Irre Reise zum Sternsystem Alpha Centauri Vollbremsung im Universum

Wer eine Forschungssonde zum nächsten Sternsystem schicken will, muss sie unvorstellbar beschleunigen - und vor Ort wieder abbremsen. Zwei Tüftler aus Deutschland wollen nun eine Lösung gefunden haben.

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Wenig Zeit? Am Textende gibt's eine Zusammenfassung.


Man kann es sich einfach machen. Man kann sagen, dass der Plan für diese Reise einfach nur irre ist. Dass man sich nicht weiter damit befassen braucht. Denn im Ernst: eine Reise zu einem anderen Stern, in nur 20 Jahren? Das kann einfach nicht funktionieren!

Oder vielleicht doch? Das Projekt "Breakthrough Starshot" schlägt genau das vor: Mächtige Laser sollen ein Sonnensegel mit einer daran befestigten Mini-Sonde so stark beschleunigen, dass diese ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit erreicht. Innerhalb von 20 Jahren könnte das Ding auf diese Weise unser Nachbar-Sternsystem Alpha Centauri erreichen. Ein bisschen platt gesprochen funktioniert der Antrieb so, wie wenn man mit Wucht in ein Taschentuch niest - und dieses anschließend zur anderen Seite des Zimmers fliegt.

Strahlung als Bremse

Zu denen, die die Sache ernst nehmen, gehören René Heller und Michael Hippke. Heller arbeitet am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, Hippke ist ein unabhängiger Wissenschaftler ohne Anbindung an ein Institut, ein "gentleman scientist", wie er auf seiner privaten Webseite schreibt. Und beide haben sich mit einem Problem beschäftigt, das unweigerlich auftritt, wenn man die Idee von der interstellaren Reise weiterdenkt.

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Schon die Beschleunigung der Sonde dürfte - gelinde gesprochen - schwierig sein. Doch sie zu bremsen, das wäre wohl sogar noch komplizierter. Gelingt es nicht, macht wiederum die Reise Richtung Alpha Centauri keinen Sinn. Denn bevor man dort etwas erforscht hat oder eine Botschaft abgeliefert hat oder was auch immer, wäre man schon - wusch! - wieder vorbeigezischt. Die ganze Mühe wäre umsonst gewesen.

Im Fachmagazin "Astrophysical Journal Letters" stellen Heller und Hippke deswegen nun einen Bremsmechanismus für eine Mini-Sonde vor. Er ist das Ergebnis von Computersimulationen. Die Grundidee: Die Strahlung der Sterne im Alpha-Centauri-System soll das Gefährt gezielt entschleunigen. Dafür wiederum muss das Sonnensegel der Sonde richtig ausgerichtet sein.

Extrem groß, extrem leicht

Ach ja, das Sonnensegel. Das Exemplar, mit dem die beiden Forscher ihre Rechnungen gemacht haben, ist groß. Sehr groß. 100.000 Quadratmeter müsste es messen, das wäre zum Beispiel ein Quadrat mit gut 316 Metern Seitenlänge. Gleichzeitig dürfte es noch nicht einmal 100 Gramm wiegen. Es wäre also nicht nur, wie erwähnt sehr, sehr groß, sondern eben auch noch sehr, sehr dünn.

"Das Segel könnte aus Graphen bestehen, einer extrem dünnen und leichten, aber megareißfesten Kohlenstofffolie", schlägt Heller vor. Ob das wirklich praktikabel ist? Ob sich die wissenschaftliche Nutzlast so miniaturisieren lässt, dass sie nur ein paar Gramm wiegt? Ob das Raumsegel eigenständig navigieren kann? Ob es irgendwie schafft, die Energie der Sterneneinstrahlung zu ernten?

Um den Rest des Arguments zu verstehen, nehmen wir all das einfach mal an. Der weitere Gedanke lautet nun wie folgt: Je näher die Sonde Alpha Centauri kommt, desto mehr Strahlung der von den Sternen dort ausgesendeten Strahlung landet im Segel. Und wenn das richtig steht, kann der Mini-Flugkörper so abgebremst werden. Vergleichen könnte man das mit Gegenwind bei einem Segeltörn.

Wenn die - hypothetische - Sonde mit einer Geschwindigkeit von 13.800 Kilometern pro Sekunde unterwegs ist, also 4,6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit, müsste sie sich der Rechnung zufolge dem Stern bis auf etwa vier Millionen Kilometer nähern, um abgebremst zu werden. Selbst wenn man sich unter dieser Zahl wenig vorstellen kann, lässt sich sagen: Das ist ziemlich nah dran! Dass das ein Problem sein könnte, dazu später mehr.

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Kurs Alpha Centauri: Geht's hier zum nächsten Stern?

80 Jahre Verspätung

Zunächst weiter mit den positiven Aspekten: Der Himmelskörper zieht die Sonde mit seiner Schwerkraft an. Und dieser Effekt, sagen Heller und Hippke, ließe sich nutzen, um sie auf ihrer Bahn abzulenken. Swing-by-Manöver heißt sowas im Raumfahrtsprech - und für Forschungssonden im Sonnensystem ist das nichts Besonderes.

