Robert Klatt
Der sogenannte Pellet-Beam-Antrieb soll Reisen zum Rand des Sonnensystems deutlich beschleunigen und bei der Erkundung des Weltraums helfen.
Los Angeles (U.S.A.). Aktuelle Raumschiffe benötigen mehr als eine Woche zum Mond. Eine Reise zum Mars dauert mindestens sieben Monate und das interstellare Medium kann mit heutigen Antrieben erst nach mehreren Jahrzehnten Flugzeit erreicht werden. Die US-Sonde Voyager 1 benötigte zur Grenze des solaren Einflussbereichs (Heliopause) etwa 35 Jahre.
Die Forschung arbeitet deshalb mit Hochdruck an neuen Antriebstechnologien, die Missionen im Weltraum deutlich beschleunigen sollen. Ein kürzlich von Wissenschaftlern der Universität McGill vorgestellter Laserantrieb soll etwa ein Raumschiff in 45 Tagen zum Mars schießen.
Forscher um Artur Davoyan von der University of California haben laut der NASA nun das Konzept eines sogenannten Pellet-Beam-Antriebs vorgestellt. Dieser soll große Massen mit hoher Geschwindigkeit über weite Strecken transportieren können. Laut der Modellrechnung der Wissenschaftler könnte ein Raumschiff mit einem Pellet-Beam-Antrieb die Heliopause in unter fünf statt 35 Jahren erreichen.
Das Antriebskonzept hat es als eines von 14 in die Phase I des NIAC-Verfahrens (Innovative and Advanced Concepts) der NASA geschafft. Laut dem Fachmagazin Universe Today erhalten die Wissenschaftler von der US-Raumfahrtagentur deshalb für die die Weiterentwicklung 175.000 US-Dollar.
Bisher existiert der Pellet-Beam-Antrieb lediglich auf dem Papier. Laut Davoyan erhoffen sich die Projektbeteiligten jedoch, dass der Antrieb in Zukunft deutlich schnellere Reisen zum Rand des Sonnensystems ermöglicht.
„Unser Vorschlag untersucht eine Antriebsarchitektur für den schnellen Transport schwerer Nutzlasten (eine Tonne und mehr) durch das Sonnensystem und in das interstellare Medium.“
Als Inspiration diente den Forschern die Breakthrough-Starshot-Initiative, in deren Rahmen mehrere kleine Sonden mit riesigen Sonnensegeln von der Erde aus von leistungsstarken Laserstrahlen angestrahlt und beschleunigt werden sollen. Laut den Berechnungen der Initiative könnten die Sonden mit diesem Antrieb das nächste Sternsystem Proxima Centauri in etwa 20 Jahren erreichen.
Auch beim Pellet-Beam-Antrieb kommt der Impuls von außen und wird nicht durch mitgeführten Treibstoff des Raumschiffs verursacht. Im Konzept sind jedoch dazu zwei Raumfahrzeuge erforderlich, eines, dass das Ziel erreichen soll und eines, das im Erdorbit verbleibt.
Das Raumschiff in der Erdumlaufbahn richtet beim Pellet-Beam-Antrieb einen Partikelstrahl aus voneinander abgesetzten sogenannten Mikropellets auf das interstellare Raumschiff. Ein Teil der Pellets wird dabei durch einen starken Laserstrahl zu Plasma verwandelt, das die übrigen Pellets weiter beschleunigt.
Es soll so eine glühende Pelletkette, die laut Simulationen 120 Kilometer pro Sekunde schnell sein könnte. Der von ihr verursachte Bewegungsimpuls würde dann auf das Segel des interstellaren Raumschiffs treffen und dieses auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigen.
„Mit dem Pellet-Beam können die äußeren Planeten in weniger als einem Jahr erreicht werden. In drei Jahren könnte man damit 100 Astronomische Einheit und in etwa 15 Jahren 500 AE zurücklegen.“
Gegenüber einem reinen Laserantrieb würde der Pellet-Beam-Antrieb deutlich weniger Energie benötigen. Laut den Berechnungen der Forscher ist bereits ein 10-Megawatt-Laserstrahl ausreichend.
„Im Gegensatz zu einem Laserstrahl streuen die Pellets nicht so stark, was es uns ermöglicht, auch ein schwereres Raumfahrzeug zu beschleunigen. Da die Pellets viel schwerer sind als Photonen, können sie auch mehr Impuls auf ein Raumfahrzeug übertragen.“
Die finanziellen Mittel der NASA wollen die Forscher für Experimente und Berechnungen verwenden, um die Realisierbarkeit der Methode zu untersuchen.
„In Phase I wollen wir die Machbarkeit des vorgeschlagenen Antriebskonzepts durch eine detaillierte Modellierung verschiedener Teilsysteme nachweisen.“
