D. Lenz
Die Entdeckung einer bisher unbekannten Eigenschaft der Kohlenstoffmodifikation Graphen war purer Zufall und könnte jetzt die Raumfahrt revolutionieren. In Zukunft könnten Raumsonden und sogar Raumschiffe auf eine völlig neue Art mit Licht angetrieben werden.
Tianjin (China). Chen Yongsheng und seine Kollegen von der Nankai-Universität in Tianjin, etwa 120 Kilometer südöstlich von Peking, experimentierten an der Kohlenstoffmodifikation Graphen. Sie wollten herausfinden, ob die bisher bekannten Eigenschaften, wie beispielsweise seine Festigkeit oder seine Leitfähigkeit, auch bei größeren Anordnungen erhalten bleiben.
Für ihre Experimente stellten die Forscher einen Schwamm aus zerknitterten Blättchen Graphitoxid her, indem sie diese miteinander verschmolzen haben. Als sie jedoch den Schwamm mit einem Laser zerschneiden wollten, machte dieser einen großen Satz nach vorne.
Fasziniert und überrascht wiederholten die Forscher den Vorgang: Und immer wieder bewegte sich der Schwamm sobald der Laser ihn traf. Yongsheng und seine Kollegen stellten ihn in eine Vakuumkammer und setzen ihn Laser mit unterschiedlichen Intensitäten und Wellenlängen aus. Der Laserstrahl bewegte den Schwamm bis zu 40 Zentimeter. Dieser Vorgang ließ sich sogar mit Sonnenlicht, dass durch eine Lupe fokussiert wurde, in kleineren Dimensionen wiederholen.
Die Forscher suchten zweifelhaft nach einer Erklärung für das Phänomen. Der Druck der Photonen, die auf das Graphen treffen, konnte schnell ausgeschlossen werden. Der Druck ist zu gering und der Vortrieb des Schwamms zu groß. Vergleichbare Messwerte besitzt die Wissenschaft beispielsweise durch das Raumfahrzeug Lightsail, welches genau diesen Photonendruck als Antrieb nutzt.
Die Forscher vermuten, dass das Graphen die Energie des Lasers absorbiert, wodurch eine elektrische Ladung aufgebaut wird. Sobald das Material keine Elektronen mehr aufnehmen kann, kommt es zu einer schlagartigen Entladung. Dadurch wird der Schwamm in die Entgegengesetzte Richtung beschleunigt.
In weiteren Experimenten konnten die Forscher nachweisen, dass ein elektrischer Strom von dem Schwamm wegfließt., sobald dieser mit einem Laser bestrahlt wird. Bisher ist jedoch noch völlig unklar, warum die Elektronen nicht zufällig - also in alle Richtungen - wegfliegen.
Dieses neue Wissen könnte zukünftig Raumsonden und Raumschiffe mit einem leistungsstarken Antrieb ausrüsten, der seine Energie aus der Sonne bezieht. Er wäre zwar immer noch schwächer als der Antrieb chemischer Raketen, aber liefert erheblich mehr Vortrieb als die sogenannten Sonnensegel.
