Warum das Reisen zu den Sternen plötzlich ein realistisches Ziel ist

Man muss schon mutig sein, um zu verkünden, dass interstellare Raumfahrt von nun an durchaus in unserer Reichweite liegt. Als Teil der „Breakthrough Starshot“-Initiative hat der Physiker Stephen Hawking gezeigt, dass genau das auf ihn zutrifft. Das Projekt hat ein mit 100 Millionen US-Dollar ausgestattetes Forschungsprogramm angekündigt, das untersucht, wie die Lichttechnologie aus dem Sonnensystem zum Antrieb von Raumfahrzeugen genutzt werden kann, um benachbarte Sterne zu entdecken. Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit ist die interstellare Raumfahrt nun ein realistisches und erreichbares Ziel und nicht mehr nur Spielplatz für Science Fiction.

Was hat sich also verändert, dass interstellare Raumfahrt möglich wird? Zu allererst: die Erwartungen. Es geht hier nicht um ein beeindruckend großes Raumschiff mit einer Kolonie von Astronauten an Bord, die einen entfernten Stern einnehmen und für zukünftige Generationen bewohnbar machen wollen. Auch geht es nicht darum, schneller als das Licht durch Wurmlöcher zu reisen und im Bruchteil einer Sekunde am anderen Ende des Universums wieder herauszukommen. Vielmehr geht es um Technologie, die bereits oder so gut wie existiert und in einer neuen, aufregenden Art und Weise genutzt wird.

Grundlage ist die Technologie von Sonnensegeln in Kombination mit der Möglichkeit, die Instrumente in kleiner Form bauen zu können. Die Idee hinter Sonnensegeln ist die, dass das von der Sonne ausgestrahlte Licht zum Antrieb von Objekten genutzt werden kann. Langsam fängt das Objekt an sich zu bewegen und nimmt immer mehr an Geschwindigkeit zu, bis es Werte erreicht, die einen signifikanten Anteil der Lichtgeschwindigkeit ausmachen. Bislang wurden die Tests an Segeln ausgeführt, die mehrere Meter breit sind und eine Traglast von mehreren Kilogramm haben. Und die Technologie funktioniert – sowohl die Europäische Raumfahrtstation (ESA) als auch die NASA haben Systeme entwickelt, die auf Raumfahrzeuge angewendet werden könnten. Um effizient funktionieren zu können, müssen die Segel mehrere Meter breit sein, ebenso wie die Segel eines Segelboots eine gewisse Größe haben müssen, um das Schiff vorwärts bewegen zu können.

Die Verkleinerung von Instrumenten war schon seit Inbetriebnahme von Sputnik – der erste künstliche Satellit, der die Erdumlaufbahn umkreiste – der ausschlaggebende Antrieb für die Weltraumforschung. Das ideale Instrument für eine Weltraummission hat eine möglichst geringe Masse und einen minimalen Energieverbrauch. Diese Auflagen führten zur Konzeption von CubeSat, einem kleinen Satelliten, auf dessen Basis eine Standardplattform entwickelt wurde, auf die unterschiedliche Instrumente angepasst werden können. Der ganze Satellit kann außerdem von einer Vielzahl unterschiedlicher Fahrzeuge gestartet werden.

Wir alle wissen um die rasche Entwicklungszeitspanne, in der das Equipment immer kleiner wird – ein einziger Blick auf das Smartphone mit seiner präzisen Kamera, seiner Fähigkeit, gigabytegroße Mengen von Audio- und Bilddateien zu speichern und abzuspielen, zeigt uns, was Technologie heute bereits alles kann. Es gab Pläne, einen CubeSat zu nutzen, um viele kleine Sonden herzustellen und mit ihnen Instrumente auf den Mond und den Mars zu fliegen. Die „Breakthrough Starshot“-Initiative setzt jedoch auf einen einzigen Mikrochip – ein Raumfahrchip, der ein Raumfahrzeug ist (und andersherum!).

Das Konzept baut auf individuellen Mikrochips auf, die jeweils von einem Sonnensegel angetrieben werden sollen. Vorausgesetzt, dass das Segel deutlich größer ist als das Schiff – der Chip wird etwa einen Zentimeter groß sein – gilt es, diverse praktische und technologische Schwierigkeiten zu bewältigen. Das Segel am Schiff zu befestigen, dürfte jedoch eine der am wenigsten schwierigen Herausforderungen darstellen.

