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INTERSTELLARE RAUMFAHRT
Wie bremst man Sonden im All?
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Frankfurt
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22. November 2017

Ingenieure halten es für möglich, winzige Sonden mithilfe von starken Lasern auf so hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen, dass sich der sonnennächste Stern innerhalb von einigen Jahrzehnten erreichen lassen würde. Doch wie bremst man Sonden dann wieder ab? Für relativ langsame Sonden könnten sich magnetische Segel eignen.

Proxima Centauri b

So könnte es auf dem Planeten Proxima Centauri b aussehen. Eine Sonde dorthin zu schicken und auch wieder abzubremsen, ist eine Herausforderung. Bild: ESO / M. Kornmesser  [Großansicht]

Lange war die Vorstellung, unbemannte Raumsonden durch die Weiten des interstellaren Raumes zu fremden Sternen zu schicken, reine Utopie. Seit Neuestem wird jedoch etwa im Rahmen der "Breakthrough Starshot Initiative" an Konzepten gearbeitet, miniaturisierte Raumsonden mittels starker Laser zu beschleunigen. Noch schwieriger wäre es, interstellare Raumsonden darüber hinaus auch wieder abzubremsen, da man sie aus Gewichtsgründen nicht mit Bremsaggregaten ausstatten kann.

Nach Prof. Claudius Gros vom Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität Frankfurt wäre es dagegen möglich, zumindest vergleichsweise langsame Raumsonden mit Hilfe magnetischer Segel wieder abzubremsen. "Langsam würde in diesem Fall eine Reisegeschwindigkeit von 1000 Kilometern pro Sekunde bedeuten, was zwar nur 0,3 Prozent der Lichtgeschwindigkeit ist, dafür aber etwa fünfzigmal schneller als die Voyager-Raumsonden", erläutert Gros.

Um die Bewegungsenergie der Raumsonde auf das interstellare Gas zu übertragen, ist nach den Berechnungen von Gros ein magnetisches Segel notwendig, das aus einer großen supraleitenden Schlaufe mit einem Durchmesser von gut 50 Kilometern besteht. In dieser Schlaufe wird verlustfrei ein Strom induziert, der seinerseits ein starkes Magnetfeld erzeugt. Der ionisierte Wasserstoff des interstellaren Mediums wird in der Folge vom Magnetfeld der Sonde reflektiert, wodurch diese nach und nach abgebremst wird.

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Das funktioniert, wie Gros zeigen konnte, trotz der extrem niedrigen Teilchendichte des interstellaren Raums (0,005 bis 0,1 Teilchen pro Kubikzentimeter). Die Arbeiten von Gros zeigen zudem, dass Magnetsegel "langsame" Raumsonden mit einer Masse von bis zu 1500 Kilogramm abbremsen können. Für die Reise wären allerdings historische Zeiträume notwendig. Die sieben bekannten Planeten des Trappist-1 Systems könnten so in etwa 12.000 Jahren erreicht werden.

Interessant ist auf der anderen Seite, dass für den Start der gleiche Laser geeignet wäre, mit dem sich nach bisherigen Planungen auch wenige Gramm schwere Raumsonden fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und nach Alpha-Centauri schicken ließen.

Missionen zu fremden Sternen, die Jahrtausende benötigen, kommen nicht für wissenschaftliche Erkundungsmissionen infrage. Anders sieht es dagegen aus, wenn die Reisedauer keine Rolle spielt. Ein Beispiel hierfür sind Missionen, die dem irdischen Leben alternative Entwicklungsmöglichkeiten eröffnen. Solche Missionen, wie sie 2016 von Gros unter dem Namen "Genesis Projekt" vorgeschlagen wurden, würden einzelliges Leben mit sich führen, entweder als tiefgekühlte Sporen oder kodiert in einem miniaturisierten Gen-Labor. Für eine Genesis Sonde ist nicht der Zeitpunkt der Ankunft wichtig, sondern die Möglichkeit abzubremsen und schlussendlich in eine Umlaufbahn um den Zielplaneten einzuschwenken.

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siehe auch
Breakthrough-Starshot: Abbremsen im Alpha-Centauri-System - 6. Februar 2017
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