Sonnensegeln im All vor der ersten Erprobung
Hamburg (dpa) - Eine alte Vision der Raumfahrtpioniere könnte schon Ende dieses Jahres Wirklichkeit werden. Dann soll erstmals ein von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeltes Sonnensegel als neuartiger treibstoffloser Antrieb im All erprobt werden.
Bereits im Dezember vergangenen Jahres ist das 20 mal 20 Meter große Segel in Köln unter simulierten Bedingungen erfolgreich entfaltet worden. Zur Zeit wird über ein russisches Angebot verhandelt, bei dem Transport von Segel und Nutzlast wie zum Beispiel Kleinst-Satelliten in den erdnahen Raum eine modifizierte russische SS-18-Rakete einzusetzen.
Die Idee des Sonnensegelns im Weltraum ist an sich relativ alt. Das Prinzip wurde bereits von dem russischen Raumfahrtpionier Konstantin Ziolkowski sowie von dem deutschen Raumfahrttheoretiker Hermann Oberth in den 1920er Jahren vorgeschlagen. Dabei geht es darum, den Druck der Sonnenstrahlung als Antrieb auszunutzen - etwa in der Art, wie ein Boot vor dem Wind segelt. Allerdings ist dafür eine extreme Leichtbauweise erforderlich.
Bei dem in Zusammenarbeit mit der Braunschweiger Partner Invent GmbH geplanten Einsatz werden Segel bis zur Größe von 1 600 Quadratmetern sowie Masten an Bord der Trägerrakete verstaut. Das Segelsystem einschließlich Entfaltungsmechanismus hat ein Gewicht von weniger als 35 Kilogramm. Diese Vorgaben wurden allerdings im Hinblick auf eine künftige Mitfluggelegenheit («Piggy-Back») auf der Europa-Rakete Ariane 5 gewählt.
Bei dem Erstflug im Orbit Ende diesen Jahres oder Anfang 2001 kommt es vor allem auf das Entfaltungsmanöver an, das bisher erst auf der Erde simuliert wurde und nun im Weltraum unter den tatsächlichen Bedingungen erprobt werden soll. Das Experiment wird möglicherweise nur einige Stunden dauern. Nach der derzeitigen Planung ist der nächste Start 2001 bereits für eine kommerzielle Satellitenmission mit einem Jahr Dauer vorgesehen. Während dieser Probezeit soll entschieden werden, ob weitere Satelliten in den Erdumlauf gebracht und zu einem Kommunikationssystem vernetzt werden können.
Nach Mitteilung des Abteilungsleiters Systemanalyse beim Technologiezentrum der ESA in den Niederlanden, Dieter Kassing, ergibt sich mit dem Angebot der russischen SS-18-Rakete als Träger eine sehr kostengünstige Möglichkeit des Transports in den Orbit. Die umgebaute ballistische Militärrakete ist schon für den Einsatz am Jahresende technisch gerüstet, während die Ariane 5 erst für die späteren Projekte verfügbar wäre.
Nach Verwendung des Sonnenseglers im Erdorbit könnten künftige Ziele in den nächsten Jahren auch der sonnennächste Planet Merkur oder die zwischen Mars und Jupiter angesiedelten Asteroiden sein. Die Segler könnten außerdem in eine Umlaufbahn um die Sonnenpole gelangen, um eine kontinuierliche Beobachtung des Zentralgestirns aus relativer Nähe zu ermöglichen. Schließlich wird bei der US- Weltraumbehörde NASA sogar daran gedacht, in ferner Zukunft mit Sonnenseglern bei sehr hohen Geschwindigkeiten unser Sonnensystem zu verlassen, um in den interstellaren Raum vorzustoßen.
Oje.
ESA von allen guten Göttern und von Frau Dr. Popp verlassen:
R A U M F A H R T F O R S C H U N G
Mit Science-Fiction-Technologie ins All
Autoren von Zukunftsromanen haben eine blühende Phantasie, manchmal aber auch viel technisches Wissen. Das will die Europäische Weltraum-Organisation (Esa) nutzen. Sie hat ein schweizerisches Museum beauftragt, in Science-Fiction-Literatur nach verwertbaren Technologien zu suchen.
