In de jaren dertig van de vorige eeuw ontstond er een hiaat tussen de vertrekkende macht Groot-Brittannië en opkomende macht de Verenigde Staten, wat de crisis van destijds alleen maar erger maakte. Maarten en Marike bespreken wat er gebeurt nu de mondiale machtsverhoudingen opnieuw veranderen. De risico’s die hierbij ontstaan zijn samengevat als de ‘Kindleberger Trap’: een theorie over een gevaarlijk leiderschapsvacuüm, zoals beschreven door econoom Charlie Kindleberger. Want wat als een zittende wereldmacht geen verantwoordelijkheid meer neemt voor belangrijke collectieve goederen, zoals veiligheid, handel en financiële stabiliteit?
Vraag een expert wat een quantumcomputer zal brengen, en je krijgt haast steevast hetzelfde antwoord. Namelijk dat zo’n ultrakrachtige computer problemen zal oplossen die ‘traditionele’ computers nooit kunnen behappen. Toch zal het ministerie van Defensie ook concretere redenen hebben om op het terrein van quantumtechnologie met universiteiten te willen samenwerken. Denk bijvoorbeeld: om te voorkomen dat quantumcomputers andere mogendheden de kans geven om de beveiliging van Nederlandse bankgegevens te kraken, of die van de Deltawerken.
Maar zoiets is in veel vormen van wetenschapscommunicatie minder vaak onderwerp van gesprek. Sowieso wordt er weinig gepraat over hoe wetenschap en innovatie telkens weer nieuwe vormen van machtsuitoefening en (beschermen tegen) oorlogsvoering voortbrengen. Terwijl daarvan toch talloze voorbeelden zijn. Neem het gifgas dat Nobelprijswinnaar Fritz Haber tijdens de Eerste Wereldoorlog in Berlijn met vier andere latere Nobelprijswinnaars ontwikkelde. En beroemd is natuurlijk het Amerikaanse Manhattanproject om de atoombom te maken – waar direct en indirect zelfs 26 Nobelprijswinnaars bij betrokken waren. Trouwens, ook wie weigerde om hieraan mee te werken, zoals Lise Meitner die het voor atoombommen cruciale proces van kernsplijting identificeerde, ontkwam er niet aan: ontdekkingen worden steevast ook ‘ten kwade’ (en ter afwending daarvan) gebruikt.
In een interessant artikel vorige week in Nature liet Steven Blank van Stanford University, en expert op dit terrein, zien hoe wetenschap en militaire toepassingen in de Tweede Wereldoorlog door dat Manhattanproject nog eens extra verweven raakten. Hij beschrijft bovendien hoe die verwevenheid vervolgens het succesvolle onderzoekssysteem voortbracht dat de Verenigde Staten tot wereldleider in wetenschap en innovatie maakte, én tot het land met de meest afschrikwekkende krijgsmacht ter wereld.
Onderzoek naar wapentechnologie
Juist in de Tweede Wereldoorlog overtuigde wetenschapsadviseur Vannevar Bush de regering van president Roosevelt ervan dat onderzoek naar wapentechnologie uitgevoerd zou moeten worden door academici aan gewone universiteiten. Bush bepleitte verder dat die wetenschappers ruime overheidsfinanciering moesten krijgen, óók voor hun laboratoria en de organisatie daarvan – ofwel, voor alle ‘overhead’. Daarnaast stimuleerde hij dat onderzoekers rechtstreeks met bedrijven gingen samenwerken en van die bedrijven financiering konden ontvangen.
En al die aspecten, schrijft Blank, komen terug in het naoorlogse systeem waarin de Amerikaanse overheid, via bijvoorbeeld de National Institutes of Health en de National Science Foundation, onderzoeksgroepen en hun overheadkosten ruimhartig is blijven financieren (60 miljard dollar in 2023). Waarin (vooral) bedrijven zulke subsidies vervolgens bijna verdubbelen (46 miljard). En waarin innovaties die niet rechtstreeks hun weg terugvinden naar de overheid of zulke bedrijven, worden doorontwikkeld in start-ups, die opnieuw profiteren van investeringen door de overheid (4 miljard dollar in 2023) en andere kapitaalverschaffers (170 miljard).
Het zorgde, zeker in de eerste decennia na de Tweede Wereldoorlog, voor een ongekende groei in welvaart, steeds betere medische zorg en bijna voortdurende economische groei. Maar tegelijk, en dat was de aanleiding voor Blanks stuk, bracht dezelfde VS óók de regering-Trump voort die dit ‘wereldleidende’ onderzoekssysteem nu in sneltreinvaart aan het ontmantelen is.
