Letztes Jahr habe ich schon einmal über Sonnensegel geschrieben. Genauso wie Segelschiffe mit der Kraft des Windes über die Meere fahren sollen sich auch Raumsonden mit der Kraft des Lichts antreiben lassen. Denn Licht erzeugt einen sogenannten “Strahlungsdruck”: jedes Photon, dass auf ein anderes Objekt trifft überträgt dabei auch einen Impuls (seine Energie, geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit). Fängt man mit einem “Segel” genug Photon auf, dann reicht die Kraft, um Objekte zu bewegen bzw. ihre Bahn um die Sonne zu verändern. Bisher konnte das nicht erfolgreich getestet werden – aber seit etwas mehr als einem Monat ist eine japanische Sonde im All die Erfolg zu haben scheint!

Am 20. Mai 2010 wurde IKAROS gestartet. Das steht für “Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun” und sagt eigentlich auch gleich, worum es geht: man will ausprobieren, wie gut sich ein Sonnensegel tatsächlich eignet, um Raumsonden im interplanetaren Raum zu bewegen. Der Start ist geglückt und letzte Woche wartete man dann gespannt darauf, ob sich das Sonnensegel – das immerhin 173m² groß ist – auch korrekt entfalten wird. Erste Bilder waren noch etwas unklar:

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Aber spätestens seit eine Kamera vom Satelliten abgetrennt wurde und ihn von oben fotografierte weiß man: es hat geklappt! So sieht es nun also aus, dass erste Sonnensegel im All:

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Die Minikamera hat sogar einen kleinen “Film” gedreht als sie sich von IKAROS entfernte:

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Tolle Sache! Jetzt muss man noch abwarten und ein wenig weiter testen. Klappt alles mit der Stromversorgung und der Steuerung? Und vor allem: sind mit dem Segel tatsächlich Bahnänderungen möglich? Das Segel ist zwar groß – aber die Kraft, die wirkt ist trotzdem klein. IKAROS wiegt insgesamt doch immerhin 315 Kilogramm (davon entfallen aber trotz der Größe nur 2 kg auf das Segel, das zwar groß aber nur 7,5 Mikrometer dünn ist). Wenn das Segel optimal ausgerichtet ist, dann kann man damit eine Beschleunigung von 0,000005 m/s² erreichen – das heisst das IKAROS jeden Monat jede Stunde um 2 cm/s (bzw. 0.072 km/h) schneller wird. Das ist nicht viel – aber ein Anfang! Und wer weiß… vielleicht segeln wir in Zukunft zu den Planeten im Sonnensystem.

Übrigens: die “Konkurrenz”, das Project LightSail der privaten “Planetary Society” macht auch weiter….

Kommentare (24)

  1. #1 Daniel Fischer
    16. Juni 2010

    Na ja, “plagiarism is the highest form of flattery” … aber es wäre schon nett gewesen, die aus meinem Blog geborgten von mir – erkennbar an Beschnitt und Gammakorrektur gegenüber den Originalen – bearbeiteten Versionen der JAXA-Bilder auch entsprechend zu kennzeichnen, gell …?

  2. #2 Florian Freistetter
    16. Juni 2010

    @Daniel: Sorry – in den Bildern steht ein “(c) JAXA” drin – und ich hab nicht damit gerechnet das du da auch Rechte anmeldest. Ich werds ändern. (Ach ja – und ein “Plagiat” wärs nur gewesen, wenn ich die Bilder als meine eigenen ausgeben würde)

  3. #3 Heiko J.
    16. Juni 2010

    Interessante Sache, durchaus. Aber durch die große Flächer der Sonnensegel erhöht sich doch auch die Gefahr, dass die Segel durch Metoeriten durchschlagen werden. Wie soll denn dieses Problem in Angriff genommen werden? Immerhin verringern solche Einschläge die Fläche der Sonnensegel und verpassen der Sonde einen ungewollten Drehmoment.

  4. #4 Florian Freistetter
    16. Juni 2010

    @Heiko: Sowas wird man wohl während des Tests rausfinden. Aber Meteorite sind generell ein Problem. Die können ja genausogut die Solarpanele der normalen Sonden demolieren und da jede Menge Schaden anrichten.

  5. #5 Heiko J.
    16. Juni 2010

    Dann hoffe ich auf einen neuen Beitrag deinerseits, wenn denn weitere Informationen und Testberichte zu oben genannten Projekt vorliegen. Es ist auf jedenfall eine interessante Sache! Danke für deine gute Rechecherarbeit! 🙂

  6. #6 Robert
    16. Juni 2010

    @Heiko Um so weiter weg die Sonde sich von der Erdumlaufbahn bewegt umso kleiner wird die Wahrscheinlichkeit wohl auch von was getroffen zu werden. Man könnte ja theoretisch auch direkt durch den Asteroidengürtel fliegen ohne getroffen zu werden (statistisch zumindest 😉 ). Aber ein paar kleine Löcher werden wohl kaum ein Problem darstellen.

  7. #7 Robert
    16. Juni 2010

    @Heiko Um so weiter weg die Sonde sich von der Erdumlaufbahn bewegt umso kleiner wird die Wahrscheinlichkeit wohl auch von was getroffen zu werden. Man könnte ja theoretisch auch direkt durch den Asteroidengürtel fliegen ohne getroffen zu werden (statistisch zumindest 😉 ). Aber ein paar kleine Löcher werden wohl kaum ein Problem darstellen.

  8. #8 nihil jie
    16. Juni 2010

    das sieht so zerknittert aus… bestimmt im studio von Stanley Kubrick gedreht… ja und die schatten verlaufen nicht wie sie sollten und man sieht keine strene im hintergrund und und und *tztztztz

    nein… 🙂 aber ich finde diese bemühen auch sehr spannend, denn das wäre eine gute, treibstofflose alternative für die zwischenplanetaren flüge.