Interstellare Bedrohungen

Der interplanetare und interstellare Raum ist voller Bedrohungen für so einen winzigen Reisenden. Die zwei größten Bedrohungen sind in dem Fall Staub und Strahlung. Auch wenn es große Fortschritte in der Fertigung von dünnen, aber starken Materialien gab, die geeignete Sonnensegel darstellen würden, könnte ein schnell beschleunigtes Staubkorn das Sonnensegel auseinanderreißen. Zudem sind Mikrochips hohen Dosen von Strahlung gegenüber sehr sensibel – und der interstellare Raum ist voll von kosmischen Strahlen. Und: Wie verletzungsanfällig werden die Chips sein, wenn sie sich noch im Sonnensystem befinden und mit Veränderungen der Solarwinde fertig werden müssen?

Wenn alle technologischen Entwicklungen abgeschlossen sind und die Chips eingeführt wurden – was eher früher als später der Fall sein könnte, sollte die „Breakthrough Starshot“-Initiative erfolgreich sein – wohin sollen die Chips dann reisen und was sollen sie tun, wenn sie dort angekommen sind? Der Plan ist, dass sie zum nächsten Nachbarn unseres Sonnensystems reisen, Alpha Centauri, wohin sie etwa 20 Jahre unterwegs sein werden und mit einer Geschwindigkeit von 60000 km pro Sekunde reisen werden.

Dies ist nicht nur eine beeindruckend kurze Zeit, um eine Distanz von 40 Billionen Kilometer zurückzulegen, sondern ebenfalls eine vernünftige Zeitspanne, die eine Raummission beanspruchen sollte – man denke nur daran, wie lange das Hubble-Teleskop im Einsatz war und mit was für spektakulären Bildern es zurückgekehrt ist. Unterwegs nach Alpha Centauri werden die Chips sich wie Touristen verhalten – sie machen Bilder, treffen die Einheimischen vor Ort (Planeten? Kometen?) und betrachten die Landschaft (wie beispielsweise weiter entfernte Sterne).

Diese möglichen Forschungsergebnisse an sich dürften bereits eine ausreichende wissenschaftliche Rechtfertigung für die Durchführung des Projekts sein. Wir haben noch nie einen Stern oder eine Supernova aus dem interstellaren Raum beobachtet – wir schauen immer durch die Linse des Sonnensystems. Sobald die winzigen Reisenden Alpha Centauri erreicht haben, werden die Instrumente Messungen des Weltraums vornehmen und uns – wiederum zum allerersten Mal – detaillierte Einsichten in Sterne ermöglichen, die ganz anders als unser eigener sind. Sie könnten sogar neue Planeten und Monde finden.

Wir haben darüber spekuliert, auf Gravitationswellen zu surfen und dabei durch die Zeit zu reisen – was noch immer sehr viel Science Fiction ist. Zumindest aber segeln wir jetzt in einem Solarwind und interstellare Reisen sind in unsere Reichweite gerückt. Wir mögen noch nicht an dem Punkt angekommen sein, an dem interstellare Reisen für Menschen möglich sind, aber die Möglichkeit zu haben, dabei zuzusehen, wie das Reisen durch den interstellaren Raum aussieht, während wir dabei noch in der gemütlichen Umgebung unseres eigenen Zuhauses sind, ist sicherlich ein erster Schritt.

Dieser Artikel erschien zuerst auf “The Conversation” unter CC BY-ND 4.0. Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion.


Image „Space“ by Ronobald (CC0 Public Domain)


The Conversation

Monica Grady

ist Raumfahrtwissenschaftlerin und lehrt Raumfahrtwissenschaften an der Open University. Zudem leitet sie das Institut für Physik, vorher war sie Leiterin der Meteoritensammlung im Naturkundemuseum in London. Ihr Fachgebiet ist die Meteoritenforschung. Ein Asteroid (4731) wurde ihr zu Ehren mit dem Namen Monicagrady bedacht. 2012 wurde sie in den Order of the British Empire (CBE) berufen.


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