20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit per Lichtsegel: Von der Theorie zur Praxis
Winzige Raumschiffe könnten von Lasern so beschleunigt werden, dass sie in 20 Jahren den nächsten Stern erreichen. So die Theorie. Nun geht es an die Praxis.
(Bild: Breakthrough Starshot)
Forscher am California Institute of Technology haben damit begonnen, ein hypothetisches Antriebskonzept für interstellare Reisen praktisch zu überprüfen. Das hat die Universität jetzt publik gemacht und erklärt, dass es bei den Versuchen um das Konzept kleiner Nano-Raumschiffe geht, die von Lasern auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt werden sollen. Damit könnten sie innerhalb weniger Jahrzehnte andere Sterne erreichen, so die Theorie. Am Caltech wird jetzt erforscht, aus welchem Material die hauchdünnen Membranen sein können, aus denen die Lichtsegel bestehen.
Von der Theorie zur Praxis
Die Forschungsarbeit wird unter anderem von der Initiative "Breakthrough Starshot" unterstützt. Die wurde vor neun Jahren vorgestellt und soll mit dem Geld eines israelischen Milliardärs zeigen, dass wir mit vorhandener Technik in der Lage sind, Raumschiffe zu bauen, die bis zu 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen können. Dafür sollen die winzigen Geräte an wenige Meter großen Segeln hängend von Laserstrahlen beschleunigt werden, die sie von der Erdoberfläche aus ins Visier nehmen. Für eine Reise zum vier Lichtjahre entfernten Sternsystem von Alpha Centauri könnten sie dann lediglich 20 Jahre benötigen, hätten dort aber nur extrem wenig Zeit für eine Erforschung des Systems – ein Abbremsen ist für die Raumschiffe nicht möglich.
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Bei der Entwicklung einer Membran, die für den Bau eines solchen Lichtsegels benutzt werden könnte, gebe es zahlreiche Herausforderungen, erklärt Harry Atwater vom Caltech: "Sie muss hitzebeständig sein, auch unter Druck ihre Form behalten und sich stabil entlang der Achse des Lasterstrahls bewegen." Bevor man damit beginnen könne, solche Segel zu bauen, müsse man erst einmal verstehen, wie sich das Material unter dem Druck der Laser verhält. Ziel sei es, in Zukunft das Verhalten einer frei beweglichen Membran zu untersuchen. Begonnen habe man aber nun mit einer Miniaturversion, die an einer größeren Membran befestigt ist.
Mit spezieller Ausrüstung hat das Team demnach eine Membran aus Siliciumnitrid gefertigt, die gerade einmal 50 Nanometer dick ist. Gerade einmal 40 Mikrometer mal 40 Mikrometer groß sehe die aus wie ein mikroskopisches Trampolin. An den Ecken ist das Gebilde befestigt, angestrahlt wurde es dann vom Licht eines Argonlasers. Dann habe man ermittelt, welchen Druck das Licht ausübt. Erschwert wurde die Analyse durch Vibrationen, die hauptsächlich von der Hitze des Lasers verursacht werden. Die Bewegung der Membran konnten sie aber auf Pikometer genau vermessen. Damit hat das Team eine Plattform zur Untersuchung anderer Materialien. Ausführlich werden die Versuche in einem Forschungspapier im Fachmagazin Nature Photonics vorgestellt.
(mho)
