Wenn man eine Rakete oder Raumsonde durchs Weltall schickt, dann braucht sie Treibstoff. Dieser Treibstoff hat ein bestimmtes Gewicht und je mehr Masse ein Raumfahrzeug hat, desto schwieriger ist es, es zu bewegen.
Besser wäre es, man könnte ein Energiequelle benutzen, die man nicht mit sich führen muss. So wie es beispielsweise bei einem Segelboot der Fall ist. Das nutzt die Kraft des Windes um sich zu bewegen. Dieses Prinzip könnte man auch im Weltraum anwenden. Allerdings herrscht hier ja Vakuum und es gibt keinen Wind, der ein segelndes Raumschiff antreiben könnte. Oder?
Nein, Wind wie wir ihn von der Erde her kennen gibt es im All tatsächlich keinen. Aber “Segelschiffe” könnten trotzdem funktionieren.
Wind aus Licht
Was es auch im Weltall gibt, ist Licht. Das Universum ist voller Sterne und alle leuchten. Aber kann man mit Licht segeln? Man kann!
Wir Menschen erleben Licht als immateriell; als nicht-stofflich. Licht leuchtet – aber es “ist” nichts. Tatsächlich haben die Lichtteilchen, die Photonen, keine Masse. Aber sie tragen eine gewissen Energie. Aber damit haben sie auch einen bestimmten Impuls! Und mit diesem Impuls kann eine Kraft übertragen werden.
Jedes Photon hat einen Impuls, der seiner Energie, geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit entspricht. Wenn so ein Teilchen auf eine reflektierende Fläche – das Segel – trifft, wird es zurückgeworfen und überträgt dabei den Impuls. Es wirkt eine Kraft auf das Segel.
Diese Kraft ist nicht sehr groß. Wäre sie es, dann würden wir sie ja auch in unserem Alltag spüren. Aber im Weltall gibt es keine Reibung in der Luft. Alles, was einmal in Bewegung gesetzt wird, bleibt auch in Bewegung. Wenn man eine kleine Kraft über längere Zeit hinweg ausübt, dann können in Summe große Beschleunigungen ausgeübt werden.
Das ist das Prinzip des Lichtsegels: man hängt ein Raumfahrzeug an ein sehr großes Segel aus reflektierenden Material. Die Photonen der Sonne üben eine Kraft auf das Segel aus und genauso, wie ein Schiff vom Wind angetrieben wird, “segelt” das Raumschiff im “Wind” der Lichtteilchen der Sonne.
Geht das wirklich?
Diese Kraft, die man “Strahlungsdruck” nennt, ist kein Hirngespinst der Physiker. Es gibt sie tatsächlich und sie wirkt auf die Objekte, die sich im Weltraum befinden. Bei den großen Himmelskörpern wie Planeten oder Monden ist sie zu gering, um merkbar zu sein. Bei kleinen Objekten muss man sie allerdings sehr wohl berücksichtigen!
Die Raumsonde MESSENGER, die gerade auf dem Weg zum Planeten Merkur ist, “spürt” beispielsweise den Sonnenwind. Mit den Sonnenkollektoren der Sonde wird der Sonnenwind eingefangen man hat diese Kraft benutzt, um kleine Kurskorrekturen durchzuführen.
Man kann übrigens mit einem Sonnensegel nicht nur in eine Richtung – weg von der Lichtquelle – fliegen. Wenn man den Winkel des Segels verändert, dann kann man, so wie beim richtigen Segeln, richtig im Sonnensystem herumkreuzen. Hier sieht man zum Beispiel eine mögliche Bahn für einen Sonnensegler (blau ist die Bahn der Erde; rot die Bahn des Seglers):
Das Prinzip des “Weltraumsegelns” funktioniert also. Bis jetzt hat man es allerdings noch nie wirklich ausprobiert.
Verschiedene Raumfahrtorganisationen haben in der Vergangenheit theoretische Studien durchgeführt (zum Beispiel darüber, wie man mit einem Sonnensegler den interstellaren Raum erreichen kann). Es gab auch schon einige Tests zur Herstellung von echten Segeln und zu Techniken, wie man diese großen Flächen im Weltall ohne Komplikationen entfalten kann.
Es wurde aber noch keine Sonde ins All geschickt um dort tatsächlich zu segeln.
Man hat es versucht… Im Jahr 2005 sollte das Projekt Cosmos 1 demonstrieren, dass Sonnensegler funktionieren. Leider versagte die russische Rakete, die die Sonde ins All bringen sollte und alles endete auf dem Meeresgrund.
Auch schon 2001 hatte ein Versuch leider aus den gleichen Gründen nicht funktioniert.
Kommentare (91)