NASA’s Aerogel: ook toepassingen op aarde!

Samenvatting
Onlangs is NASA’s ‘Stardust’ ruimtesonde, na een verblijf in de ruimte
van bijna 7 jaar, weer veilig teruggekeerd op aarde. Aan boord: talloze
samples van fijne stofdeeltjes van de comeet Wild 2 en interplanetair
‘ruimtestof’. NASA vermoed dat deze stofdeeltjes overblijfselen
bevatten van de formatie van het zonnestelsel en dat een analyse
hiervan belangrijke inzichten kan verschaffen in de evolutie van de
zon, de planeten en mogelijk zelfs van het leven zelf.
De missie stond voor de belangrijke uitdaging om deze stofdeeltjes op
te vangen en af te remmen zonder dat daarbij veel hitte of andere
effecten zouden optreden die tot een fysieke verandering van de
deeltjes zouden leiden.
Dat is niet eenvoudig, want hoewel de deeltjes vaak nog fijner zijn dan
een zandkorrel bedraagt de snelheid waarmee de stofdeeltjes de
collector in de ruimtesonde binnenkomen zo’n 6 kilometer per seconde.
Bij het opvangen bestaat dan ook de niet denkbeeldige kans dat de
vorm of de chemische samenstelling van het stofdeeltje verandert, of
dat het stofdeeltje zelfs geheel verdampt.
Aerogel in de ruimte
Om de stofdeeltjes op te vangen zonder dat deze worden beschadigd,
maakte de ‘Stardust’ missie dan ook gebruik van een buitengewoon
materiaal dat ‘aerogel’ wordt genoemd. De door NASA’s Jet Propulsion
Laboratory (JPL) ontwikkelde Aerogel is een vaste stof, op basis van
siliciumdioxide (SiO2), met een poreuze, spons-achtige structuur. Zo’n
99.8% van het volume bestaat uit lege ruimte. Ter vergelijking: de
dichtheid van aerogel is zo’n 1.000 keer lager dan die van glas, een
ander materiaal op basis van siliciumdioxide dat chemisch vrijwel
identiek is aan aerogel. Wanneer het stofdeeltje de aerogel collector
binnenkomt graaft het zichzelf diep in de aerogel in, waardoor het
stofdeeltje geleidelijk wordt afgeremd. Hierbij ontstaat een spoor van
ongeveer 200 keer de diameter van het stofdeeltje.
De aerogel is semi-transparant, met een blauwachtige gloed. Het
materiaal heeft hierdoor de bijnaam ‘bevroren rook’ gekregen. Door
het semi-transparante materiaal is het spoor van het stofdeeltje
zichtbaar en zijn de wetenschappers in staat om de minuscule
stofdeeltjes in de aerogel te vinden.