Zu den Sternen gehen: Wie Lasertechnologie dabei helfen kann

Zu den Sternen gehen: Wie Lasertechnologie dabei helfen kann

Es scheint alles wie Science-Fiction. Steige in ein Raumschiff, betätige den Hebel und als nächstes bemerkst du, dass du auf halbem Weg durch die Galaxien bist, und siehst dir einen anderen Planeten der M-Klasse an (für das Leben geeignet). Wenn das wirkliche Leben so einfach und unterhaltsam wäre wie Star Trek. In der Realität dauert der Austritt aus dem Sonnensystem jedoch lange. Sehen Sie sich den Fall Voyager 1 an. Die meiste Zeit des 35-jährigen Fluges dauerte es, mit chemischem Treibstoff und einigen Gravitationsmanövern der Riesenplaneten aus dem Sonnensystem herauszukommen.

Philip Lubin, ein Forscher der Experimental Cosmology Group an der University of California in Santa Barbara, nutzt die Mittel der NASA sowie mehrere veröffentlichte Artikel, um herauszufinden, wie das interstellare Problem gelöst werden kann. Er schrieb auch ein aktuelles Roadmap-Dokument für den interstellaren Flug und ist Mitglied des Beratungsausschusses für den kürzlich angekündigten Durchbruch: Starshot (zu den Sternen werfen). Während seine Ideen im Labor getestet werden, glaubt er, dass er eine Mission zwischen 20 und 30 Jahren leiten kann, die der Vorgänger des interstellaren Flugs sein wird.

Das Problem aktueller Kraftwerke

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Die Hauptmethoden, die Raumfahrzeuge heute verwenden, sind chemische Brennstoffe, Sonnen- und Kernkraftwerke sowie Ionenmotoren (unter Verwendung des Drucks geladener Teilchen). All dies reicht aus, um das Sonnensystem zu überwinden, insbesondere in Fällen, in denen Ingenieure das Gravitationsmanöver anwenden. Zum Beispiel flog das zuvor erwähnte Raumschiff Voyager-1 mit Jupiter, Uranus, Saturn und Neptun, um den Austritt aus der Heliosphäre der Sonne zu beschleunigen. Aber was ist mit der Außenseite des Sonnensystems? Nicht genug menschliches Leben. "Wenn es Sekunden dauert, um von hier zum nächsten Stern zu gelangen, oder ein Jahr, um zum nächsten Stern zu gelangen, sind wir zufrieden", sagte Lyubin. "Wenn jedoch 600.000 benötigt werden, passt das nicht zu uns."

Laserperspektiven

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Beim Rechnen sind wir es gewohnt, dass sich der Fortschritt sehr schnell beschleunigt, sagte Lyubin. Mit der Halbleitertechnologie können Sie beispielsweise die Betriebsgeschwindigkeit verdoppeln, in der Regel für 1, 5 bis 2 Jahre. Während in der Raketentechnologie gibt es keinen so schnellen Fortschritt. Lyubin sagte, dass er eine vielversprechende Technologie identifiziert habe, die zumindest eine kleine Bewegung zum dünnsten Raumschiff mit ausreichend hoher Geschwindigkeit ermöglichen würde. Mit fortschreitendem technologischen Fortschritt sei er zuversichtlich, dass sich das Raumschiff noch schneller bewegen könne, als wir es uns heute vorstellen können.

In seinem Projekt nutzt er gerichtete Laserenergie, um die Kraft des Lichts zum Bewegen eines Raumfahrzeugs zu nutzen. Der Vorteil ist, dass diese Methode keinen Kraftstoff (der verbraucht werden kann) oder die Sonne (die zu weit vom Sonnensystem entfernt ist) benötigt. Die das Raumfahrzeug bewegende Lasereinheit kann auch über Bord geworfen werden, wenn sie nicht mehr benötigt wird. Es ist weiterhin möglich, diese Einheit irgendwo im Weltraum zu parken, um sie für ein anderes Raumschiff zu verwenden.

Laserfähigkeit

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Lubin vergleicht seine Laseridee mit Supercomputern. Supercomputer verwenden die parallele Verarbeitung von Informationen durch mehrere Prozessoren. (In kleinem Maßstab sehen wir dies bei Heimcomputern, die beispielsweise einen Dual-Core- oder Quad-Core-Prozessor haben.) "Anstatt mit einem einzigen Giganten zu arbeiten, ist es besser, mehrere Prozessoren parallel zu betreiben, was eine schnellere Arbeit eines Computers mit einer großen Anzahl kleiner Computer bedeutet", sagte Lyubin. Laser funktionieren auf die gleiche Weise. Lubin sagt, dass mehrere relativ bescheidene Laser synchron arbeiten können, wenn ihre Strahlen in Phase miteinander arbeiten. Auf diese Weise können Sie mit einem einzelnen Laser einen kleinen Stoß erzeugen, der mit mehreren Lasern zu einem sehr großen Stoß wird. Ein winziges Raumschiff könnte sich also mit einer unglaublichen Geschwindigkeit bewegen, vielleicht 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit. Dies macht das nächste Sternensystem, Alpha Centauri, das vier Lichtjahre von der Erde entfernt ist, nach 20 Jahren zugänglich. Details finden Sie in dieser Beschreibung seines innovativen Vorschlags fortschrittlicher Konzepte für die NASA im Jahr 2015.

Wohin uns der Laser bringen könnte

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Während Alpha Centauri relativ nahe an der Erde liegt, sind viele der vom Kepler-Weltraumteleskop beobachteten Exoplanetensysteme Hunderte oder Tausende von Lichtjahren entfernt. Es wird immer noch unerschwinglich sein, zu diesen Systemen zu gelangen, aber Lubin sagt, dass er die Hoffnung nicht verliert. Fortschritte auf dem Gebiet der Laser können so weit gehen, dass wir uns das heute noch gar nicht vorstellen können. (Ein ähnliches Beispiel wäre, wie ein Computerchip die Geschwindigkeit und Größe von Computern revolutionierte, verglichen mit Proben alter Röhren, die in den 1960er Jahren ganze Laborräume belegten.)

Gelingt es jedoch, die Entfernung der von Kepler entdeckten Planeten zu erreichen, warnt Lubin vor einer letzten Einschränkung: der Relativitätstheorie. Wenn das Signal vom Schiff eine Sekunde dauert, um zum Kepler-Planeten zu gelangen, und eine weitere Sekunde, um zur Sonde zurückzukehren, um von der Sonde zur Erde zu gelangen (in einer Entfernung von 2000 Lichtjahren), benötigt das Signal 2000 Jahre plus zwei Sekunden. Eine Zivilisation, die eine Mission abgesandt hat, kann verschwinden, wenn das Raumschiff zurückkehrt. Lubin weiß noch nicht, wie er all diese soziologischen Fragen beantworten soll, aber er sagt, dass Laser das Potenzial bieten, sich viel schneller zu bewegen als heute.

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