"Mit diesen Bahnparametern wäre die Sonde knapp 100 Jahre unterwegs", sagt Hippke, "ungefähr doppelt so lange wie die Voyager-Sonden, die seit den 1970er Jahren unterwegs sind und noch immer funktionieren." Das klingt doch schon mal ganz gut - wenn man die Argumentation der beiden teilt.

Ohne Frage ist das Sternsystem in unserer Nachbarschaft ein spannendes Ziel. Zwei Sterne namens Alpha Centauri A und B umrunden sich in 4,3 Lichtjahren Entfernung von der Erde auf einer sehr engen Bahn. Ein Dritter namens Proxima Centauri ist sogar nur 4,2 Lichtjahre entfernt. Und der fasziniert Himmelsforscher seit dem vergangenen Jahr besonders - seitdem ist nämlich klar, dass der Stern von einem potenziell lebensfreundlichen Exoplaneten begleitet wird, auf dem womöglich gar ein Ozean schwappt.

Alpha Centarui? Ganz rechts im Bild. Und nein, das ist nicht maßstabsgetreu.
UCSB Experimental Cosmology Group

Alpha Centarui? Ganz rechts im Bild. Und nein, das ist nicht maßstabsgetreu.

Von Alpha Centauri A und B bis zu Proxima Centauri bräuchte Hellers und Hippkes Sonde noch einmal 46 Jahre - rund 140 Jahre nach dem Start von der Erde wäre sie also da. Und das wäre, fragt man den Astronom Avi Loeb von der Harvard University nach seiner Meinung zu dem Konzept, schon mal eines der Probleme.

Sonde in Gefahr

Loeb sitzt im Aufsichtsgremium von "Breakthrough Starshot", hat also ein Faible für das verrückte Projekt. Der Aufsatz der beiden Deutschen zur möglichen Bremstechnik sei "gut geschrieben", die zugrundeliegende Idee sei "wissenschaftlich machbar" und "sehr interessant", schreibt er in einer Mail an SPIEGEL ONLINE. Doch dann hat er auch ein paar Kritikpunkte: Das in der Simulation eingesetzte Segel sei so extrem dünn, dass man ernsthaft zweifeln müsse, ob es trotzdem stabil und reflektierend sein könne.

Ähnlich sieht das auch ein anderer Experte, der Astrophysiker Bruce Draine von der Princeton University. Bisher wisse niemand, wie man ein solches Segel fertigen könnte, sagt er. Wenn es gelänge, wäre es ein "fantastisches Werkzeug", so Draine. Wenn.

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Voller Schub: Antriebstechniken für Raumschiffe

Ein Problem gäbe es, wenn man sich dem Stern so stark annähert, wie Heller und Hipke es vorschlagen, sagt sein Kollege Loeb: "Vergleichbar mit der mythischen Geschichte von Ikarus, der sich traute, zu nah an der Sonne zu fliegen". Vier Millionen Kilometer waren ja die Distanz, die beide vorschlagen. Loeb plagt nun die Angst, dass die Sonde so nah beim Stern durch die Strahlung komplett zerstört wird.

Und dann ist da noch eine weitere Sache: Das Projekt "Breakthrough Starshot" will Alpha Centauri binnen 20 Jahren erreichen. Das ist, wenn alles glatt geht, für die meisten Leute eine überschaubare Zeit. Das von den beiden Deutschen vorgeschlagene Gefährt müsste allerdings deutlich langsamer unterwegs sein - damit das Abbremsen überhaupt klappt.

Loeb mag die Idee nicht so recht: "Wenn man die Reisezeit über die Lebensspanne eines Menschen ausdehnt, wie in dem Aufsatz vorgeschlagen wird, ist es nicht mehr so spannend für die Leute, die mitmachen."

Weil sie das Ergebnis der irren Reise nicht mehr erleben würden.

Zusammengefasst: Das Projekt "Breakthrough Starshot" will eine Mini-Sonde zu unserem Nachbar-Sternsystem Alpha Centauri schicken - und zwar mit bisher ungekannter Geschwindigkeit. Zwei Deutsche haben nun mit Computersimulationen einen Plan entwickelt, wie sich das Gefährt dort bremsen ließe. Die Strahlung der Sterne im Alpha-Centauri-System soll die Sonde gezielt entschleunigen, so ihre Idee. Experten finden das grundsätzlich plausibel, verweisen aber darauf, dass das nötige Sonnensegel zumindest mit heutiger Technik nicht gebaut werden kann.

Hinweis: Der Abstand von Alpha Centauri A und B bis zur Erde beträgt rund 4,3 Lichtjahre - die ursprüngliche Angabe im Text war 4,6. Wir haben die Zahl korrigiert und bitten um Entschuldigung.



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