Yverdon - Das Maison d'Ailleurs (Haus von Anderswo) im schweizerischen Yverdon-les-Bains verfügt über eine Bibliothek mit 40.000 Science-Fiction-Titeln in über 40 Sprachen. Museumskonservator Patrick Gyger, der das Esa-Projekt "Innovative Technologien aus der Science-Fiction für Anwendungen im Weltraum" leitet, bezieht in seine Überlegungen aber auch Comics und SF-Filme wie "Raumschiff Enterprise" ein.
© DPA
Kann die USS-Enterprise verwertbare Technologien für die Raumfahrt liefern?
Zu den Science-Fiction-Büchern mit einem klaren Bezug zur Wirklichkeit zählt Gyger unter anderem die Mars-Trilogie von Kim Stanley Robinson. Darin wird beschrieben, wie sich die für den Menschen extrem feindlichen Lebensbedingungen auf dem Roten Planeten "menschenfreundlicher" verändern ließen. Ein weiteres Beispiel Gygers ist das 1996 veröffentlichte Buch "Voyage" von Stephen Baxter, in dem dieser eine Nasa-Mission zum Mars erfindet, bei der die Wissenschaftler, um Treibstoff zu sparen, die Schwerkraft der Venus für den Antrieb nutzen.
Dass es sich bei dem Projekt in Yverdon-les-Bains keineswegs um eine reine Beschäftigungstherapie für SF-Freaks handelt, zeigt ein Blick in die Vergangenheit. So tauchte 1945 bereits eine bemannte Raumstation in einem Science-Fiction-Roman auf, lange bevor Wissenschaftler in den USA und in der Sowjetunion auch nur im Entferntesten an Daueraufenthalte im All denken konnten. In der Forschung befasst man sich heute erstmals ernsthaft mit dem "Teleportieren", der Übertragung von Materie an einen anderen Ort, im Raumschiff Enterprise schlicht "beamen" genannt. Schließlich war auch das Klonen von Lebewesen für die Freunde der Science-Fiction-Literatur schon lange vor der Geburt von Klon-Schaf Dolly ein Begriff.
Gyger ist als Science-Fiction-Kenner überzeugt, dass sich vor allem auch in der neueren SF-Literatur weitere interessante Technologie-Ansätze finden lassen. "Wir sammeln erst einmal alle möglichen Vorschläge", berichtet Gyger. "Diese werden dann einem Experten-Team vorgelegt werden, das technologisch etwas versierter ist." Ende dieses Jahres soll ein Bericht für die Esa entstehen, in dem alle Erfolg versprechenden Ideen nach Kategorien wie "Weltraum-Transport", "Antrieb" oder "Erdbeobachtung" sortiert und genau beschrieben werden. Was davon letztendlich brauchbar ist, wird schließlich von den Esa-Forschern in Machbarkeitsstudien getestet.
Teuer ist die literarische Ideensuche für die Esa jedenfalls nicht. Laut Gyger kostet das Projekt die in Paris beheimatete Organisation und ihre 15 Mitgliedsländern nur "einige zehntausend Schweizer Franken". Das Museum in Yverdon-les-Bains ist das einzige seiner Art in Europa, eine weitere Sammlung hat ein Verleger in Hollywood.
Sowas nennt sich Brainstorming und ist dann und wann recht produktiv. Da die Science-Fiction-Autoren ihre Ideen aber von den Wissenschaftlern (z.B. von Ziolkowski) haben wäre es besser zunächst bei denen zu suchen. Da bräuchte man nicht umständlich Sinnvolles von Unsinnigem trennen und hätte die Ideen samt naturwissenschaftlicher Basis gleich aus erster Hand.
Die Zusammenarbeit von Wissenschaftlerm, Technikern und Science-Fiction-Autoren ist darüber hinaus nicht neu. Autoren wie Arthure C.Clarke oder Ben Bova gehen in Raumfahrtbehörden seit Jahren ein und aus. Grundsätzlich begrüße ich die Idee, weil sie ein bißchen Wind in die verstaubte technologie bringen könnte. Selbst wenn sie zu keinen konkreten ergebnissen führt (was zu erwarten ist) könnten die Visionen der Autoren die Motivation der Forscher und Entwickler sowie (was noch viel wichtiger wäre)die Populartität der Raumfahrt erhöhen.
Um hier ein wenig Leben in die Bude zu bringen, stelle ich mal eine Idee für einen ziemlich brachialen Raketenmotor in den Raum, die mir in den Kopf schoß, als ich mal wieder einen Bericht über das Reaktorunglück in Tschernobyl las. Damals hat man den Reaktorkern trockengefahren und, nachdem er sich so richtig schön aufgeheizt hatte, Kühlwasser draufgegossen. Die heftige Dampfexplosion und die darauffolgende noch heftigere Knallgasexplosion waren wirklich beeindruckend.
