De echte Iron Man

28 april gaat de film Iron Man 2 in première. Superheld Tony Stark gaat hierin gekleed in een metalen pak bomvol technologische snufjes. Dit exoskelet maakt Stark sneller, sterker, kogelvrij en laat hem zelfs vliegen. Science-fiction? Niet als het aan de wetenschap ligt. Wereldwijd wordt hard gewerkt aan de echte Iron Man.

door

Deze interactieve trailer laat zien wat we allemaal kunnen verwachten van Iron Man 2: meer pakken, meer stunts en meer actie. Volgens één van de schrijvers van de strip (Iron Man is origineel van Marvel Comics, de stal van onder andere Spiderman en de X-Men) moet Iron Man de moderne techniek altijd een paar stappen voor blijven. Zo niet, dan is er weinig ‘supers’ meer aan deze held. Maar wetenschappers lezen ook stripverhaaltjes, en de strip moet zijn best doen om niet door de briljante breinen van vandaag ingehaald te worden.

Snel, sterk en onzichtbaar

Wat is er allemaal nodig om een goed mechanisch pak te bouwen? Allereerst een betere naam, want als het gaat over prestatieverhogende technologische kostuums praten wetenschappers meestal over exoskeletten. Dus, wat maakt een goed exoskelet? Wat dacht je van het volgende verlanglijstje: superkracht, supersnelheid, informatie over de omgeving, camouflage en natuurlijk bescherming tegen kogels.

Irn_man

Da’s niet mis. Sterker nog, het is volgens de huidige technologische standaarden onmogelijk om allemaal in één pakketje te gieten. Daarom maakte DARPA, de onderzoekstak van het Amerikaanse Ministerie van Defensie, een mooi overzichtje van technologieën die moeten worden uitgevonden of geperfectioneerd voordat Iron Man werkelijkheid wordt: supersterk lichtgewicht materiaal, een krachtbron die het tenminste 24 uur volhoudt, naadloze controle over het pak, en sterke en efficiënte “gewrichten” die vloeiend bewegen op een manier waarop mensen gewend zijn (twee armen, twee benen etc.).

Hoewel een combinatie van al die dingen nog niet bestaat, komen onderzoekers al een heel eind met de losse onderdelen. Informatie, kracht, snelheid, kogelwerend materiaal en (tot op zekere hoogte) onzichtbaarheid bestaan al in laboratoria en zijn in sommige gevallen zelfs al te koop.

Land Warrior

Allereerst het makkelijkste, informatie. Mobiele telefoons zorgen ervoor dat we tegenwoordig de informatie van het internet over ter wereld onder onze vingertoppen hebben. Het Amerikaanse leger gaat daarin een stapje verder: zij bedachten de Land Warrior, een soldaat die overal en altijd meer weet dan zijn tegenstander.

In dit filmpje demonstreert de Amerikaanse landmacht de technieken waarmee de moderne soldaat op pad gaat. Een handige uitvinding is een geweer met camera die de omgeving filmt. De beelden worden doorgestuurd naar de soldaat en de commandopost. Zo weet iedereen wat er om het hoekje is zonder dat de soldaat een kogel door het hoofd riskeert.

De omgevingsinformatie komt, samen met nieuwe bevelen, binnen bij de soldaat via een speciale helm met heads-up display (HUD). De HUD geeft aan wat de andere soldaten zien, waar ze zich bevinden en wat de mogelijke positie van de vijand is. Ook geeft de HUD extra informatie: ziet de soldaat een krat wapens, dan kan het hoofdkwartier details doorgeven als kaliber en vuurkracht.

Zo’n berg informatie is mooi, maar ook riskant. De soldaat loopt het risico overladen te worden met niet-vitale informatie, waardoor zijn concentratie niet meer bij het slagveld ligt. Tenminste, dat zegt ingenieur Luc de Beer van het Ministerie van Defensie. Daarom liet het ministerie door ingenieursbureau Thales een uitgekleed systeem ontwikkelen, de Communicatie en Informatie Module (CIM). CIM, inmiddels omgedoopt tot C4I (Command, Control, Communication, Computing and Intelligence), geeft enkel informatie over de locatie van andere soldaten om slachtoffers door eigen vuur te voorkomen. Nieuwslicht maakte hier in 2008 een aflevering over (vanaf 08:40).

Deense premier in exoskelet

Al die informatie is leuk, maar de soldaat wordt er niet sterker of sneller van. Daar is een stuk meer technologie voor nodig. Gelukkig hebben verschillende bedrijven al een aardige poging gedaan om die technologie in een draagbaar pak te bundelen.

Raytheon

Het exoskelet van het Amerikaanse bedrijf Raytheon Sarcos, de XOS. De XOS beweegt als een soort schaduw van de gebruiker: sensoren geven aan welke spieren de drager gebruikt, waarna een computer dit doorgeeft aan een hydraulisch pompsysteem. De hydraulische pompen brengen één van de 30 actuatoren in het pak in beweging. De actuator helpt de drager vervolgens om de beweging te maken. Zo ervaart de gebruiker een gewicht van 50 kilo als slechts 5 kilo. Raytheon Sarcos

De Raytheon Sarcos XOS is zonder meer één van de sterkste, meest geavanceerde exoskeletten die er zijn. Dragers kunnen gewichten van honderden kilo’s zonder moeite optillen en neerzetten. Testgebruiker Rex Jameson zegt zelfs dat hij meestal na een uur gewichtheffen stopt omdat hij zich gaat vervelen, niet omdat het te zwaar wordt. Het pak weegt 75 kilo, maar daar voelt de drager niks van omdat de actuatoren zichzelf dragen. Maar dat gaat niet op een AA-batterijtje.

