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StartseiteForschung aktuellVon Licht getrieben15.09.2015

Sonnensegel als RaumschiffantriebVon Licht getrieben

Der Raumschiffantrieb der Zukunft könnte das Segel sein. Für den Schub sorgt dabei die Strahlung der Sonne. Damit betriebene Sonden würden - einmal ins All gelangt - ganz ohne Treibstoff auskommen. Im Mai starteten US-Forscher ein solches Sonnensegel: LightSail-A.

Von Karl Urban

Als Seefahrer erstmals die Ozeane überquerten, nutzten sie Segel lange, bevor es Motoren gab. Bei der Erkundung des Weltraums ist es andersherum. Zuerst gab es Raketenmotoren. Segel werden als Technik der Zukunft gesehen.

"Eine Raumsonde mit einem Sonnensegel braucht kaum eigenen Treibstoff. Das ist effizient, so lange das Segel sehr groß und die Sonde sehr klein ist."

David Spencer vom Georgia Institute of Technology ist Missionsmanager von LightSail-A, einem über Spenden finanzierten Satelliten des Raumfahrtvereins Planetary Society. LightSail-A startete im Mai 2015 und entfaltete zum vierten Mal in der Geschichte ein Segel im All - mit einer spiegelnden Oberfläche aus dem Kunststoff Mylar.

"Solche Sonnensegel nutzen Photonen, also Lichtteilchen von der Sonne. Ihr Impuls treibt eine Raumsonde an, um ihren Orbit zu verändern."

Die Idee ist fast hundert Jahre alt und damit älter als die Raumfahrt. Aber Sonnensegel galten lange Zeit als schwierig zu handhaben. Bei früheren Versuchen gelang es nicht immer, die Trägerstangen richtig auszufahren, die die Segel im All automatisch aufspannen müssen. Denn um eine gewöhnliche tonnenschwere Raumsonde anzutreiben, muss ein Sonnensegel Hunderte Quadratmeter groß sein.

Was LightSail-A nun zugutekam, ist der Siegeszug von würfelförmigen Kleinsatelliten. Solche CubeSats wiegen nur wenige Kilogramm. Ihre Einzelteile werden massenhaft hergestellt und machen die Winzlinge erschwinglich. Die nötige Segelfläche schrumpft auf das gerade 32 Quadratmeter große Segel, das LightSail-A Anfang Juni erfolgreich entfaltete. Allerdings nicht ganz problemlos.

"Es war ein wilder Ritt! Es war schwierig, diese Mission zu steuern, weil sie sehr anspruchsvoll für einen CubeSat war."

Mit Segeln Weltraumschrott entsorgen

Nach seinem Start Mitte Mai verloren die Techniker immer wieder den Kontakt zum Satelliten. Das Segel konnten sie erst über zwei Wochen später mit einem Funkbefehl ausfahren. Kleine Kameras an Bord bestätigten das gesetzte Segel. Auf Kreuzfahrt ins Sonnensystem aufbrechen konnte LightSail-A aber noch nicht - dafür kreiste der Satellit in einer viel zu geringen Höhe. Er wurde nicht durch das Sonnenlicht beschleunigt, sondern durch die dünne Restatmosphäre gebremst. Nur vier Wochen nach dem Start verglühte LightSail in der Atmosphäre.

"Es funktioniert in dieser Bahnhöhe nicht, den Strahlungsdruck der Sonne auszunutzen. Wir wollten mit LightSail-A aber auch nur zeigen, dass wir unser Segel herausbekommen und Bilder davon übertragen. Mit dem Nachfolger LightSail-B wollen wir aber dann wirklich mit dem Sonnenlicht segeln."

LightSail-B soll 2016 in einen höheren Erdorbit starten, wo die Sonne schon messbar auf das Segel drückt, mit einer Kraft, die dem Gewicht eines Pfefferkorns entspricht. Irgendwann wollen die Ingenieure lange operierende Raumsonden ins Planetensystem aussenden. Denn eine segelnde Sonde wird zwar nur schwach beschleunigt, braucht aber keinen eigenen Treibstoff mitzunehmen, der meist die maximale Dauer einer Mission begrenzt und die Startkosten in die Höhe treibt. Dieses Ziel ist trotz der ersten Erfahrungen noch fern. Segel im All könnten für David Spencer daher ganz woanders ihren ersten großen Durchbruch erleben.

"Es gibt ganz ähnliche Segel, die am Schluss einer Mission im Erdorbit ausgefahren werden, um einen Satelliten am Ende seines Lebens sicher zum Absturz zu bringen."

Nicht der Aufbruch ins Planetensystem ist also das nächste Ziel, sondern mit Segeln unseren Weltraumschrott sicher zu entsorgen.

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