Die Raumfahrt hat uns zu unserem nächsten Nachbarn, dem Mond, und in die Tiefen unserer größeren Sonnengemeinschaft geführt, die von Riesen wie Saturn und Jupiter bewohnt wird.
1982 flog Voyager 2 näher an Uranus vorbei als jedes andere Raumschiff seitdem und segelt jetzt – 46 Jahre nach seinem Start – durch das Sternbild Pavo, etwa 179 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Aber es gab in den letzten Jahren nur wenige vergleichbare Satellitenmissionen. Die Kosten sind das Haupthindernis, aber auch der Zeitrahmen spielt eine Rolle. Das Design für solch lange Reisen zu berechnen dauert Jahre, und die Planung und der Bau eines Raumfahrzeugs würden etwa ein Jahrzehnt dauern. Berücksichtigt man die Zeit, die ein Satellit benötigen würde, um entfernte Ziele zu erreichen, bedeutet dies, dass unser nächster Blick in die Sterne wahrscheinlich nicht so bald kommen wird.
Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Slava Turyshev vom Jet Propulsion Laboratory am California Institute of Technology, das 1977 die Voyager-Satelliten ins All brachte, ist bestrebt, die Weltraumforschung wieder in Gang zu bringen. Das Team schlägt ein neuartiges Reisemittel vor, das uns schneller und billiger zu den Sternen bringen könnte.
In einem am veröffentlichten Papier arXiv Preprint Server, Turyshev und mehr als zwei Dutzend Forscherkollegen aus den Vereinigten Staaten und Europa schlugen vor, Miniatur-Satelliteneinheiten mit einem Solarenergieverfahren zu vereinen, das ein schnelles, kostengünstiges und leichtes Fortbewegungsmittel schaffen würde.
Sonnensegeln ist ein Verfahren, bei dem der durch die Sonnenstrahlung erzeugte Druck für den Antrieb genutzt wird. Jüngste Innovationen in dieser Technologie wurden in einer erfolgreichen Crowdfunding-Mission im Jahr 2019 demonstriert, die vom LightSail-2-Projekt der Planetary Society durchgeführt wurde.
Die Forscher erklären: „Sonnensegel erhalten Schub, indem sie stark reflektierende, leichte Materialien verwenden, die das Sonnenlicht reflektieren, um ein Raumschiff im Weltraum anzutreiben. an Bord chemischer und elektrischer Antriebssysteme, die die Lebensdauer der Mission und die Beobachtungsorte einschränken.
Sie sagen, dass Segel weit weniger teuer sind als schwere Ausrüstung, die derzeit für den Antrieb verwendet wird, und dass der allgegenwärtige kontinuierliche Sonnenphotonendruck von der Sonne Schub für eine breite Palette von Fahrzeugmanövern verfügbar macht, wie z. B. Schweben oder schnelle Änderungen der Umlaufbahn.
Sonnensegel und Miniaturisierung „sind in den letzten zehn Jahren so weit fortgeschritten, dass sie inspirierende und erschwingliche Missionen ermöglichen können, weiter und schneller tief in die äußeren Regionen unseres Sonnensystems vorzudringen“, heißt es in dem Bericht.
Die Verschmelzung dieser beiden Technologien bezeichnen die Forscher als Sundiver-Konzept.
„Schnelle, kostengünstige und manövrierfähige Segelfahrzeuge, die außerhalb der Ekliptik-Ebene reisen können, eröffnen neue Möglichkeiten für die Erforschung des Sonnensystems“, heißt es in dem Bericht, „mit großem Versprechen für die Heliophysik, Planetenwissenschaft und Astrophysik.“
Mit verbesserter Manövrierfähigkeit kann das Raumfahrzeug bei Bedarf problemlos kleine Nutzlasten an mehrere Ziele liefern und an entsprechende modulare Fahrzeuge andocken. Die Abhängigkeit von der Sonne und die Miniaturisierung des Trägers, der keinen eigenen Startplatz benötigt, werden sich als erhebliche Kosteneinsparungen erweisen, fügen die Forscher hinzu: „Ein wesentlicher Grund für die hohen Kosten sind unsere [current] Abhängigkeit von langsamen und teuren chemischen Antrieben, die an den Grenzen ihrer Möglichkeiten arbeiten und das derzeitige Paradigma der Erforschung des Sonnensystems effektiv unhaltbar machen. Ein neuer Ansatz ist erforderlich.“
Die Website Universe Today stellte diese Woche fest, dass wir mit der Unterstützung des Projekts durch die NASA in ein paar Jahren „beginnen könnten, eine Flotte von ultraschnellen Sonnensonden zu sehen, die durch das Sonnensystem flitzen. Das wäre ein ziemlicher Anblick.“
Mehr Informationen:
Slava G. Turyshev et al., Wissenschaftliche Möglichkeiten mit kleinen Solarsegeln, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2303.14917
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