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Mit Super-Lasern zu den Sternen Zehn Fragen zu Hawkings Mini-Raumschiffen

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Ein gebündelter Laserstrahl treibt das nur wenige Gramm wiegende Raumschiff an.

(Foto: dpa)

Erlebt unsere Generation noch, dass die Menschheit ferne Sterne bereist? Das Projekt "Breakthrough Starshot" jedenfalls will Mini-Raumschiffe so schnell wie noch nie ins All schießen. Aber wie funktioniert das eigentlich? Und warum ist Alpha Centauri das Ziel?

Bisher waren interstellare Reisen reine Science Fiction. Doch was bisher unmöglich erschien, scheint plötzlich greifbar. Jedenfalls könnte man den Eindruck bekommen, wenn sich schon Stephen Hawking der Sache annimmt - so etwas wie der Superstar der Astrophsyik. Er, Mark Zuckerberg und der russische Milliardär Juri Milner sind die Macher hinter dem Projekt "Breakthrough Starshot", mit dem die Menschheit einen "großen Sprung in ihrer Geschichte" wage, wie sie sagen. Dabei ist vor allem Milner nicht nur derjenige, der das Geld zur Verfügung stellt, sondern auch die treibende Kraft.

Es geht darum, eine ganze Armada kleiner Raumschiffe mit einem neuartigen Antrieb auf sagenhafte Geschwindigkeit zu beschleunigen - und sie damit in etwa 20 Jahren zum Sternensystem Alpha Centauri reisen zu lassen.

Wie funktioniert das Ganze? Eine herkömmliche Rakete soll ein Mutterschiff mit tausenden Mini-Raumschiffen in einen Erdorbit befördern. Jedes einzelne wiegt nur wenige Gramm, hat ungefähr die Maße einer Briefmarke und so viel Technik an Bord wie ein Smartphone. Umgeben ist es von einem mehrere Meter messenden spiegelnden Segel - etwa so groß wie ein Picknick-Tisch. Im Weltraum freigesetzt, schießt dann eine große Anzahl auf der Erde installierter Laser einen gebündelten Strahl auf das Segel. Die Lichtpartikel haben zwar keine Masse, verfügen aber über Impuls, den sie auf das Raumschiff übertragen. Innerhalb weniger Minuten wird es dadurch auf rund 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt - das sind mehr als 200 Millionen Kilometer pro Stunde.

Wieso ist das Raumschiff so viel schneller als alle bisherigen? Das derzeit schnellste Raumschiff ist die Sonde New Horizons, die vergangenes Jahr am Pluto vorbeizog: mit einer Geschwindigkeit von 14,5 Kilometern pro Sekunde. Neun Jahre hatte New Horizons zum Pluto gebraucht - die neuen Laser-Raumschiffe würden die Strecke in rund einem Tag zurücklegen. Zu Alpha Centauri würde New Horizons übrigens 30.000 Jahre benötigen. Der Vorteil des Laserantriebs: Die Energie, die das Raumschiff antreibt, ist nicht auf den Tank einer Rakete beschränkt. Vielmehr können ganze Kraftwerke von der Erde aus die Laser mit Strom und damit das Mini-Raumschiff mit Energie versorgen. Das Konzept sieht eine Laser-Leistung von 100 Gigawatt vor, was der Leistung von etwa 100 Atomkraft-Reaktorblöcken entspricht. Ungefähr so viele, wie derzeit in den USA am Netz sind. Allerdings müssen vor dem Einsatz der Laser bisher nicht existente gigantische Energiespeicher entwickelt werden, um den Strombedarf mit einem Mal abrufen zu können.

Ist so ein starker Laser nicht auch sehr gefährlich? In der Tat müsste bei der Ausrichtung des Lasers darauf geachtet werden, dass nicht Satelliten oder Flugzeuge seinen Weg kreuzen - denn sie würden bei Kontakt zu Asche verglühen. Das Mini-Raumschiff und sein Segel selbst müssen übrigens 99,9 Prozent des Laser-Lichts reflektieren, um ihm nicht selbst zum Opfer zu fallen. Mit der gewaltigen Kraft des Lasers fällt übrigens auch die Variante weg, diesen im Weltraum zu positionieren, wie es andere Konzepte vorsehen. "Keiner würde dies erlauben", sagte Visionär Milner dem Magazin "The Atlantic". Schließlich hätte so ein Laser eine gewaltige Zerstörungskraft und könnte als Waffe eingesetzt werden. Anderseits kann der Laser auf der Erde wiederum zur Abwehr zerstörerischer Asteroiden oder möglicher Alien-Invasoren eingesetzt werden - ein nützlicher Nebeneffekt.

