Lassen sich interstellare Sonden bremsen?

Wie kann man verhindern, dass eine Sonde am Ziel nur vorbeisaust? (Illustration: ikonacolor/iStock).

Aus Fiction entwickelt sich wieder einmal Science: Mittels Lasertechnik scheint es mittlerweile möglich, kleine Sonden rasant zu fernen Sternensystemen zu schicken. Doch der Ansatz hat einen Haken: Wie bremst man solche interstellare Sonden am Ziel ab? Mit dieser Frage beschäftigt sich ein deutscher Physiker. Ihm zufolge könnten magnetische Segel den Flug verlangsamen, damit die Sonden am Ziel in Aktion treten können.

Lange schien es völlig utopisch, Raumsonden durchs All zu fremden Sternensystemen schicken zu können, denn sie sind Lichtjahre von uns entfernt. Doch mittlerweile arbeiten Wissenschaftler tatsächlich auch an Konzepten für solche interstellare Reisen: Miniaturisierte Raumsonden, könnten demnach durchaus unsere Nachbarsterne erreichen, indem man sie durch Laser bis auf ein Viertel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Auf diese Weise wäre beispielswiese unser nächster Stern, Alpha Centauri, in 20 bis 50 Jahren erreichbar.

Bremsen im Weltall?

Das bedeutete allerdings: Ohne ein Bremssystem würde die Sonde auch mit seiner rasanten Reisegeschwindigkeit durch das Zielsystem hindurchsausen. Somit wäre nur ein sehr kurzer Blick auf das Ziel möglich. Als Lösung kommen Bremsaggregate nicht in Frage, denn die Voraussetzung für die Tauglichkeit von Sonden zu interstellaren Reisen ist, dass sie klein und leicht sind. Wie der Physiker Claudius Gros vom Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität Frankfurt erklärt, könnte aber ein spezielles System den rasanten Flug abbremsen: ein magnetisches Segel.

Möglich erscheint dies durch die Tatsache, dass das All nicht völlig frei von Materie ist: Hier gibt es das sogenannte interstellare Gas mit einer Dichte von 0,005 bis 0,1 Teilchen pro Kubikzentimeter. Um die Bewegungsenergie der Raumsonde auf dieses interstellare Gas zu übertragen, könnte man den Berechnungen von Gros zufolge ein magnetisches Segel einsetzen, 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, erklärt Gros. Der ionisierte Wasserstoff des interstellaren Mediums wird in der Folge vom Magnetfeld der Sonde reflektiert, wodurch diese nach und nach abgebremst wird. Wie Gros dokumentiert, könnte dieses Konzept trotz der extrem niedrigen Teilchendichte des interstellaren Raums funktionieren.

Potenzial für "Genesis Projekte"

Die Ergebnisse von Gros legen nahe, dass sich Magnetsegel am ehesten zum Abbremsen von vergleichsweise langsamen Raumsonden mit einer Masse von bis zu 1500 Kilogramm eignen. "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", erklärt Gros.

Für Reisen zu interstellaren Zielsystemen wären dann allerdings enorme Zeiträume notwendig. Die sieben bekannten Planeten des Trappist-1 Systems könnte man so in etwa 12.000 Jahren erreichen. Solche Jahrtausende umfassende Missionen kommen aber natürlich nicht für wissenschaftliche Erkundungsmissionen infrage, räumt Gros ein. Doch ihm zufolge kann man sich auch Projekte vorstellen, bei denen die Reisedauer keine Rolle spielt.

Ein Beispiel dafür sind Missionen, die dem irdischen Leben Entwicklungsmöglichkeiten auf fernen Planeten eröffnen sollen. Gros hat eine solche Vision 2016 ins Gespräch gebracht: Im Rahmen eines sogenannten "Genesis Projekts" schlägt er vor, einzellige Lebensformen etwa als tiefgekühlte Sporen zu Planeten zu schicken. Als Kandidaten kommen dabei Himmelskörper in Frage, die zwar lebensfreundlich sind, aber auf denen sich kein Leben entwickelt hat. Für solche Genesis Sonden ist nicht der Zeitpunkt der Ankunft wichtig, sondern die Möglichkeit abbremsen zu können, um letztlich in eine Umlaufbahn um den Zielplaneten einzuschwenken, sagt der Wissenschaftler.

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