Aufbruch zu den Sternen – das »100 Year Starship«

100 Year StarshipIn der Science-Fiction sind sie eine feste Konstante und elementarer dramaturgischer Bestandteil – die Rede ist von Reisen zu anderen Galaxien. Um die gewaltigen Distanzen zu überbrücken, werden dann gern Warpantriebe, Sternentore und Wurmlöcher bemüht, die Raumschiffen das Reisen zu den entferntesten Sternensystemen ermöglichen – natürlich in einem angemessenen Zeitrahmen! So schön und phantastisch das alles auch klingen mag, für viele Kritiker und Zweifler steht eine Reise zu den Sternen nicht auf der Agenda. Aber vielleicht braucht man einfach nur einen anderen Lösungsansatz, um das Reisen zu unseren Nachbarsternen neu zu denken. Das Pentagon und seine Forschungsagentur DARPA sind von den Reisen zu den Sternen überzeugt und sammeln derzeit Ideen und Visionen für ein »100 Year Starship«. In spätestens 100 Jahren soll ein Generationenraumschiff mit mindestens 400 Menschen die Erde verlassen und zu einem neuen Stern aufbrechen.

Die DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), ihres Zeichens Forschungsagentur des amerikanischen Verteidigungsministeriums DoD (Departement of Defense), ist für ihre verrückten Ideen bekannt. Egal ob es sich um fliegende U-Boote, Cyborg-Insekten, Tarnmäntel, Unterwasserflugzeugträger, Satellitenschleudern, Hyperschalkanonen oder ähnlich kuriose Dinge bzw. Visionen handelt – sie alle werden früher oder später von den amerikanischen Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern der DARPA unter die Lupe genommen und auf deren Machbarkeit hin überprüft. Vieles verläuft dabei im Sande, aber des Öfteren kommen durchaus brauchbare Ergebnisse, wie etwa das Internet, welches von der Vorgängerorganisationen ARPA entwickelt wurde, heraus. Nun haben es die Visionäre der amerikanischen Forschungsschmiede auf die interstellare Reise abgesehen.

Die Forschungsabteilung des US-Verteidigungsministeriums und die NASA sammeln jetzt Ideen für das »100 Year Starship« und stellen dafür sogar einen Etat zu Verfügung – insgesamt rund eine Million US-Dollar. Ziel ist es, Ideen und Vorschläge zu sammeln, um ein Jahrhundertraumschiff zu entwickeln, das die Grenzen unseres Sonnensystems überwinden und sich Richtung anderer Galaxien bzw. Exoplaneten aufmachen soll. Ein heißer »Besuchskandidat« für einen lebensfreundlichen Exoplaneten wäre das System um den Stern Gliese 581, der ungefähr 20 Lichtjahre von der Erde entfernt leuchtet. Die Entfernung zu diesem Sonnensystem beträgt ungefähr 189 Billionen Kilometer. Setzt man die Geschwindigkeit an, mit der die Apollo-Kapseln zum Mond reisten, ergibt sich eine Reisedauer von 500.000 Jahren – ein selbst für die DARPA-Visionäre unzumutbar langer Zeitraum. Deshalb sind im Rahmen des Projektes vor allem Lösungen in Sachen Antriebstechnik gefragt, um die Dauer der Reise möglichst zu minimieren.

Die Frage des Antriebs

Der Erfolg eines interstellaren Reiseprojektes, wie dem 100 Year Starship, hängt im Wesentlichen von der Entwicklung eines entsprechenden Antriebs ab. Wissenschaftler schätzen, dass sie Antriebssysteme in den kommenden 100 Jahren entwickeln könnten, die immerhin 1/10 bis 3/10 der Lichtgeschwindigkeit erreichen könnten. Heiße Kandidaten hierfür sind treibstofflose Staustrahltriebwerke, Sonnen- oder Lichtsegel, Mikrowellen- oder Fusionsantriebe sowie nukleare Detonationsantriebe. Aber vielleicht auch keiner dieser denkbaren Antriebe, wie die Wissenschaftler der DARPA spekulieren. Sie hoffen auf Antriebsideen, die derzeit noch gar nicht vorstellbar sind, wie etwa die Nutzung von schwarzen Löchern oder gravitationsfreie Stellen im Weltall.

