Der russische Milliardär Yuri Milner hat ein 100 Millionen US-Dollar teures Forschungsprogramm vorgestellt, mit dem ein Antrieb erforscht werden soll, der kleine Raumschiffe innerhalb von 20 Jahren bis zum nächsten Stern, Alpha Centauri, bringen können soll. Das Vorhaben klingt nach Science-Fiction – und genau daher kommt es auch.

Milner stellte “Starshot” als drittes Projekt seiner Breakthrough Initiatives in New York vor, die sich auch mit der Suche nach außerirdischem Leben und dem Senden von Nachrichten zu anderen Sternen beschäftigen. Zu der Ankündigung hat Milner unter anderem auch Stephen Hawking und Freeman Dyson zu Vorträgen eingeladen. Eine Aufzeichnung des Livestreams von der Ankündigung ist noch verfügbar.

Das Starshot-Projekt soll erforschen, wie nicht nur Nachrichten, sondern kleine Raumschiffe zu anderen Sternen gebracht werden können. Eine Firma von Yuri Milner, Digital Sky Technologies, hat schon 2009 etwa 200 Millionen Dollar in Facebook investiert, was auch die Beteiligung von Mark Zuckerberg erklärt. Der Facebook-Gründer gehört genauso zum Board of Directors der Breakthrough Initatives wie Stephen Hawking.

Raumschiffe so groß wie ein Keks

Die Raumschiffe des Projekts Starshot sollen nur wenige Zentimeter groß sein und einige Gramm wiegen. Der Plan dabei ist, den Lichtdruck eines Laserstrahls von der Erde zu benutzen, um die Raumschiffe zu beschleunigen, ohne dass sie eigenen Treibstoff mitnehmen müssten. Das ist ein Weg, die Probleme der Raketengleichung zu umgehen und höhere Geschwindigkeiten als herkömmliche Raketen zu erreichen.

Allerdings erzeugt selbst ein Strahl mit einer Leistung von einem Gigawatt nur einen Schub von 6,7 Newton, so viel Kraft, wie 683 Gramm Gewicht auf der Erdoberfläche ausüben. Um die nötige Leistung zu erreichen, sollen Energiespeicher über einen ganzen Tag Energie aus einem Kraftwerk speichern und dann in wenigen Minuten abgeben.

Die Raumschiffe sollen mit einem leichten Lichtsegel ausgestattet werden, das die Photonen des Lichtstrahls reflektiert und so deren Impuls aufnimmt. Nach den Vorstellungen Milners sollen sie so innerhalb von zehn Minuten auf ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Den nächstgelegenen Stern, Alpha Centauri, würden sie mit der Geschwindigkeit allerdings erst nach knapp 22 Jahren erreichen.

Das Konzept existiert schon länger

Rein physikalisch ist das soweit machbar und neu ist die Idee auch nicht. Der erste Vorschlag, ein Raumschiff mit Licht anzutreiben, soll aus dem Jahr 1924 von Friedrich Arturowitsch Zander stammen, damals noch mit Licht von der Sonne. Ein Konzept, das inzwischen von der japanischen Raumsonde Ikaros erfolgreich demonstriert wurde.

Die Idee, das Gleiche mit künstlichen Strahlenquellen durchzuführen, hatte schon 1985 der Physiker und Science-Fiction-Autor Robert L. Forward, der das gleiche Konzept mit Mikrowellen unter dem Namen Starwisp beschrieben hat, welches 1999 von Geoffrey A. Landis nochmals genauer untersucht wurde. Dabei bezog sich aber schon Forward auf eine nicht publizierte Arbeit von Freeman Dyson. In der Science-Fiction selbst hat das Konzept beispielsweise Charles Stross im Kapitel 5 von Accelerando verwendet, um digitale Kopien der Protagonisten in einem Raumschiff der Größe einer Cola-Dose zum nächstgelegenen braunen Zwerg zu bringen.

Der Realisierung stehen viele Probleme im Weg

Die 100 Millionen US-Dollar sollen dazu dienen, die Machbarkeit dieses Vorhabens zu untersuchen. Allein der Laser müsste eine Leistung in der Größenordnung von 100 Gigawatt haben. Die Beschleunigung würde für 10 Minuten durchschnittlich das 8.000fache der Erdbeschleunigung betragen, in der Spitze das 60.000fache – vergleichbar mit der Belastung einer Artilleriegranate beim Abschuss.

Die Reflektivität eines vier Meter großen Segels dürfte an keiner Stelle unter 99,999 Prozent fallen, um das Segel nicht zu stark aufzuheizen. Solche Werte sind zwar in einem engen Wellenlängenbereich erreichbar, aber durch den Dopplereffekt würde sich die Wellenlänge des Lasers aus Sicht des Segels ständig ändern. Außerdem muss das Segel exakt seine Form behalten, damit das Raumschiff beim Start nicht außer Kontrolle gerät.

Damit die Laserstrahlen auch noch in großer Entfernung von der Erde ausreichend auf das Segel gebündelt sind, müssen sie phasengleich von einem etwa einen Kilometer großen Feld aus mehreren Lasern emittiert werden, wobei die Emitter alle Störungen durch die Erdatmosphäre ausgleichen müssen, ähnlich wie die adaptiven Optiken moderner Großteleskope.

Diese und viele andere Probleme werden in einem Forum der Breakthrough Initiatives diskutiert. Zweifel an der Machbarkeit sind also durchaus angebracht.