  9. #9 Daniel Fischer
    17. Juni 2010

    @nihil jie: Das mit dem Zerknittern könnte noch ein Problem sein, da das Segel allein durch Fliehkraft (der Satellit rotiert mit 2.5 rpm) stabil gehalten wird. Und laut diesem Artikel “solar sail scientists say that if instabilities develop in this type of design, Ikaros could start to fold in on itself” – m.a.W.: Das Segel würde sich wieder aufwickeln.

    @Florian: Ich melde natürlich keine “Rechte” an den Bildern an – im Prinzip sehe ich das genau so locker wie Du (mache mir nur vielleicht manchmal mehr Gedanken). Aber wenn man durch andere Webseiten auf Bildmaterial (oder Infos oder exotische Links) gestoßen ist, dann ist es zumindest im angelsächsischen Raum üblich, direkt dahin zu verlinken oder zumindest ein “hat tip to XY” ans Ende des Postings zu stellen. Sollte man hierzulande auch tun, finde ich.

  10. #10 Anhaltiner
    17. Juni 2010

    Soweit ich weis wurden an solchen Segeln Einschlagtests gemacht. Goldfolie soll wohl sehr gutmütig reagiert haben: zwar ein Loch aber die Lochränder wurden duch die Einschlagsenergie verstärkt. Wie es mit dem hier verwendeten Kunststoff (aka Plaste) aussieht weis ich jedoch nicht.

    mehr Infos auf Wikipedia

  11. #11
    17. Juni 2010

    Vllt. size ich ja gerade mächtig aufm Schlauch, aber müsste es bei einer Beschleunigung von 5e-6 m/s² nicht einen Geschwindigkeitszuwachs von knapp 2 cm/s (5e-6 * 3600 * 24 = 0,018 m/s) pro TAG sein? Pro Monat wären das dann knapp 13 m/s bzw. 46,66 km/h.

  12. #12 Bullet
    17. Juni 2010

    Hm… also wenn ich gemäß v=a*t “0,000005 * 86400” in meinen Rechner eingebe, lande ich bei 0,432 (m/s). Das ist also Delta v / Tag. Das noch mit 30 multipliziert – ergibt dann aber wie bei dir 12,96 (m/s) / Monat.

  13. #13
    17. Juni 2010

    upps! 0,018 pro Stunde. My Bad.

  14. #14 Florian Freistetter
    17. Juni 2010

    @Bullet, x²: Sorry, das sollte 2cm/s pro Stunde heissen…

  15. #15 Bullet
    17. Juni 2010

    Gibt es bei solchen Segeln eigentlich sinnvolle Limits oder kann man – wenn mans technisch hinbekommt – die Segel unbegrenzt groß machen?

  16. #16 Mithos
    17. Juni 2010

    Gab es nicht, neben den Photonen des Lichts, noch einen weiteren dünnen “Partikel”-Sonnenwind von der Sonne weg? Ist der nicht deutlich stärker als das, was die Photonen ausrichten können?

  17. #17 nihil jie
    17. Juni 2010

    aber ich muss sagen, dass das mit dem sonnensegel etwas nostalgisches hat 😉 ich musste gerade an die seefahrer von früher denken. was hat man den damals alles erzähl… von wegen der rand der welt und ungeheuer usw… tja… und sie segelten doch weiter und immer weiter 😉 das beschwört doch mal wieder den entdeckergeist.

  18. #18 mojobox
    17. Juni 2010

    Hm – warum ist hier speziell ein eigener Satellit nötig? Lässt sich der Effekt nicht auch, wenn auch wesentlich schwächer, auf gewöhnlichen Satelliten nachweisen?

  19. #19 ZielWasserVermeider
    17. Juni 2010

    @mojobox

    Hmm… Das könnte wohl daran liegen, daß das Experiment dazu da ist um zukünftige Antriebstechnologien für Raumsonden zu testen(wie im Artikel beschrieben).
    Dazu sollte man die Testsonde in den freien Raum bringen wo die Einflüsse der Erd bzw. Mondgravitation möglichst gering sind und kein Magnetfeld oder die Erde selber den Sonnenwind ablenkt(gibts sonst eine Flaute;).

    Um einen neuen Motor für einen Rennwagen zu testen baut man den ja auch nicht in einen LKW ein….

    Gruß
    Oli

  20. #20 gänseblümle
    19. Juni 2010

    315 Kilogramm .. Wow alle Achtung … Ich bin da leider nicht so erfahren. Was wiegt ein handelsübliches 😉 Spaceshuttle?

  21. #21 Bjoern
    19. Juni 2010

    @gänseblümle:

    Ich bin da leider nicht so erfahren. Was wiegt ein handelsübliches 😉 Spaceshuttle?

    Laut Wikipedia: Startgewicht maximal 109 000 kg.

  22. #22 gänseblümle
    19. Juni 2010

    thx 🙂 Bjoern

  23. #23 Wolle
    21. Juni 2010

    Ist das Teil eigentlich beobachtbar? Wenn ja, wirft es auch Flares? Diese dürften dann etwas spektakulärer als Iridiumflares(max. -8m) sein.

  24. #24 Michaela
    http://www.sonnenschutzplus.de/sonnensegel
    12. Mai 2017

    Hallo zusammen,

    danke für den interessanten Artikel. Kann man einen Satelliten mit Sonnensegel eigentlich zusätzlich mit einem Ionenantrieb ausstatten oder ist das eher kontraproduktiv?