Nederlandse zonnepanelen moeten extremen overleven richting maan

Het heelal is niet te vergelijken met een rijtjeshuis in een Vinex-wijk. En daarom moeten zonnepanelen die de ruimte in gaan bestand zijn tegen heel andere omstandigheden dan de zonnepanelen op onze daken. Ze moeten extremen overleven, zegt Rob van Hassel van Airbus Nederland in Leiden. Hij leidde het team dat de zonnepanelen heeft ontwikkeld voor een nieuw Amerikaans ruimtevaartuig, de Orion. Die moet over een paar jaar mensen naar de maan en terug brengen. Op maandag begint de generale repetitie, een onbemande vlucht richting de maan.

Bij de lancering zit het vaartuig boven in een raket, op 100 meter hoogte. Als die raket loskomt van het lanceerplatform, wordt alles aan boord blootgesteld aan enorme trillingen. "De zonnepanelen voelen 80 tot 100 keer hun eigen gewicht op zich drukken. Dat is twintig keer de kracht die Max Verstappen voelt in de Formule 1", aldus Van Hassel. De brullende raketmotoren produceren bij het opstijgen 143 decibel aan geluid. Dat is honderd tot tweehonderd keer zoveel lawaai als een stofzuiger, hard genoeg om trommelvliezen te laten scheuren.

Ongeveer 18 minuten na de lancering klappen de Nederlandse zonnepanelen uit en gaan ze aan het werk om elektriciteit op te wekken. Eerst blijft het vaartuig in een baan rond de aarde. Als de zon erop schijnt, is de temperatuur drie kwartier lang 100 graden boven nul. Maar zodra het vaartuig in de schaduw van de aarde, en dus boven nachtelijk land vliegt, zakt de temperatuur meteen naar 100 graden onder nul. Bij de maan zijn de verschillen nog groter. Van Hassel: "De maan reflecteert het licht van de zon. Als de sonde daar vliegt, is het 150 graden. Achter de maan is het min 200. Bovendien maakt de schadelijke straling van de zon de lichtcellen langzaam kapot. Het is een veel extremere omgeving dan op aarde."

Ruim 1,5 uur na lancering volgt een van de spannendste momenten van de missie. De sonde moet snelheid maken om zich te ontworstelen aan de aantrekkingskracht van de aarde. Zo kan hij beginnen aan de oversteek naar de maan. De snelheid gaat van ruim 28.000 kilometer per uur naar ruim 36.000 kilometer per uur. Van Hassel: "De Orion trekt niet rustig op zoals een auto bij een snelweg, de raketboost zorgt voor een klap ineens, er zit niets tussen nul en maximaal. Als we daar in het ontwerp niet in hadden voorzien, zouden de zonnepanelen direct afbreken en zou de capsule alleen verdergaan."

Om dat te voorkomen, zijn de zonnepanelen in Leiden zo gebouwd dat ze vlak voor de versnelling automatisch naar achteren klappen. Ze lijken aerodynamisch, maar dat heeft geen nut in het luchtledige, het gaat erom dat ze "meebuigen met de richting van de belasting", legt Van Hassel uit. Een paar weken later klappen de panelen weer weg, wanneer de Orion gas geeft om te beginnen aan de oversteek van de maan naar de aarde.

Als de zonnepanelen dat allemaal overleefd hebben, eindigen ze alsnog in een grote vuurbal wanneer het vaartuig terugkeert in de dampkring van de aarde. De Orion komt met een snelheid van ongeveer 40.000 kilometer per uur de dampkring binnen en remt in korte tijd af naar 480 kilometer per uur. De wrijving zorgt voor temperaturen van ruim 2800 graden. Van de zonnepanelen blijft niets over.