So gibt es beispielsweise die Idee von David Weber, einem Science Fiction-Autor und Visionär in Sachen interstellarem Antrieb: Er beschreibt die Möglichkeit, dass ein Raumschiff ein kleines schwarzes Loch erzeugt, dieses vor sich herschiebt und durch das Hineinfallen in das selbige, immer höhere Geschwindigkeiten erzeugen kann. Die Schwierigkeit besteht allerdings in der Tatsache, dass eine gewaltige Energie notwendig wäre, ein solches schwarzes Loch zu erzeugen. Alleine um 10 Tonnen Nutzlast in 2 bis 3 Jahren auf 98% Lichtgeschwindigkeit zu bringen, benötigte man die Leistung von 40 Millionen Atomkraftwerken. Zugegeben, die Vision ist sehr theoretisch und abstrakt, das Interessante jedoch ist die Tatsache, schwarze Löcher für das Erreichen von Überlichtgeschwindigkeit zu nutzen. Aufbauend auf diesem Gedankenexperiment gibt es eine weitere Theorie, die besagt, dass es Null-Gravitationsstellen genau dort gibt, wo sich zwei schwarze Löcher „überlappen“. Extreme Theorien besagten, dass man genau diese gravitationsfreien Räume nutzen könnte, Massen auf Überlichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Es gibt viele Fragen und kaum Antworten auf derlei Gedankenexperimente, aber sie sind es, welche die Wissenschaft immer Stück weiter vorantreiben und den Erkenntnishorizont erweitern.

Zurück zur näheren Utopie: Interessant scheint die Verwendung eines Staustrahltriebwerkes für das 100 Year Starship. Ein derartiges Triebwerk sammelt während des Fluges, mittels eines starken Magnetfeldes, interstellaren Wasserstoff ein. Je höher dabei die Geschwindigkeit des Raumschiffs ist, desto mehr Wasserstoff kann eingesammelt werden. Der eingesammelte Wasserstoff wird anschließend zu einem H-He-Fusionsreaktor geleitet, der die Teilchen zu Treibstoff wandelt. Gemäß den Berechnungen des Erfinders Bussard würde ein 1000-Tonnen-Raumschiff fast endlos bei 1 g beschleunigen und somit innerhalb eines Jahres Lichtgeschwindigkeit erreichen. Leider hat das Staustrahltriebwerk auch Nachteile: Es funktioniert leider nicht aus dem Stillstand heraus, man muss es auf ungefähr 4 bis 6 Prozent der Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, um die notwendige Menge an Wasserstoff einzusammeln. Ein weiteres Problem beträfe die Größe eines Staustrahltriebwerkes. NASA-Wissenschaftler haben ausgerechnet, dass eine 45-jährige Mission zu Alpha Centauri mit einem 3000-Tonnen-Raumschiff einen Staustrahleinlass von 650 km Durchmesser benötigen würde! Auch hier hofft die DARPA auf innovative Lösungsansätze, um diese vielversprechende Antriebsart zu optimieren.

Ein weiterer heißer Favorit im Bereich des Antriebs sind Fusionstriebwerke. Hierbei dienen als Antriebsmedium elektrisch geladene Teilchen, die komprimiert und anschließend auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden, bevor Sie das Antriebssystem des Raumschiffs verlassen. Fusionsantriebe sollen Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Um hohe stellare Geschwindigkeiten zu erreichen, eignet sich ein weiterer hypothetischer Antrieb – der nukleare Detonationsantrieb. Prinzipiell basiert dieser darauf, dass alle paar Sekunden eine Kernspaltungsbombe vom Raumschiff abgesetzt und in kurzem Abstand dahinter gezündet wird. Die entstehende Detonationswelle soll das Schiff dabei immens beschleunigen. Um das Raumschiff dabei nicht zu beschädigen, besitzt es gigantische Schutzplatten, welche die verdampften Explosionsrückstände auffangen. Erste Versuche mit dieser Art Antrieb fanden bereits im Jahre 1959 im Rahmen des Projektes „Orion“ statt. Hierbei wurde ein Fluggerät vom Boden aus mittels sechs Detonationen auf 100 Meter Höhe gebracht.

