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Reise zu den Sternen: Runde Lasersegel für fantastische Alpha-Centauri-Mission

Visionäre oder Spinner? Eine Gruppe sehr reicher Weltraumfans bastelt an einem revolutionären Konzept, das kleine Sonden in benachbarte Sonnensysteme schießen soll. Schon jetzt geht es um Details.
Diskokugel

Das von einigen Berühmtheiten unterstützte privatwirtschaftliche Breakthrough-Starshot-Projekt will mit sehr viel Geld erstaunlich bald eine interstellare Beobachterflotte aus Minisonden zu unseren Nachbarsternen schicken: Mit Hilfe von lasergetriebenen Lichtsegeln sollen dabei nur wenige Gramm schwere Geräte auf ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und so zum Beispiel in 17 Jahren beim nächstgelegenen Sternsystem Alpha Centauri ankommen, um dort auf noch nicht genau definierte Weise zu forschen. Die technischen Herausforderungen sind enorm, werden immerhin theoretisch aber nach und nach angegangen: So stellen zwei am Projekt beteiligte Forscher nun ihre Gedanken zum verbesserten Design von Lichtsegeln vor, die einen zentrierten Laserantriebsstrahl optimal bündeln und zur Beschleunigung nutzen könnten. Mit solchen Segeln würden die Starshot-Sonden am Ende angestrahlten Minidiskokugeln ähneln, die deutlich stabiler beschleunigen können, meinen die Raumfahrtingenieure Zachary Manchester und Abraham Loeb von der Harvard University.

Der im Starshot-Projekt angedachte Antrieb – bei dem Strahlungsdruck eines auf ein Lichtsegel fokussierten Lasers das Raumfahrzeug anschiebt – war schon in den 1920er Jahren theoretisch ausformuliert worden. In der Praxis fehlen dem Projekt derzeit vor allem die Hochleistungslaser, die vom Erdboden oder aus dem Erdorbit aus die nur grammschweren Raumfahrzeuge auf geplant 60 000 Kilometer pro Sekunde beschleunigen sollen – dazu müssten sie einen 120 Sekunden langen gebündelten Lichtimpuls von 100 Gigawatt Leistung erzeugen und auf das Segel jeder startenden Sonde fokussieren. Zudem existiert auch das enormen Kräften ausgesetzte Hochleistungsmaterial der Segel noch nur im Kopf der Visionäre: Es muss zum Beispiel belastbar, leicht und ideal verspiegelt sein, um das Laserlicht maximal für den Antrieb zurückzuwerfen und nicht stattdessen schlicht zu verdampfen.

Sobald die Materialprobleme gelöst sein werden, sollten die Segel dann aber nicht wie früher geplant kegelförmig ausfallen, sondern vielmehr als runde Sphäre um die Sonde herum montiert werden, rechnen Manchester und Loeb jetzt vor. Denn dies erlaube es, auf eine aktiv nachjustierte Ausrichtung des Segels zum Laserstrahl zu verzichten, die sonst schwere Steuerungs- und Motoreinrichtungen an der Sonde nötig machen würde. Eine entscheidende Rolle spielt beim neuen Konzept aber weniger das Segel als die Form des Antriebsstrahls: Beim Auftreffen auf die Segelfläche müsste der Laserstrahl – im Querschnitt betrachtet – in der Mitte schwächer und an den Außenbereichen deutlich stärker sein. Dann würde die runde Sonde sich automatisch und passiv immer so ausrichten, dass der Strahl stets exakt auf ihr Zentrum gerichtet bleibt: Wenn der Laser etwas nach links driftet, würde die Sonde folgen.

Nun bliebe zum Beispiel noch das Problem, die Laserbündel der geplanten Hochleistungsarrays so genau auszurichten, dass er die Segel nicht nur trifft, sondern die Sonden auch in exakt richtige Richtung anschiebt: Minimale Fehler am Anfang könnten bei den zu überwindenden Lichtjahrdistanzen dazu führen, dass die Sonde nach jahrzehntelanger Reise am Zielsonnensystem weit vorbeifliegt. Trotz aller technischer Schwierigkeiten möchten die Starshot-Visionäre schon in 10 bis 15 Jahren so weit sein, erste Missionen in Richtung Fixsterne abzufeuern. Die Gesamtkosten sollen am Ende 10 Milliarden US-Dollar nicht überschreiten – finanziell eine durchaus machbare Aufgabe für den illustren Förderkreis, zu dem neben Stephen Hawking unter anderem der Facebook-Gründer Mark Zuckerberg und der Milliardär Juri Milner zählen. Schon heute vergeben die Breakthrough Initiatives jährlich hoch dotierte Wissenschaftspreise und spenden beträchtliche Summen für Stipendien.

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