zonnesail

Zonnesail, meestal in het Engels solar sail genoemd, is een vorm van ruimtevaartpropulsie die werkt doordat zonnestraling fotonen op een groot, dun en reflecterend zeil raken. Door de momentumoverdracht van de fotonen krijgt het vaartuig een voortdurende, propellantvrije versnelling. Het systeem vereist geen brandstof en kan over lange tijdskaders werken, waardoor het geschikt is voor langzame maar duurzame ruimtereizen.

Werking: zonlicht levert druk op het zeil; bij een perfect reflecterend oppervlak wordt minimaal fotonmomentum omgezet in stuwkracht. De kracht per gebied is klein, maar bij een zo laag mogelijk massadicht zeil en grote zeiloppervlakte kan de totale versnelling aanzienlijk zijn over tijd. De richting van de stuwkracht wordt bepaald door de oriëntatie van het zeil ten opzichte van de zon, waardoor het vaartuig kan sturen zonder traditionele motoren. De effectiviteit neemt af met de afstand tot de zon en is bovendien afhankelijk van het zeilmateriaal, de afwerking en het gewicht van het voertuig.

Geschiedenis en voorbeelden: de eerste succeservaring kwam van JAXA met de IKAROS-satelliet in 2010, die een volledig operationeel zonnesail demonstreerde. Ook de Planetary Society heeft met LightSail-projecten praktijkervaring opgedaan (LightSail 1 in 2015 en LightSail 2 in 2019). Deze demonstraties toonden aan dat stille, stofvrije reizen mogelijk zijn, hoewel de gebruikte schepen relatief klein zijn en de acceleraties gering blijven.

Toepassingen en uitdagingen: zonnesails bieden potentieel voor langeafstandscruises naar de buitenste planeten of andere sterrenstelsels, zonder gewicht aan brandstof mee te nemen. Uitdagingen zijn onder meer de vereiste extreem lage massadichtheid, betrouwbare uitrol en positionering, structurele kwetsbaarheden door ruimtepuin en de afname van druk met het afstand nemen van de zon. Desondanks blijft het concept veelbelovend voor toekomstige deep-space missies.