Nun meine Idee: Ich setze in die brennkammer eines Raketentriebwerks einen Reaktorkern aus extrem stabilen und Hitzebeständigen Material. Vor dem Start ziehe ich die Moderatoren heraus und warte bis sich das Ding zur Weißglut aufheizt. Dann pumpe ich gewöhnliches Wasser in die Kammer, welches dort explosionsartig verdampft und dissoziiert. Beim Durchtritt durch die Düse sorge ich dafür, daß das entstandene Knallgas verbrennt um das letzte an Schub herauszuholen.
Der Vorteil dieses Triebwerks besteht darin, daß seine leistung nur vom Material und der Leistung des Kernreaktors begrenzt wird, welche um größenordnungen höher ist, als die von chemischen Treibstoffen. Zudem wird als Treibmittel gewöhnliches Wasser eingesetzt, welches bei bedarf an einem Kometen aufgetankt werden kann. Da kernbrennstäbe auch eine Weile halten kann man mit einem solchen Triebwerk nicht nur den Erdorbit, sondern auch andere Planeten in vertretbarer Zeit erreichen.
Ich will allerdings auch nicht verschweigen, daß das Ding auch Nachteile hat. Erstens ist die Steuerung ziemlich träge, weshalb man es nicht einfach an- und abschalten kann, wie ein chemisches Triebwerk und zweitens gibt es eine große Sauerei, wenn der Start in die Hose geht.
Richtig sinnvoll wird es dann, wenn man das Teil nicht vom Erdboden aus startet, sondern im All zusammenbaut und als Transportsystem für große Massen auf Langstreckenflügen einsetzt (z.B. für eine bemannte Marsmission).
Aus Mangel an technischem Verständnis bin ich gezwungen, die Frage zu stellen:
Wo ist der Unterschied zu einem gewöhnlichen Kernantrieb?
Der Unterschied besteht darin, daß bei üblichen Kernantrieben der Umweg über die elektrische Energie genommen wird. Der Grund ist einfach: Mit elektrischer Energie kann man Materie auf nahezu beliebige geschwindigkeit beschleunigen. Vom energetischen Standpunkt ist der Wirkungsgrad dieses Verfahrens katastrophal, aber was die Impulsausbeute anbelangt (und darum geht es in der Raufahrt) ist es ideal. Ich gedenke diesen Umweg nicht zu gehen und nehme dabei in Kauf, daß ich sehr viel Treibstoff verbrauche. Durch die Möglichkeit, diesen Treibstoff im All wieder aufzutanken, wird dieser Nachteil aber kompensiert.
Natürlich bin ich nicht als erster auf diese Idee gekommen. Bereits in den 60er Jahren hat man in den USA derartige thermonukleare Raketentriebwerke gebaut und getestet (1GW Leistung, 250kN Schub) . Allerdings ist es nie gelungen, einen flugfähigen Reaktor zu bauen. Der Grund für das scheitern bestand darin, daß es bis zum Verbot überirdischer Atomtests (diese Triebwerke hat man leider dazugezählt) niemand gewagt hat, einen Kernreaktor mit der notwendigen Leistung zu betreiben. Dies ist erst in Tschernobyl geschenen - zwar unabsichtlich, aber mit durchschlagendem Erfolg. Außerdem hat der Reaktorunfall gezeigt, daß unter diesen Bedingtungen eine Dissoziation des Wassers mit hohem Wirkungsgrad eintritt, was den seinerzeit in den USA verwendeten flüssigen Wasserstoff als Treibstoff überflüssig macht. Die notwendige Austrittsgeschwindigkeit von über 11km/s wird nämlich durch die Verbrennung des entstandenen Knallgases erzeugt.
Mit heutigen Technologien sollte durchaus zu schaffen sein, woran Amis und Russen während des kalten Krieges gescheitert sind. Gegenüber dem Wiederstand der Umweltschützer dürften die Problemne bei der technischen Umsetzung allerdings verblassen.
Man kann aber nur eine begrenzte Menge an Wasser mitnehmen.....wo soll den aufgetankt werden??
