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Raumfahrttechnik: Kann man einen Weltraumlift bauen?

Künstlerische Darstellung eines Weltraumlifts.

Über 20 000 Dollar kostet es, ein Kilogramm Nutzlast mit einer Rakete in den Orbit zu befördern – kein Wunder, dass nach preiswerteren Alternativen gesucht wird. Die Idee, einen Aufzug ins All zu bauen, stammt von dem russischen Amateurforscher und Raumfahrtpionier Konstantin Ziolkowski. 1895, rund 60 Jahre bevor die erste Rakete in den Orbit startete, schlug er vor, einen Turm zu errichten, der bis in den Weltraum reicht. Darin könnte man dann Lasten hinauf- und herunterbefördern. Der Nachteil: Ein Turm in den geostationären Orbit müsste aus enorm druckfesten Materialien und mit einem Durchmesser von mehreren hundert Kilometern hochgezogen werden. Vorsichtig formuliert: ein ambitioniertes Projekt.

Doch wie wäre es mit einem Aufzug ganz ohne Turm? Die NASA, das International Space Elevator Consortium und ein paar andere öffentliche und private Organisationen glauben an die Idee, einen geostationären Satelliten zu nutzen: Daran aufgehängt wäre ein Seil, dass bis auf die rund 36 000 Kilometer entfernte Erdoberfläche hinunterreicht. Als Gegengewicht wird es über den Satelliten hinaus ins All verlängert, so dass sich Flieh- und Anziehungskraft die Waage halten und den Satelliten mitsamt Seil in der Bahn halten. Weil geostationäre Satelliten nur über dem Äquator stehen können, muss dort auch die Bodenstation entstehen. Und zwar am besten inmitten des Ozeans: Die Plattform, an der das untere Ende des Seils befestigt wird, soll im Pazifik schwimmen und dabei beweglich bleiben, um Stürmen ausweichen zu können. Nebenbei kann so auch die Position des Satelliten am Seil im All verändert werden; etwa wenn er von Weltraumschrott getroffen zu werden droht.

Ungelöste Probleme

Das klingt in der Theorie ganz gut. Das größte Problem in der Praxis bleibt allerdings, ein geeignetes Material für das Seil zu finden. Ein Stahlseil etwa würde bereits bei einer Länge von wenigen Kilometern unter seinem eigenen Gewicht reißen. Ingenieure tüfteln daher an einer kegelförmigen Konstruktion, bei der das Seil nach oben hin immer dicker wird. Mit allen bisher verfügbaren Materialien würde der Durchmesser dennoch zu groß. Hoffnung setzen die Forscher daher auf Kohlenstoffnanoröhrchen und Graphen, auch wenn es technisch noch längst nicht möglich ist, aus diesen Materialien Seile mit auch nur ansatzweise ausreichender Länge zu konstruieren.

Künstlerische Darstellung eines Weltraumlifts.
Weltraumlift

Schon weiter ist man in der Frage, wie die Gondeln des Aufzugs, die so genannten Climber, mit Energie versorgt werden sollen. Das Seil selbst kommt als Stromleiter nicht in Frage, da der elektrische Widerstand bei einer Länge von 36 000 Kilometern zu hoch wird. Denkbar wäre, an den Climbern selbst Solarzellen anzubringen, die von der Erde aus mit starken Lasern bestrahlt werden und den Elektromotoren den benötigten Strom liefern. An Raketengeschwindigkeiten kommen die Aufzugkabinen damit bei Weitem nicht heran. Eher würden sie heutigen Zügen gleichen und mit 200 bis 300 Kilometern pro Stunde rund eine Woche von der Basis bis zum Satelliten brauchen.

Dabei spielt die Geschwindigkeit gen Himmel kaum die wichtigste Rolle: Sowohl die im Meer schwimmende Plattform als auch der Satellit befinden sich auf einer Umlaufbahn um den Erdmittelpunkt. Die Plattform bewegt sich dabei mit einer Umlaufgeschwindigkeit von etwa 462 Metern pro Sekunde, der Satellit legt aber pro Sekunde eine Strecke von über drei Kilometern zurück. Klettert nun eine lediglich nach oben, aber nicht horizontal beschleunigte Last in Richtung Satellit, ist sie daher zunächst langsamer als das Seil an der entsprechenden Stelle und "zieht" es entgegen der Erdrotation zurück. Durch die vom Seil ausgehende Gegenkraft wird sie aber allmählich in Richtung der Erdrotation beschleunigt; das Seil gerät dabei nur in Schwingung. Klettern zwei Gondeln in entgegengesetzter Richtung zwischen Erde und Orbit herauf und herunter, lassen sich diese Schwingungen vermutlich minimieren.

Bleiben praktische Fragen – etwa die, wie ein hypothetisches, megastabiles Kohlenstoffnanoröhrchen-Seil von 36 000 Kilometer Länge in Richtung Himmel abgerollt oder von oben herabgelassen werden soll. Vielleicht könnte man das Seil vor Ort produzieren: Eine Raumfähre fliegt in den erdsynchronen Orbit und lässt von dort einen sehr dünnen Faden herab, der an der Basisstation auf der Erde festgemacht wird. Dann fährt ein Mikro-Aufzug an dem Faden empor und schleppt einen ähnlich dünnen Faden hinter sich her; oben angekommen bestünde das Seil dann aus zwei Fäden – und so weiter, bis die Endstärke erreicht ist.

Zwischen Sciencefiction und Realität

Abseits der Technik: Spannend am "Aufzug zu den Sternen", wie Sciencefiction-Autor Arthur Clarke titelte, ist vor allem, wie extrem unterschiedlich die Erfolgsaussichten des Projekts heute eingeschätzt werden. Wo viele nur eine niemals realisierbare und doch milliardenteure Idee sehen, arbeiten andere schon forsch an ganz konkreten Startterminen. So die japanische Firma Obayashi, die es bis 2050 geschafft haben will, einen Weltraumlift in Betrieb zu nehmen. Ebendieser Firma werfen selbst Weltraumliftfans vor, ausschließlich Marketing-Luftblasen zu produzieren. Einen noch engeren Zeitplan als die umstrittenen Asiaten hat die amerikanische LiftPort Group: Sie plant, schon 2019 einen Lift auf dem Mond zu errichten, der dort vor allem zunächst die Landung von größeren Lasten vereinfachen soll. Der Mondlift böte zumindest in einer Hinsicht einen entscheidenden Vorteil: Wegen der geringeren Schwerkraft wäre das Seil dort dann niedrigeren Belastungen ausgesetzt. Mancher hält das Unterfangen darum schon heute für machbar. Andere meinen, dass die kleine Mondlift-Firma vielleicht erst einmal ihre Website aktuell halten und ein paar weniger ambitionierte Projekte zum erfolgreichen Abschluss bringen sollte. Fazit: Technisch wäre ein Weltraumlift wohl realisierbar – wann und ob er je gebaut wird, ist allerdings völlig unklar.

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