarts gaat, wat natuurlijk nogal een onderneming zou zijn.

Wel is er nog een andere mogelijkheid, die Hendrix en Yung in hun artikel niet bespreken. Ten gevolge van de getijdewerking van Saturnus stijgt en daalt het waterpeil in de grootste zee op Titan elke dag met een meter, zo vertelde planeetwetenschapper Ralph Lorentz het Britse tijdschrift New Scientist. Het zou daarom een goed idee kunnen zijn om turbines te plaatsen in de nauwe zeestraat die het noordelijke en het zuidelijke deel van deze enorme methaanplas verbindt.

Kraken Mare

De grootste (methaan)zee op Titan, Kraken Mare, bestaat uit twee delen gescheiden door een zeestraat.

Vliegende turbines

Zonne-energie lijkt in eerste instantie kansloos. Titan bevindt zich tien keer zo ver van de zon als de aarde, dus heel veel zon is er niet. (Niet voor niets haalde de Saturnus-sonde Cassini zijn energie uit een nucleaire energiebron in plaats van uit een set zonnepanelen.) Bovendien moet het zonlicht eerst door de dichte atmosfeer van Titan heen voordat het op het oppervlak valt, waardoor er nóg meer van verloren gaat.

Toch is zonne-energie een mogelijkheid, schrijven Hendrix en Yung – als je er maar de ruimte voor neemt. Bedek je 10 procent van het oppervlak van de Saturnusmaan met zonnepanelen, dan levert dat genoeg energie op voor een indrukwekkende 300 miljoen mensen; grofweg het inwonertal van de VS. Nadeel van zoveel zonnepanelen is wel dat je ze ook schoon zult moeten houden, anders vangen ze door stof steeds minder van het toch al schaarse zonlicht op. Maar dat valt te automatiseren.

En de wind? Aan het oppervlak kunnen we daar helaas weinig van verwachten; daarvoor zijn de windsnelheden van 0,5 tot 1 meter per seconde veel te laag. Op 40 kilometer hoogte waait de wind met 20 meter per seconde echter net zo hard als die op aarde. Om daarvan te kunnen profiteren, zou je vliegende windturbines moeten inzetten. Wat overigens geen absurd idee is; daar wordt hier op aarde ook geregeld over nagedacht, al is het nog niet tot een commerciële toepassing gekomen.

Ruimteavontuur

Al met al zijn er op Titan dus best mogelijkheden om stroom op te wekken, maar die vergen wel wat werk. Niet zo gek ook; we hebben het immers over een totaal andere wereld. Daarvan mag je niet zomaar verwachten dat je onze aardse ‘trucs’ er zonder verdere aanpassingen kunt inzetten.

Gelukkig hebben we nog behoorlijk wat tijd om dieper na te denken over het Titaanse energievraagstuk. Hoogstwaarschijnlijk kost het nog wel een paar decennia voordat er mensen voet zetten op Mars, de boude plannen van partijen als Mars One ten spijt. En wanneer we dan klaar zijn voor een volgend ruimteavontuur naar een nog veel verder weg gelegen bestemming?

Bronnen: Journal of Astrobiology & Outreach, New Scientist

Beeld: NASA/JPL (boven), NASA/JPL/ASI/USGS/Val Klavans (Kraken Mare)

Lees ook: 

Cover Kijk 10Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!







Bestel hier de nieuwste editie!




Meer Achtergronden