Japan gaat met een ruimtetuig naar de Trojanen van Jupiter zeilen

De Trojanen van Jupiter zijn asteroïden die in twee groepen in dezelfde baan als Jupiter om de zon draaien. Het zijn waarschijnlijk stukken steen die nooit een planeet zijn geworden en ook nooit door Jupiter zijn opgenomen, en die ons veel zouden kunnen vertellen over het ontstaan van ons zonnestelsel, zo vertelde Ilsen. 

Naar die Trojanen willen de Japanners dus een ruimtetuig sturen maar Jupiter en de Trojanen liggen erg ver van de aarde. De afstand tussen de aarde en Jupiter varieert door de elliptische banen van beide planeten en het feit dat ze met een verschillende snelheid rond de zon draaien, tussen zo'n 600 miljoen kilometer en een kleine 1.000 miljoen kilometer. Met een snelle raket doe je er dan ook zo'n 7 jaar over.

Onder meer omdat Jupiter zo ver is en het veel brandstof zou vereisen om er met een conventionele raket te geraken, kiezen de Japanners voor een ruimtesonde met een zeil. 

In de ruimte is er immers ook wind, de zonnewind namelijk. Die bestaat uit lichtdeeltjes, fotonen, en als die op een ruimtetuig botsen, geven ze dat een klein duwtje, oefenen ze een heel kleine kracht uit op het ruimtetuig die het in de richting duwt waarin de fotonen zich bewegen. 

Om die kracht ook daadwerkelijk te kunnen gebruiken, is een groot zeil nodig om zoveel mogelijk fotonen op te kunnen vangen, en met zo'n zeil zorgen die voor een constante, trage versnelling met een minuscule kracht, een paar newton. (Een newton is de kracht die nodig is om een massa van 1 kilogram in 1 seconde een versnelling van 1 meter per seconde te geven.)

Het zeil van de geplande missie, die overigens OKEANOS heet (Oversize Kite-craft for Exploration and Astronautics in the Outer Solar System, Overmaats Vlieger-tuig voor Onderzoek en Ruimtevaartonderzoek in het Buitenste Zonnesysteem), zal dan ook 1.600 vierkante meter groot zijn, een groot vierkant van 40 meter op 40.

De ruimtesonde kan uiteraard niet met uitgerold zeil gelanceerd worden en dus moet het zeil in de ruimte uitgevouwd worden, wat niet eenvoudig is. In 2010 heeft Japan al eens een experimenteel ruimtetuig met een kleiner zeil naar Venus gestuurd, IKAROS, en dat heeft met succes zijn zeil van 14 meter op 14 kunnen uitvouwen. 

Het ruimtetuig zal in een baan om de aarde gebracht worden, iets waarvoor een snelheid van 11 kilometer per seconde vereist is, en dan zijn zeil ontplooien in een baan om de aarde. Vervolgens gaat het tuig steeds grotere banen om de aarde beschrijven om dan uiteindelijk met een zwaartekrachtslinger, waarbij men de zwaartekracht van een planeet gebruikt om sneller te gaan, richting Jupiter te vertrekken en steeds sneller te gaan. 

Een dergelijk zeiltuig kent wel twee problemen, zei Stijn Ilsen, namelijk dat het moeilijk te besturen is en geen echte remmen heeft. Het sturen moet voornamelijk gebeuren met het zeil, men moet dan bekijken onder welke hoek ten opzichte van de zonnewind men dat plaats, want de zonnewind blaast altijd in dezelfde richting, namelijk van de zon weg in alle richtingen naar de buitenkant. Maar erg veel speling heeft men daar niet bij.

Om te remmen heeft de sonde wel ionenthrusters, kleine motortjes of raketjes die veel elektriciteit verbruiken maar veel makkelijker te sturen zijn dan het zeil. Als je die ionenmotoren laat vuren in de tegengestelde richting van de zonnewind, remmen ze het ruimtetuig af en kunnen ze het eventueel volledig stoppen. 

De elektriciteit voor de thrusters, en voor de andere instrumenten aan boord van de sonde, komt overigens van het zeil. Dat is een zogenoemde hybride-zeil, dat bestaat uit een uiterst dunne laag polyester waarop zonnecellen gespoten zijn.  

Er zijn eventueel plannen om de ruimtesonde uit te rusten met een lander die op een van de Trojanen zou kunnen landen en stalen zou kunnen nemen, en in bepaalde varianten van die plannen zou de lander ook naar de moedersonde terugkeren, zodat de stalen naar de aarde kunnen teruggebracht worden.

Terugkeren is evenwel ook een probleem, aangezien het niet mogelijk is om met een ruimtesonde tegen de zonnewind in te laveren, zoals zeilschepen dat op aarde wel doen tegen de wind. Een eventuele terugkeer zal dan ook vooral met de ionenthrusters moeten gebeuren.  

Het vertrek van de sonde was oorspronkelijk gepland voor 2026, maar JAXA overweegt ook nog een andere grote missie en dus is het lang niet zeker dat OKEANOS in dat jaar zal vertrekken. 

Geschat wordt dat het zo'n 12 jaar zal duren voor de sonde bij de Trojanen aankomt, als de sonde ook nog naar de aarde zal terugkeren, wordt geschat dat de hele missie in totaal zeker 30 jaar zal duren.