Waar ging het mis? Kreeg Trump zoveel steun omdat de VS, zoals sommigen zeggen, te veel geld spendeerden aan het voeren van oorlogen elders, en te weinig aan openbaar vervoer, goed onderwijs en toegankelijke medische zorg in eigen land? Komt het doordat de megawinsten die voortvloeien uit innovatie op het terrein van informatietechnologie nu vooral terechtkomen bij een kleine groep techbro’s en hun entourage? Doordat de Amerikaanse droom van een eigen huis, auto en rustig leven voor velen onbereikbaar is geworden? Doordat een grote groep slecht opgeleide mensen nauwelijks is opgewassen tegen alle desinformatie die via innovatieve smartphoneapplicaties over hen wordt uitgestort?
Schimmel en slechte isolatie
En inderdaad: wat heb je aan nieuwe innovatieve kankerbehandelingen als zelfs basale medische zorg buiten je bereik ligt? Of, om het naar Nederland te vertalen: aan de nieuwste zonneceltechnologie als je zelf in een huurwoning met slechte isolatie en schimmelproblemen woont? Aan oeverloze discussies over juist taalgebruik aan universiteiten als je zelf tot de 20 procent behoort die laaggeletterd van school kwam?
Ik moest ineens denken aan Emilie du Châtelet, die driehonderd jaar geleden al doordrongen was van de samenhang van wetenschap, innovatie, defensie en militaire inspanningen. In haar boek Grondslagen van de fysica legde ze de destijds nieuwste inzichten in de klassieke mechanica uit aan haar zoon, die als lid van de hoogste Franse adel voorbestemd was voor een glansrijke carrière in het leger. En ze lardeerde al die kennis met voor de militaire praktijk nuttige voorbeelden. Wilde ze zo van haar zoon een winnaar maken? In plaats daarvan eindigde hij onder de guillotine tijdens de Franse Revolutie, die mede was ontketend doordat het leeuwendeel van de bevolking amper van alle nieuwe kennis en vooruitgang profiteerde. Misschien zegt het allemaal samen wel dat we vaker moeten praten over wat een samenleving het verdedigen waard maakt en hoe wetenschap (en onderwijs) juist ook daarbij van betekenis kunnen zijn.
Margriet van der Heijden is natuurkundige en hoogleraar wetenschapscommunicatie aan de TU Eindhoven.
In 1995 ontdekten Zwitserse sterrenkundigen de eerste exoplaneet – een planeet buiten ons zonnestelsel. Inmiddels, duizenden exoplaneten later, kunnen wetenschappers concluderen dat bijna elke ster een planetenstelsel heeft. Bij het observatorium in de Franse Haute Provence waar het onderzoek dertig jaar geleden werd afgetrapt, komt een instrument dat hierin een cruciale rol kan spelen. Het brein erachter: Casper Farret Jentink.
„Mijn interesse voor meetinstrumenten begon op de middelbare school”, zegt hij. „Op een kerstmarkt in het Duitse Oldenburg kocht ik een brok steen waarvan de verkoper beweerde dat het uraniumerts was. Op eBay vond ik een bouwpakketje om zelf een geigerteller in elkaar te solderen – de man bleek gelijk te hebben gehad.” Farret Jentink bouwde later als student sterrenkunde in Groningen een radio-interferometer voor zonne-observaties en ontwierp in Leiden de zonnetelescoop Aboras. En toen raakte hij verzeild in de „fascinerende” wereld van exoplaneten.
De vraag of er elders in het universum leven is, houdt hem bezig. „Als we dat vinden denk ik dat de impact op de maatschappij zeer groot zal zijn. Ik hoop dat men zal waarderen hoe bijzonder het is hoe leven zich hier op aarde heeft ontwikkeld, maar dat het ook niet uniek is. Het is een jong vakgebied dat gedreven wordt door de ontwikkeling van nieuwe instrumentatie. Dat maakt het aantrekkelijk voor mij.”
Farret Jentink solliciteerde op een promotieplaats bij het instituut van Nobelprijswinnaar Michel Mayor, die de eerste exoplaneet ontdekte. „Ik wist dat ze in Genève toffe instrumentatie ontwikkelen. Maar elk instrument begint met een vraag.” De vraag aan Farret Jentink draaide om planeten die hun atmosfeer verliezen.
Een woestijn en een vallei
Er zijn nu zo’n zesduizend exoplaneten ontdekt, in alle soorten en maten. Toch zijn er opvallende hiaten. Een voorbeeld is de ‘neptunuswoestijn’: er zijn nauwelijks Neptunusachtige exoplaneten in een korte omloopbaan. Een tweede mysterie is de ‘straalvallei’: het kleine aantal planeten dat anderhalf tot twee keer zo groot is als de aarde.