Warum soll das Ziel Alpha Centauri sein? Das Doppelsternsystem Alpha Centauri ist etwa 4,37 Lichtjahre von uns entfernt und damit das der Sonne nächste. Zudem vermuten Wissenschaftler, dass es dort einen oder mehrere erdähnliche Planeten geben könnte. Dies ist derzeit aber weder eindeutig nachgewiesen noch widerlegt. Die Reise zum nächsten sonnenähnlichen Stern würde mit derselben Geschwindigkeit übrigens rund 50 Jahre dauern.

Wieso benötigt man überhaupt Raumschiffe - kann man Alpha Centauri und seine Planeten nicht auch von der Erde aus mit großen Teleskopen beobachten? Das Mini-Raumschiff soll in einer Distanz von maximal 150 Millionen Kilometern an einem möglichen Planeten im Alpha-Centauri-System vorbeifliegen. Das entspricht der Distanz zwischen Sonne und Erde. Von dieser Entfernung aus können auch kleine Kameras Bilder aufnehmen, die so scharf sind, dass man Kontinente und Küstenlinien auf dem Planeten erkennt. Um dieselbe Auflösung von der Erde aus hinzubekommen, müsste ein irdisches Teleskop einen Spiegeldurchmesser von rund 300 Kilometern haben.

Wie kommen die Fotos dann zurück zur Erde? Geplant ist, die Mini-Raumschiffe ihrerseits mit kleinen Lasern auszustatten, die Daten zur Erde übermitteln können. Allerdings ist fraglich, ob über eine Distanz von mehr als 4 Lichtjahren - rund 40 Billionen Kilometer - das Signal auf der Erden noch empfangbar sein wird. Nachgedacht wurde von anderen Wissenschaftlern bereits über eine Kette von Raumschiffen, die das Signal bis zur Erde verstärken. Übrigens: Das Foto wird weitere vier Jahre zur Erde brauchen. Wir würden also frühestens 24 Jahre nach dem Start des Mini-Raumschiffs die ersten Bilder von Alpha Centauri sehen.

Apropos Kette - warum sollen eigentlich so viele Mini-Raumschiffe zu einem Ziel geschickt werden? Die Macher von "Breakthrough Starshot" gehen davon aus, dass eine gewisse Anzahl der leichten, kleinen Raumschiffe durch Staub und andere Hindernisse im Weltraum zerstört werden könnte. Tausende von ihnen loszuschicken soll es wahrscheinlicher machen, dass eines davon zu Alpha Centauri durchkommt.

Sind auch bemannte Missionen mit Laser-Antrieb denkbar? Ein anderer Pionier des Laserantriebs für Raumschiffe, US-Physiker Philip Lubin, hat bereits bemannte Missionen mittels Laserantriebs vorgeschlagen. Zuletzt in einer Arbeit aus dem vergangenen Jahr. Laut seinen Berechnungen könnte mit Lasern eine rund 100 Tonnen schwere Raumkapsel in etwa einem Monat zum Mars geschossen werden. Auf Lubins Arbeit beruft sich auch das Projekt "Breakthrough Starshot".

Wann soll das erste Raumschiff auf die Reise gehen? Einen genauen Start-Zeitpunkt haben die Initiatoren von "Breakthrough Starshot" nicht genannt. Die Rede ist lediglich von einigen Jahren, welche die Forschungs- und Entwicklungsarbeit in Anspruch nehmen dürfte. Zudem dürfte das Projekt einiges an Geldern verschlingen - mehrere Milliarden Euro.

Warum ist man nicht schon früher auf diese Idee gekommen? Ist man. Die Idee zu einem Raumschiff, das durch Licht angetrieben wird, gibt es schon lange. Allerdings scheiterte es bisher an der technischen Durchführbarkeit. Aber die rasanten technologischen Entwicklungen der vergangenen Jahre lassen die Umsetzung nun möglich erscheinen: etwa die Miniaturisierung von Computerchips und anderer Elektronik, bedingt durch das Mooresche Gesetz. Auch bei der Materialtechnik gibt es viele Fortschritte - Stichwort Nanotechnologie - welche bald hauchdünne Segel möglich machen sollen. Außerdem gab es technische Neuerungen bei Lasern, die immer leistungsfähiger werden - bei sinkenden Kosten.

Quelle: n-tv.de, kst

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