Seit geraumer Zeit forschen die NASA und andere Organisationen an sogenannten Sonnensegeln. Sie ermöglichen es Raumschiffen, die kinetische Energie auftreffender Photonen zum vorankommen zu nutzen. Dieses Schema bringt zahlreiche Vorteile mit sich, allerdings gibt es durchaus noch Potenzial, die Technologie weiter auszubauen. Ein neues Konzept soll ebendies tun.

NASA wählt neuartiges Photonensegel aus

Die Erforschung neuer Antriebsmethoden für Raumschiffe ist unerlässlich. Immerhin würde es uns unter Verwendung konventioneller Methoden zwischen 19.000 und 81.000 Jahre kosten, auch nur Proxima Centauri, den uns nächstgelegenen Stern, zu erreichen. Ein bimodal-nuklearer Antrieb kann diese Zeit verkürzen. Anstelle der üblichen 260 könnte man mit seiner Hilfe binnen gerade mal 45 Tagen zum Mars fliegen, sind sich Forschende sicher.

Noch schneller könnte es mit einer Abwandlung eines Photonensegels funktionieren, die jüngst ein Team der University of California (UCLA) präsentiert. Vorgestellt durch Artur Dovoyan, Assistenzprofessor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der UCLA, ist das Konzept einer von vierzehn Vorschlägen, die durch das NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programm in dessen Auswahl für das Jahr 2023 aufgenommen wurden.

Das Konzept sieht einen sogenannten Pellet-Beam vor, der ein ein-Tonnen-Raumschiff in weniger als 20 Jahren an den Rand des Sonnensystems beschleunigen könnte, erklärt Dayovan. Der „Pellet-Beam Propulsion for Breakthrough Space Exploration“ (Pellet-Strahl-Antrieb für bahnbrechende Weltraumforschung) baut auf den jüngsten Arbeiten zum gerichteten Energieantrieb (DEP) und zur Lichtsegeltechnologie auf, um eine solare Gravitationslinse zu realisieren.

Konzept könnte Grenzen überwinden

„In unserem Fall besteht der Strahl, der das Raumfahrzeug antreibt, aus winzigen Pellets, weshalb wir ihn Pelletstrahl nennen“, zitiert Universe Today den Wissenschaftler. „Jedes Pellet wird durch Laserablation auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt, und dann übertragen die Pellets ihren Schwung, um das Raumfahrzeug voranzutreiben. Im Gegensatz zu einem Laserstrahl würden die Pellets nicht so schnell divergieren.

Das ermögliche es, weit schwerere Raumschiffe zu beschleunigen als mittels bisheriger Lichtsegel. „Da die Pellets viel schwerer sind als Photonen, tragen sie mehr Schwung und können eine größere Kraft auf ein Raumfahrzeug übertragen.“

Das von Prof. Davoyan und seinen Kollegen vorgeschlagene Pellet-Beam-Konzept zielt darauf ab, die Grenzen des Laserstrahl-Antriebs zu überwinden, der exorbitant hohe Laserleistungen erfordert und die Masse des Raumfahrzeugs einschränkt.

Weitere Forschung erforderlich

Das Pellet-Beam-Konzept sieht vor, kleine Pellets mit Hilfe eines Laserstrahls auf hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen und sie dann als Antrieb für das Raumfahrzeug zu verwenden. Dieser Ansatz würde die Verwendung von viel geringeren Laserleistungen ermöglichen und wäre nicht durch die Einschränkungen der Laserdivergenz bei großen Entfernungen eingeschränkt.

Es ist erwähnenswert, dass sich die vorgeschlagene Methode noch in einem frühen Entwicklungsstadium befindet und weitere Forschung erforderlich ist, um ihre Durchführbarkeit zu bestimmen. Aber es ist eine vielversprechende Idee, die möglicherweise zu neuen Durchbrüchen in der Weltraumforschung führen könnte.

Quellen: NASA; Universe Today

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