Mission ohne Rückkehr

Es ist höchst unwahrscheinlich, dass wir in 100 Jahren mit Lichtgeschwindigkeit oder gar x-facher Lichtgeschwindigkeit zu anderen Galaxien reisen werden. Dies ist eine Tatsache über, die sich DARPA, NASA und alle beteiligten Wissenschaftler einig sind. Die Reise zu benachbarten Galaxien bzw. Exoplaneten ist eine Reise, die viele Generationen dauern und im besten Falle bei knapper Unterlichtgeschwindigkeit passieren würde. Bei einem Generationenraumschiff, wie es die DARPA favorisiert, leben die Menschen an Bord ihr ganz normales Leben, sie verlieben sich, bekommen Kinder und sterben irgendwann und die nächste Generation übernimmt das Ruder des Raumschiffes. Es gäbe Generationen, die nur auf der Reise im All sein würden, um den fernen Stern zu erreichen. Und: Die Crew, die am Ziel ankommt, hätte die Erde nie gesehen. Dies wirft eine Menge ethisch-moralischer Probleme auf.

100 Year Starship
Generationenraumschiffe bzw. Langzeitflüge bringen eine Menge technische und soziale Probleme mit sich.

Um ferne Planeten zu bevölkern, bedarf es beispielsweise einer gut ausgebildeten und gemischten Siedlergruppe, die ihr Wissen verantwortungsvoll an zukünftige Generationen weitergibt. Zudem muss ein Generationenraumschiff über mindestens 1000 Menschen an Besatzung verfügen, um eine genetische Degeneration durch Inzucht zu vermeiden. Zudem müssten Strukturen geschaffen werden, die einem Staat, halt nur in klein, entsprächen. Es müsste Schulen, Forschungszentren, Gerichte, politische Institutionen, Wirtschaft, Industrie, Kläranlagen, Polizei, Gefängnissen, Friedhöfe, Krankenhäuser und vieles mehr geben.

Das Hauptproblem einer derartigen Mission sehen die Psychologen vor allem in den Menschen. Es ist absolut nicht vorhersagbar, wie sich eine derart geschlossene Zivilisation entwickelt, welche Störungen entstehen und inwiefern diese missionskritisch sein könnten. Zudem liegt in der Motivation der auf dem Schiff geborenen Generationen eine »Gefahrenquelle«, die vielleicht den Sinn der Reise hinterfragt. Welche politischen, kulturellen oder religiösen Strukturen kann es auf einem Generationenraumschiff geben? Sind diese in der Lage eine entsprechende Mission scheitern zu lassen? Vor allem auf diese kulturell-philosophischen Fragen erhoffen sich die Verantwortlichen des DARPA-Projekts 100 Year Starship erhellende Antworten. Nur wenn auch diese gelöst sind, ist eine Mission zu den Sternen möglich.

Info-Box: Das Orion-Projekt

Ziel des Orion-Projekts war die Entwicklung eines nuklearen Antriebs für Raumschiffe. Das Projekt wurde in den USA von 1957 bis 1965 entwickelt bzw. projektiert. Ziel war es, ein Raumschiff durch eine Reihe von Atombombenexplosionen anzutreiben. Die Detonationen sollten nur wenige Meter hinter dem Heck des Raumschiffes stattfinden. Das Raumschiff sollte auf den Detonationswellen »reiten« und somit zur gewünschten Geschwindigkeit gebracht werden. Es kam jedoch niemals zu einem nennenswerten Probelauf. Lediglich einige Attrappen wurden 100 Meter weit, mittels herkömmlicher Explosionen, in die Höhe befördert. Das Projekt wurde 1965 wegen des 1963 in Kraft getretenen Vertrags zum Verbot von Nuklearwaffentests in der Atmosphäre, im Weltraum und unter Wasser abgebrochen.

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