De XOS heeft zo’n hoog energieverbruik dat het exoskelet altijd aan een externe krachtbron vast moet zitten. Dat maakt het nog niet erg bruikbaar voor veldwerk, maar dat hoeft ook niet. Volgens bedenker Steve Jacobsen is het pak bedoeld om te kijken of ze iets konden ontwerpen dat vloeiend met een mens kan meebewegen en intensieve bewegingen makkelijker kan maken. En dat is ze gelukt, zoals het onderstaande filmpje wel laat zien.

Een praktischer pak, wat volgens moederbedrijf Lockheed Martin al klaar is voor intensief veldwerk, is de HULC (Amerikanen houden van hun superhelden). Met een frame op de onderrug en hydraulische pompen langs de benen versterkt het de loopbewegingen van de gebruiker. Ook stelt het frame de drager in staat om veel grotere gewichten te dragen, door het extra gewicht langs het beenframe naar de grond te leiden. Dit resulteert in een reductie in zuurstofverbruik van 15%. En het mooiste is: de batterijen gaan maar liefst 72 uur mee.

Maar het versterkende exoskelet dat het dichtst bij wereldwijde ingebruikname zit, is het robotpak HAL (Hybrid Assistive Limb, oftewel hybride assisterende ledemaat). HAL is ontworpen door het Japanse bedrijf Cyberdyne, niet geheel toevallig de naam van het bedrijf dat in de bekende Terminatorfilms het fatale computerprogramma Skynet uitvindt.

Hal

Het pak weegt 23 kilo (die je niet voelt omdat het pak zichzelf draagt, net als de HULC), is 1,60 meter groot en werkt op batterijen die ongeveer 5 uur meegaan. Het exoskelet registreert elektrische impulsen die een fractie van een seconde voorafgaand aan een beweging over de zenuwen gaan. Het pak berekent dan hoeveel extra kracht die de gebruiker nodig heeft en geeft dat dan met ingebouwde actuatoren. Cyberdyne

Vanwege de vergrijzing in Japan is HAL in de eerste plaats ontworpen voor verplegers die patiënten op moeten tillen uit hun bed. Maar de toepassingen zijn eindeloos: rehabilitatie, training, lichamelijk zwaar werk (zoals de bouw), reddingswerk en natuurlijk sport en andere vormen van vermaak. Het pak heeft ook een autonome functie: het kan met voorgeprogrammeerde bewegingen de ledematen laten bewegen zonder dat de gebruiker enige kracht zet. Hiermee kunnen gehandicapten dezelfde dingen doen als gezonde mensen.

Het pak is zelfs al klaar voor massaproductie, maar zal naar schatting ongeveer $50.000 dollar kosten. Dat houdt Cyberdyne echter niet tegen om reclame te maken: ze willen Europa via Denemarken met hun pak veroveren. De Deense premier Rasmussen was bijvoorbeeld erg over het exoskelet te spreken. In mei onthult Cyberdyne op de Shanghai Expo hun nieuwste model. Naar schatting maakt het nieuwe pak de gebruiker 2-10 keer sterker.

Schieten op je medewerkers

Kracht, snelheid en informatie. Handig, maar nutteloos met een kogel in je borst. De echte Iron Man moet daarom een kogelregen kunnen doorstaan. Daarvoor gaan we Colombia, waar de “Armored Armani” Miguel Caballero kogelvrije maatpakken heeft verheven tot wereldwijd exportproduct.

Caballero zegt het zelf: “Je moet mijn product hebben getest als je voor me wilt werken. Ik schiet op al mijn medewerkers.” Daar komt hij mee weg door het bekende Kevlar (aramidevezels) te dopen in een dilatante suspensie. Dit polymeer met silicium nanodeeltjes is zo soepel als het maar kan, totdat het onder grote druk komt te staan. Dan wordt het kei- en keihard: zo hard, dat het zelfs kogels tegenhoudt. En na afloop is het pak vrijwel onbeschadigd en houdt de drager er niets anders aan over dan een blauwe plek.

Volgens de geruchten draagt Barack Obama de pakken regelmatig tijdens publieke aangelegenheden, en Caballero zegt zelf dat hij er eentje heeft verkocht aan filmster Steven Seagall. Niets beters dan een actieheld om je kogelvrije kleding te promoten. Het zou Tony Stark niet misstaan.

IJzeren Hein

Onzichtbaar

Maar al die technische snufjes zijn natuurlijk niet compleet zonder een persoonlijk ‘cloaking device’, in de volksmond bekend als de onzichtbaarheidsmantel. Dankzij nanotechnologie is het inmiddels mogelijk om zogenoemde metamaterialen te maken die licht op zo’n manier afbuigen dat ze onzichtbaar zijn. En dat geldt ook voor de voorwerpen erachter.

Tot nu toe is het wetenschappers nog niet gelukt om deze metamaterialen op grote schaal te produceren. Maar als het ze lukt, kan menig toekomstig superheld voortaan zijn lol op. Al zal het nog wel wat jaartjes duren voordat het eerste complete exoskelet af is, Hollywood maakt ons in elk geval vast lekker met hun beeld van de ideale IJzeren Hein.