Göttinger Astrophysiker

Das Mini-Raumschiff und die Vollbremsung im Weltall

Interstellare Reise: Ziel des Starshot-Projekts ist die Entwicklung eines winzigen Raumschiffs, das zum Sternsystem Alpha Centauri fliegen und dort auch den erdähnlichen Planeten Proxima Centauri b passieren soll. Foto: Planetary Habitability Laboratory der University of Puerto Rico/nh

Göttingen. Ein Mini-Raumschiff soll irgendwann zu einem erdähnlichen Planeten fliegen. Göttinger Astrophysiker sind begeistert von der Idee und denken über Details des Fluges nach.

Alpha Centauri heißt das Ziel des russischen Milliardärs Juri Milner. Bislang ist die Reise dorthin nur Science Fiction, denn das Sternsystem ist 4,2 Lichtjahre entfernt. 100 Millionen US-Dollar will Milner in die Breakthrough-Starshot-Initiative investieren, um seine Vision technisch möglich zu machen. Schaffen soll die Reise ein nur wenige Gramm schweres Raumschiff, das – dank Laserstrahl-Antrieb – auf 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann.

Strahlung nutzen

Eine Frage des Projekts fasziniert René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen und seinen Kollege Michael Hippke: Wie kann dieses Geschoss nach 20 Jahren Flug durchs All abgebremst werden? Die beiden Astrophysiker wollen dazu Strahlung und Schwerkraft der Sterne nutzen. Dann ließe sich das Nanoraumschiff sogar zum Begleitstern Proxima Centauri und dessen erdähnlichem Planeten Proxima b umlenken, sind beide überzeugt.

Laserstrahl-Antrieb

Im Gegensatz zu gängigen Raketen- und Raumschiffantrieben, die Treibstoff verbrennen, oder dem Ionenantrieb von Sonden und Satelliten geht das Starshot-Projekt einen neuen Weg: Viele, nur wenige Gramm wiegende und mit einem leichten Sonnensegel ausgestattete Sonden werden zunächst konventionell in eine große Höhe gebracht und dann mit einem riesigen leistungsstarken Laserstrahl von der Erde aus angestrahlt. Der Lichtdruck beschleunigt die Nanoschiffe in wenigen Minuten bis auf 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Rasende Sonde

Eine derart schnelle Sonde legt eine Strecke wie die zwischen Erde und Mond in nur sechs Sekunden zurück. Sie wäre also in kurzer Zeit an den Sternen und Planeten im Alpha-Centauri-System vorbeigerast.

Die Lösung von Heller und Hippke lautet: Das Sondensegel muss bei seiner Ankunft so ausgerichtet sein, dass die ihm entgegenkommende Strahlung der Sterne im Alpha-Centauri-System das Gefährt maximal abbremst. Dabei gehen die beiden Astrophysiker von einer weniger als 100 Gramm schweren Raumsonde aus, die mit einem 100 000 Quadratmeter großen Segel ausgestattet ist.

Winziges Raumschiff

Nähere sich das winzige Raumschiff Alpha Centauri bis auf etwa vier Millionen Kilometer, so dürfe es mit einer maximalen Geschwindigkeit von 13 800 Kilometern pro Sekunde ankommen – mit höheren Geschwindigkeiten würde die Sonde am Stern vorbeirasen, rechnen die Forscher vor.

Gleichzeitig zieht der Stern die Sonde mit seiner Schwerkraft an. Dieser Effekt ließe sich nutzen, um sie auf ihrer Bahn abzulenken. „Mit diesen Bahnparametern wäre die Sonde knapp 100 Jahre unterwegs“, sagt Michael Hippke.

Umlaufbahn

Theoretisch könnte das Nanoschiff in eine Umlaufbahn um Alpha-Centauri einschwenken und eventuell dessen Planeten erkunden. Heller und Hippke denken aber weiter. Hierzu muss man wissen, dass Alpha Centauri ein Dreifachsternsystem ist. Durch Neuausrichtung des Segels wollen sie die Sonde ablenken, damit diese schon nach wenigen Tagen Alpha Centauri B erreicht und von dort zu Proxima Centauri geschleudert wird. Hier würde sie nach weiteren 46 Jahren ankommen – also 140 Jahre nach dem Start von der Erde.

Um ihren Lösungsansatz einzubringen, knüpfen die beiden Astronomen bereits Kontakte. „Zusammen mit den Wissenschaftlern und Strategen von Breakthrough Starshot überlegen wir, ob unsere neue Idee Einfluss auf Starshot oder eine Folgemission haben könnte.“

Erdähnlicher Planet

Proxima Centauri sorgte im August 2016 für Aufsehen, weil Astronomen der Europäischen Südsternwarte (ESO) einen Exoplaneten entdeckt hatten, der in etwa so massereich wie die Erde ist und den Stern in der bewohnbaren Zone umkreist. Damit ist es theoretisch möglich, dass auf ihm flüssiges Wasser existiert, eine wichtige Voraussetzung für Leben.

„Dieser Fund hat uns zusätzlich animiert, über mögliche Flugbahnen zu diesem Stern mit einer anschließenden Parkbahn um seinen Planeten nachzudenken“, sagt René Heller. (zsh)

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