Revolutionäre Technik könnte Raumfahrt wesentlich schneller machen

Wer ins All hinausfliegt, kämpft mit gewaltigen Distanzen. Jüngst kündigte Elon Musk an, im Jahr 2022 zwei Raketen zum Mars schicken zu wollen – Flugzeit: rund ein Jahr. Vorstellbar sind jedoch ganz andere Geschwindigkeiten, wie Nasa-Forscher erklären: Mit einem Photonenantrieb könnten Sonden den roten Planeten in drei Tagen erreichen – und theoretisch noch viel weiter fliegen.

Herkömmliche Raketen haben mit vielen Problemen zu kämpfen: Die Geschwindigkeiten, die ein chemischer Antrieb erreichen kann, sind gemessen an kosmischen Maßstäben mickrig. Und der Treibstoff selbst macht einen großen Teil des Gewichts des Raumfahrzeugs aus. Bei der Erforschung des Alls rechnen Forscher aber in „relativistischen Geschwindigkeiten“: 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit und mehr.

Um solche Geschwindigkeiten zu erreichen, ist ein neuartiger Antrieb von Nöten – am besten einer, der ohne schweren Treibstoff auskommt. Sonnensegel sind dabei eine technisch mögliche Vision, die Nasa-Forscher bereits seit einigen Jahren untersuchen. Eine Variante, den Photonenantrieb, stellte der Physiker Philip Lubin bereits vor einiger Zeit in einer Machbarkeitsstudie vor.
Gezielter Laserstrahl von Satelliten

„Elektromagnetische Beschleunigung ist nur begrenzt durch die Lichtgeschwindigkeit“, erklärte Lubin in dem Papier. „Chemische Systeme sind begrenzt durch die Menge an Energie, die durch die chemischen Prozesse erzeugt werden können.“ Der Plan ist deshalb, zukünftige Raumsonden im Vakuum des Weltraums buchstäblich mit Licht anzutreiben. Zumindest in der Theorie.

Künstlerische Darstellung des Emitters und des Sonnensegels

Satelliten sollen dabei die Sonnensegel einer Sonde mit einem gezielten Laserstrahl beschießen, der für Beschleunigung sorgt. Begrenzt ist die Leistung des Photonenantriebs durch die Energiemenge, die eingesetzt werden kann. Und die ist tatsächlich gewaltig: Grundlage von Lubins Berechnungen sind sogenannte DE-STAR-4-Systeme – sie verbrauchen die Energie von 50 Atomkraftwerken.
Zum Mars in 30 Minuten

„Ein voll ausgestattetes DE-STAR-4-System mit einer Leistung von 50 bis 70 Gigawatt kann eine wenige Gramm schwere Scheiben-Sonde innerhalb von 10 Minuten auf eine Geschwindigkeit von 26 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen“, erläuterte Lubin. „Sie erreicht den Mars in 30 Minuten, passiert die Raumsonde Voyager 1 in drei Tagen und erreicht Alpha Centauri in 20 Jahren.“

Je größer die Sonde, desto geringer fällt die Geschwindigkeit aus. Doch auch ein 100 Kilogramm schweres Raumgefährt kann von den Satelliten-Lasern immer noch auf 1 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, so Lubins Berechnungen. Der Flug zum Mars dauere so rund 3 Tage. Wegen der Einschränkungen durch das Gewicht geht es in den Plänen ausschließlich um unbemannte Sonden.

Raumfahrt - Raumsonde „Voyager“ verlässt nach 35 Jahren Sonnensystem

Voyager 1 soll eingeholt werden

„Ein Antrieb durch gezielte Energieübertragung eröffnet Möglichkeiten für echte interstellare Raumsonden“, erklärte Lubin. Die bereits erwähnte Sonde Voyager 1 wurde von der Nasa im Jahr 1977 auf ihre Reise geschickt. Angetrieben von chemischem Treibstoff hat sie im Jahr 2012 das Sonnensystem verlassen. Sonden mit Photonenantrieb könnten sie in Tage einholen.

„Diese Technologie ist keine Science Fiction“, so Lubin. Er schlägt daher kleinere Systeme vor, die sich finanziell rechnen und immer noch viel schnellere Weltraumflüge ermöglichen, als es mit chemischen Systemen möglich ist. Lubin ist inzwischen auch Teil der Technikinitiative „Breakthrough Starshot“, mit der Vorkämpfer wie Stephen Hawking und Mark Zuckerberg die Raumfahrt voranbringen wollen.

 

Nachrichtenquelle: http://www.focus.de/wissen/weltraum/raumfahrt/photonenantrieb-revolutionaere-technik-koennte-raumfahrt-wesentlich-schneller-machen_id_7668692.html

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