An einem Kometen. Ob das technisch machbar ist, wird die Sonde Rosetta zeigen, die auf dem Kometen Wirtanen landen und Proben nehmen soll.
Man kann aber nur eine begrenzte Menge an Wasser mitnehmen.....
Dieses Argument trifft allerdings auf jeden Treibstoff zu. Mit Ausnahme von den (langsamen) Sonnensegeln, natürlich.
Außer Wasser wüßte ich keinen Treibstoff der einfach so im All herumschwirrt. Natürlich könnte man Kometen auch mit Hilfe von Solarenergie als Tankstelle nutzen, muß dann aber Abstriche bei der Leistung des Triebwerks in Kauf nehmen.
Die Idee, nukleare Triebwerke einzusetzen, ist schon vor mindestens 30 Jahren diskutiert worden.
Ernst A. Steinhoff berichtete in seinem 1973 erschienenen Buch "Weltraumfahrt" über eine "Kernzerfallswärmeübertragungsrakete" (!!!), bei der flüssiger Wasserstoff in eine Reaktionskammer gepumpt und dort durch einen Kernreaktor so stark erhitzt wurde, dass er die Düse als Gas mit ca. 8100 m/s verließ.
Mit konventionellen chemischen Treibstoffen waren maximal 5300 m/s ereichbar.
Zusammen mit der amerikanischen Atombehörde hatte die NASA eine Rakete mit 32 Tonnen Schub geplant. Dafür wurde der sog. "Phöbus"-Reaktor entwickelt, durch dessen mehrfach durchbohrten Graphitkern flüssiger Wasserstoff als Kühl- und Treibmittel gepumpt wurde.
Irgendwo anders habe ich mal gelesen, dass man hinter einem Schutzschild am Ende eines Raumschiffs kleine Atombomben zünden und auf diese Weise Schub erzeugen wollte, - weit draußen im Raum, versteht sich.
Irgendwo anders habe ich mal gelesen, dass man hinter einem Schutzschild am Ende eines Raumschiffs kleine Atombomben zünden und auf diese Weise Schub erzeugen wollte, - weit draußen im Raum, versteht sich.
Lustige Idee. Links ein Raumschiff, rechts ne A-Bombendetonation. Wie sollte dabei Schub entstehen?
Paßt jetzt gar nicht zum Thema: aber ich mußte just daran denken....habt Ihr Euch auch so über Polar Lander gefreut ?
Ach, da fällt mir auf....wovon hat Alexander eigentlich alles Ahnung ?
Links ein Raumschiff, rechts ne A-Bombendetonation. Wie sollte dabei Schub entstehen?
Das würde funktionieren. Das Sonnensegel basiert auf einem grundsätzlich ähnlichen Mechanismus.
Advanced Propulsion Concepts
Mit Americium 242m in vierzehn Tagen zum Mars
Anstatt in einem Jahr.
Weiß da wer Genaueres? Auch kostenseitig?
Americium 242 ist kernwaffenfähig und ein darauf basierender Antreib daher ein Verstoß gegen das Abkommen zur Entmillitarisierung des Weltalls. Zudem ist Americium 242 extrem gesundheitsschädlich und wenn ich an das Geschrei beim Start von Cassini (wegen des vergleichsweise harmolsen Plutonium 238) denke, dann glaube ich kaum, daß es jemand wagen wird ein Antriebssystem mit einem dertartigen Treibstoff zu bauen.
Äh - PlutoniumANTRIEB ist kein Verstoß, AmericiumANTRIEB schon?
Scheint mir absurd.
Was hat ein Atomantrieb im All mit Militarisierung zu tun? Star Wars?
Äh - PlutoniumANTRIEB ist kein Verstoß, AmericiumANTRIEB schon?
Plutonium 238 ist nicht kernwaffenfähig.
Was hat ein Atomantrieb im All mit Militarisierung zu tun? Star Wars?
Genauso ist es. Der Vertrag zur entmilitarisierung des Weltalls hat eigentlich den Zweck, die Stationierung von Waffen im Weltall zu verhindern, aber leider verbietet er ganz nebenbei auch alle leistungsfähigen nuklearen Antriebe. Gäbe es diesen Vertrag nicht, dann hätte die NASA ihre Forschungen zu atomgetrieben Raumschiffen nicht einstellen müssen und würde (wenn es nicht durch andere politische Entscheidungen verhindert worden wäre) längst mit NERVAs und ORIONs durchs All sausen.