Mogelijke oorzaken hiervan zijn migratie (planeten die van baan verschuiven) en atmosfeerverdamping. „Planeten die dicht bij hun ster staan, worden heet. Hun atmosferen zetten uit en kunnen door de intense straling worden weggeblazen. Hierdoor kunnen neptunusachtige planeten hun dikke gaslagen verliezen en achterblijven als vrijwel kale, rotsachtige kernen.” De straalvallei kan op een vergelijkbare manier ontstaan: planeten die net onder een bepaalde grootte zitten verliezen hun gaslaag en worden kleiner en dichter.
Ook op aarde gebeurt dit: jaarlijks vliedt zo’n 100.000 ton van de dampkring de ruimte in. En de ‘kale’ planeet Mars had vroeger ook een atmosfeer, die het oppervlak een stuk aangenamer maakte – wellicht zelfs leefbaar. „Een beter begrip van atmosfeerverdamping is dus ook nodig voor de vraag of leven elders in het heelal bestaat.”
Theoretische modellen laten zien dat de neptunuswoestijn en de straalvallei veroorzaakt worden door een combinatie van migratie en atmosfeerverdamping. Om dit te testen is een grote studie nodig van exoplaneten van deze kritieke grootte. Maar dat is lastig: „Het zou te veel tijd in beslag nemen op grote telescopen, die erg competitief zijn.” Zo ontstond het idee voor een klein, maar efficiënt instrument dat precies is afgestemd op de onderzoeksvraag en past op een kleine telescoop. „Het wordt het eerste instrument dat speciaal gemaakt is voor een grootschalig onderzoek van planeetatmosferen.”
De Near Infrared Gatherer of Helium Transits (Night) is een spectrograaf die een klein stukje van het infraroodspectrum bestudeert waar drie spectraallijnen van helium zitten: een herkenbare ‘vingerafdruk’ die deze stof achterlaat in het licht. In de spectrograaf valt het planeetlicht door een tralie, die het opbreekt in verschillende kleuren, waaronder de ‘kleuren’ van helium. „Helium is een ideale tracer voor atmosfeerverdamping: het is een licht en vluchtig element, gevoelig voor stralingsdruk. Ook kunnen we helium in exoplaneten vanaf het aardoppervlak observeren, omdat het in onze eigen atmosfeer niet voorkomt. Zo kunnen we met Night zien of een planeet een atmosfeer heeft en in welke mate die aan het verdampen is.”
Concurreren met grote telescopen
Wat Night bijzonder maakt, is de efficiëntie. Traditionele spectrografen halen maximaal 50 procent efficiëntie: slechts de helft van het licht dat de telescoop binnenkomt, wordt uitgemeten. Night haalt 85 procent en kan „concurreren met veel grotere telescopen, terwijl het instrument gemonteerd is op een telescoop met een kleine spiegel die minder licht opvangt”.
Farret Jentink was verantwoordelijk voor bijna alle aspecten van Night. Hij werkte de onderzoeksvraag uit, ontwierp het optische systeem, vroeg extra financiering aan, regelde de inkoop van materialen („in Montréal kochten we voor een prikkie een tweedehands infrarooddetector”) en coördineerde de bouw en het testen van het instrument in Genève. Normaal worden zulke projecten geleid door ervaren onderzoekers.
De laatste hand aan Night werd gelegd door een graffiti-artiest, die de vacuumtank een kleurig uiterlijk gaf – zeer ongebruikelijk in de witgrijze wereld van telescopen. In mei wordt de hele santenkraam in een bestelbus geladen en rijdt Farret Jentink met zijn team naar Zuid-Frankrijk. In het eerste jaar is het doel om 35 planeten waar te nemen, maar dat moeten er „honderden” worden. „Ik vind het heel spannend. Het moment van de waarheid komt als we de telescoop openzetten en de eerste spectra binnenkomen.”
In de jaren dertig van de vorige eeuw ontstond er een hiaat tussen de vertrekkende macht Groot-Brittannië en opkomende macht de Verenigde Staten, wat de crisis van destijds alleen maar erger maakte. Maarten en Marike bespreken wat er gebeurt nu de mondiale machtsverhoudingen opnieuw veranderen. De risico’s die hierbij ontstaan zijn samengevat als de ‘Kindleberger Trap’: een theorie over een gevaarlijk leiderschapsvacuüm, zoals beschreven door econoom Charlie Kindleberger. Want wat als een zittende wereldmacht geen verantwoordelijkheid meer neemt voor belangrijke collectieve goederen, zoals veiligheid, handel en financiële stabiliteit?
