Robert Klatt
Ein bisher nur hypothetisches Antriebskonzept mit Lichtsegeln soll interstellare Reisen mit kleinen Raumsonden ermöglichen. Forscher haben nun ein System entwickelt, das experimentell untersuchen kann, welche Materialien sich für das Lichtsegel eignen.
Pasadena (U.S.A.). Die von Stephen Hawking und Yuri Milner initiierte Breakthrough Starshot Initiative arbeitet seit 2016 an einem neuen Antriebskonzept für interstellare Reisen. Das Konzept sieht kleine Raumsonden vor, die mit sogenannten Lichtsegeln durch Laserstrahlen auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden können. Die Raumschiffe könnten dadurch das vier Lichtjahre entfernte Sternsystem Alpha Centauri in nur 20 Jahren erreichen. Ein Raumschiff mit einem herkömmlichen chemischen Antrieb kann hingegen nicht zu einem anderen Sternsystem fliegen.
Forscher des California Institute of Technology (Caltech) haben nun eine Studie publiziert, die das bisher nur hypothetische Antriebskonzept experimentell untersucht hat. Laut der Publikation im Fachmagazin Nature Photonics haben die Wissenschaftler dazu erprobt, welche Materialien sich für das hauchdünne Lichtsegel eignen.
„Sie muss hitzebeständig sein, auch unter Druck ihre Form behalten und sich stabil entlang der Achse des Lasterstrahls bewegen.“
Wie die Wissenschaftler des Caltech erklären, ist die Entwicklung des Lichtsegels sehr komplex. Zunächst muss dazu verstanden werden, wie sich das Material verhält, wenn es zur Beschleunigung mit einem Laserstrahlen von der Erde „beschossen“ wird. Im aktuellen Forschungsstadium wurde lediglich eine Miniaturversion der Membran untersucht, die sich an einer größeren Membran befindet.
Die Forscher haben für ihre Experimente eine nur 50 Nanometer dicke und 40 Mikrometer mal 40 Mikrometer große Membran aus Siliciumnitrid produziert, die wie ein mikroskopisches Trampolin aussieht. Diese Membran wurde an ihren vier Ecken befestigt und dann mit einem Argonlaser angestrahlt. In dem Experiment konnten die Forscher mit einer Genauigkeit von einem Pikometer ermitteln, welchen Druck das einfallende Licht auf die Membran ausübt.
Diese Genauigkeit reicht laut ihnen aus, um das Verhalten des Membranmaterials zu analysieren und die Eigenschaften unterschiedlicher Materialien zu bestimmen. In den kommenden Jahren können die Wissenschaftler mit ihrem System somit untersuchen, welches Material sich für die Membran des Lichtsegels eignet.
Nature Photonics, doi: 10.1038/s41566-024-01605-w
