Forscher-Vision Hula-Hoop-Katapult soll Satelliten ins All schleudern

Mit einer ungewöhnlichen Technik wollen US-Forscher klassische Raketenstarts ersetzen: Mit einer Art Drehkatapult sollen Satelliten auf so hohe Geschwindigkeiten gebracht werden, dass sie eine Umlaufbahn erreichen.

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Wenn man Weltraumingenieure nur machen lässt, dann kommen sie auf die verrücktesten Ideen. Zum Beispiel wollen sie Lasten an einem extrem reißfesten Nanoseil ins All ziehen - in einem Weltraumfahrstuhl. Oder aber im Sonnenwind segeln, um ganz ohne Kraftstoff durch die Weiten des Alls zu reisen.

Eine Spur absurder erscheint die Idee amerikanischer Forscher, kleine Satelliten per Hula Hoop ins All katapultieren zu wollen. Aber Derek Tidman, ein pensionierter Physik-Professor der University of Maryland, meint es vollkommen Ernst mit seiner überdimensionalen Schleuder, die allerdings bislang nur als Konzept existiert.

Tidman treibt die Arbeiten in seiner Minifirma Advanced Launch Corp voran, einige Kollegen unterstützen ihn als Berater. Er selbst bezeichnet das Projekt als "Pensionärs-Hobby".

Warum Tidman an dem Satelliten-Katapult tüftelt, ist klar: Er will weg von den hohen Kosten herkömmlicher Raketenstarts. Die Beträge seien für bemannte Raumschiffe vielleicht akzeptabel, schrieb der Forscher bereits 2002 im Fachblatt "Journal of Propulsion and Power". Für kleinere Satelliten sei der Preis aber eine sehr hohe Hürde.

Ein sogenanntes Slingatron, eine spiralförmige Starteinrichtung, stelle eine Alternative dazu dar und könne bis zu einer Tonne Gewicht in eine Umlaufbahn schießen. Das Prinzip des Slingatrons stammt vom Hula-Hoop-Reifen. Der Reifen wird durch geschickte Hüftbewegungen zum Kreisen gebracht.

Wenn in dem hohlen Reifen eine Kugel steckt und die kreisende Bewegung des Reifens immer mehr beschleunigt wird, dann rast die Kugel immer schneller durch ihn hindurch. Auf die gleiche Weise sollen Satelliten auf kosmische Geschwindigkeiten gebracht werden, verspricht Tidman.

Kosmische Geschwindigkeit

Ein geschlossener Reifen eignet sich aber nicht wirklich als Katapult, weil ihm die Öffnung zum Einsetzen und Herauslassen von Objekten fehlt. Deshalb haben die Forscher die Form einer Spirale gewählt. Innen wird der zu beschleunigende Körper eingesetzt, nach einigen Runden in der Spirale verlässt er das Katapult tangential.

Die Spirale soll nicht um ihr Zentrum rotieren. Vielmehr soll eine Welle durch sie laufen, die von vielen kleinen rotierenden Bügeln erzeugt wird.

Die Spiralform bietet außerdem einen entscheidenden Vorteil: Der Satellit wird auch dann stets beschleunigt, wenn sich die Welle mit konstanter Drehgeschwindigkeit bewegt, weil sich der Radius der Kreisbewegung laufend erhöht. "Wir haben bereits einige Experimente in kleinem Maßstab durchgeführt", erklärte Tidman gegenüber SPIEGEL ONLINE. Außerdem habe man Experimente gemacht, um die wirkenden Reibungskräfte zu bestimmen.

"Die meisten Leute bei der Nasa kennen unsere letzten Fortschritte noch nicht", sagte Tidman, aber es gebe einige, die sich interessiert gezeigt hätten.

45-Kilometer-Spirale

Nach Berechnungen von Tidman und zwei Forschern am U.S. Army Research Laboratory Aberdeen könnte ein 1000-Kilogramm schwerer Körper mit 64 Zentimeter Durchmesser ins All geschleudert werden. Die Spirale des Slingatrons müsste 45 Kilometer lang sein und würde 10.500 Tonnen wiegen. Eine Tonne Ladung könnte damit auf 8 Kilometer pro Sekunde beschleunigt werden. Das würde für eine Umlaufbahn reichen, die dafür notwendige erste kosmische Geschwindigkeit beträgt 7,9 km/s.

Tidman hat aber nicht nur Satelliten im Kopf, die mit dem Slingatron abgeschossen werden sollen. "Es kann auch für militärische Zwecke genutzt werden, für physikalische Experimente oder langfristig zur Asteroiden-Abwehr." Vor allem Militärs könnten sich für das Drehkatapult interessieren, etwa um schwere Geschosse auf extreme Geschwindigkeiten zu beschleunigen.

Das Konzept des Slingatrons ist nach Tidmans Angaben etwa zehn Jahre alt. Im Jahr 2001 interessierte sich auch die Nasa dafür und finanzierte eine Studie zur Untersuchung alternativer Starttechniken, die am Army Research Laboratory in Aberdeen durchgeführt wurde.

Theoretisch hätte ein solcher Drehkatapult schon längst entwickelt werden können, erklärte Tidman. Doch es gebe vor allem Probleme mit den Werkstoffen. Er hofft, dass mit neuen Materialien der Durchbruch für das Slingatron möglich wird.



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