Die Geschwindigkeit eines Raumfahrzeugs ist entscheidend für die Dauer von Reisen im Weltraum. Die Raumfähre der NASA erreichte eine Orbitalgeschwindigkeit von etwa 28.000 Kilometern pro Stunde. Mit dieser Geschwindigkeit konnte sie die Erde etwa alle 90 Minuten umkreisen und ermöglichte der Besatzung, alle 45 Minuten einen Sonnenaufgang oder -untergang zu erleben. Diese Geschwindigkeit ist auf menschlicher Ebene beeindruckend, wird jedoch im Vergleich zu den Entfernungen zwischen den Sternen nahezu unbedeutend.
Die Distanz zu Alpha Centauri
Das nächste Mitglied des Alpha-Centauri-Systems, Proxima Centauri, ist etwa 4,24 Lichtjahre entfernt. Ein Raumfahrzeug, das mit der Orbitalgeschwindigkeit der Raumfähre in einer geraden Linie fliegen würde, bräuchte etwa 164.000 Jahre, um diese Distanz zurückzulegen. Berücksichtigt man die etwas größere Entfernung zu den hellen Sternen Alpha Centauri A und B, erhöht sich die Reisezeit auf etwa 168.000 Jahre. Diese Zahlen verdeutlichen die immense Herausforderung interstellarer Raumfahrt mit herkömmlichen Antriebstechnologien.
Die Raumfähre war nicht für interstellare Reisen ausgelegt. Ihre Haupttriebwerke wurden während des Aufstiegs mit Treibstoff aus dem externen Tank betrieben, der vor dem Erreichen der Umlaufbahn abgeworfen wurde. Die kleineren Orbitalmanövertriebwerke konnten die Umlaufbahn anpassen und die Rückreise einleiten, aber das Fahrzeug hatte weder den Antrieb noch die Lebensdauer für eine interstellare Mission.
Breakthrough Starshot: Ein neuer Ansatz
Das Projekt Breakthrough Starshot schlägt einen radikal anderen Ansatz vor. Statt eines großen Raumfahrzeugs soll ein nur wenige Gramm schwerer Chip, der mit einem etwa einen Meter großen reflektierenden Segel ausgestattet ist, mit einem leistungsstarken Laserbeschleunigungssystem von der Erde aus auf etwa ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Diese Geschwindigkeit würde die Reisezeit zu Alpha Centauri auf etwas mehr als 20 Jahre reduzieren.
Der Chip, auch StarChip genannt, würde Kameras, Sensoren, Prozessoren, eine Energieversorgung, Navigationsausrüstung und ein Kommunikationssystem enthalten. Das Segel wäre extrem dünn und hochreflektierend. Das gesamte Fahrzeug würde nur wenige Gramm wiegen. Diese geringe Masse ermöglicht eine effizientere Beschleunigung, da keine Treibstofftanks oder Triebwerke mitgeführt werden müssen.
Die Beschleunigung würde durch einen bodengestützten Laserarray erfolgen, der kohärentes Licht auf das Segel richtet. Photonen haben keine Ruhemasse, aber sie übertragen Impuls, der beim Reflektieren Druck erzeugt. Ein gigawattstarker Laser könnte das Segel innerhalb von Minuten auf die gewünschte Geschwindigkeit beschleunigen. Die geplante Reisegeschwindigkeit beträgt etwa 60.000 Kilometer pro Sekunde, was etwa 7.700 Mal der Orbitalgeschwindigkeit der Raumfähre entspricht.
Die Beschleunigung wäre kurz, intensiv und ausschließlich für Roboter geeignet. Die Nanosonden würden Kräfte erfahren, die tausendfach höher sind als die Erdbeschleunigung. Ein menschlicher Körper könnte dies nicht überstehen. Die elektronischen und optischen Komponenten des Chips müssten jedoch so konstruiert sein, dass sie diesen Belastungen standhalten.
Breakthrough Starshot ist kein Plan, Menschen zu einem anderen Stern zu bringen. Es handelt sich vielmehr um einen Vorschlag, zahlreiche winzige autonome Sonden auf Hochgeschwindigkeitsvorbeiflügen zu schicken. Die Reisezeit von 20 Jahren ist im Vergleich zu einer menschlichen Lebensspanne kurz, aber die technischen Herausforderungen sind enorm. Die benötigte Energie und Präzision, um auch nur 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, liegen weit über den derzeitigen Möglichkeiten.
- Quelle: Space Daily