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Technik-Rekord

Traktorstrahl für Taufliegen

Was das Raumschiff Enterprise schon lange kann, ist nun Forschern im Labor gelungen: Mit gezielt gerichteten Wellen hielten sie ein Objekt in der Schwebe.
Schallwellen-Traktorstrahl

Der Traktorstrahl ist weit mehr als eine technische Utopie der Sciencefiction. Wissenschaftler experimentieren schon seit Jahrzehnten mit dem Konzept, das "Star Trek" und "Star Wars" weltberühmt gemacht haben. Zwar können Forscher noch immer nicht mittels einer schillernden Lichtsäule Krempel aus dem All ins Innere eines Raumschiffs ziehen. Aber mit Hilfe von Schallwellen können Ingenieure immerhin winzige Kügelchen durch die Luft eines irdischen Labors tragen.

Schwallwirbel-Traktorstrahl
Käfig aus Schallwirbeln | Eine Anordnung winziger Lautsprecher sendet wirbelförmige 40-Kilohertz-Schallwellen aus, deren Chiralität alle paar Millisekunden schwankt. Dadurch entsteht eine Art Kokon aus Schallwellen, der ein 1,6 Zentimeter großes Styroporkügelchen in der Schwebe hält.

Möglich machen es unter anderem schraubenförmige Wirbel aus Ultraschall, die von einer Phalanx aus Speziallautsprechern abgefeuert werden und dem Objekt ständig winzige Stöße von allen Seiten verpassen. Allerdings funktionierte das Prinzip bisher nur für Kugeln mit einer Größe von maximal 1,6 Millimetern. Größere Gegenstände erhalten von den Schallwirbeln einen Drall und werden dadurch in kürzester Zeit aus dem Fokus des Traktorstrahls geschleudert.

Das zeigte sich zumindest bei Tests eines Ingenieurteams um Asier Marzo von der University of Bristol. Offenbar beschränke die Wellenlänge des Schalls die Größe des Traktorstrahls, berichten die Forscher. Sie verkünden auch gleich eine Lösung des Problems: Indem sie alle paar Millisekunden die Drehrichtung der 40-Kilohertz-Schallwellen veränderten, sperrten sie deutlich größere Kügelchen in ihrem Experiment in ein stabiles Korsett. Die Wissenschaftler sprechen von "virtuellen Wirbeln". Mit ihnen sei es gelungen, ein 1,6 Zentimeter großes Styroporkörnchen stabil in der Schwebe zu halten, berichten die Forscher im Fachmagazin "Physical Review Letters".

Taufliege im Traktorstrahl

Prinzipiell müssten sich mit der Technik Objekte bis zu einer Dichte von 1,25 Gramm pro Kubikzentimeter anheben lassen, berechnete die Gruppe in einer früheren Veröffentlichung. Leicht sollte sich zum Beispiel eine Taufliege per Traktorstrahl einfangen lassen, hieß es damals.

Akustischer Traktorstrahl

In Zukunft könnte man mit akustischen Traktorstrahlen vielleicht Medikamente innerhalb des menschlichen Körpers transportieren, stellt die University of Bristol in Aussicht. Irgendwann könne man vielleicht sogar einen ganzen Menschen schweben lassen, heißt es in der Mitteilung. Bisher sei man davon ausgegangen, dass dies nur mit enorm starken Schallwellen möglich ist, die Menschen verletzten würden.

Vielleicht ist dann auch ein Traktorstrahl für Weltraumkrempel nur noch eine Frage der Zeit. Allerdings dürfte dieser ganz eigene Probleme mit sich bringen. So müsste man hierfür Lichtwellen verwenden, schließlich kann sich Schall im Vakuum des Weltalls nicht ausbreiten. Forscher arbeiten bereits an entsprechenden Ansätzen. Diese können bisher aber nur Objekte bewegen, die lediglich den Bruchteil eines Millimeters messen.

04/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 04/2018

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