Anfang des Jahres wählte die NASA im Rahmen ihres NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programms einen recht interessanten Vorschlag für die Entwicklung der Phase I aus. Er trägt den Namen Swarming Proxima Centauri und ist ein Gemeinschaftsprojekt von Space Initiatives Inc. und der Initiative for Interstellar Studies (i4is) unter der Leitung von Marshall Eubanks, dem Chefwissenschaftler der Space Initiative.
Das Konzept wurde kürzlich im Rahmen des diesjährigen NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)-Programms für die Entwicklung der Phase I ausgewählt.
Ähnlich wie bei anderen Vorschlägen, bei denen es um Raumfahrzeuge im Grammmaßstab und Lichtsegel geht, geht es beim „Schwarm“-Konzept darum, winzige Raumfahrzeuge mit einem Laserarray auf bis zu 20 % der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Letzte Woche, am letzten Tag des 2024 NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Symposiums, präsentierten Eubanks und seine Kollegen eine Animation, die veranschaulicht, wie diese Mission aussehen wird.
Das Video und die Präsentation liefern spannende Hinweise darauf, was Wissenschaftler im unserem am nächsten gelegenen Sternsystem zu finden erwarten. Dazu gehört auch Proxima b, der Gesteinsplanet, der innerhalb der zirkumsolaren bewohnbaren Zone (CHZ) seines Muttersterns kreist.
Wie wir bereits in früheren Artikeln angesprochen haben, hat sich das Konzept des Schwarms von Proxima Centauri in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt. Das Konzept entstand 2017 als Vorschlag der i4is mit dem Namen Projekt Lyra, dessen Ziel darin bestand, winzige Raumfahrzeuge zu schicken, um das interstellare Objekt (ISO) ‚Oumuamua einzuholen.
Allerdings hat sich daraus inzwischen eine Zusammenarbeit zwischen i4is und Space Initiatives Inc. entwickelt, einem in Florida ansässigen Hersteller von Luft- und Raumfahrtkomponenten, der sich der Entwicklung grammbasierter „Femtoraumfahrzeuge“ widmet – also noch kleinerer als Nanoraumfahrzeuge.
Vor nicht allzu langer Zeit haben Eubanks und seine Kollegen Forschungsarbeiten verfasst, in denen sie sich mit einigen großen Fragen der interstellaren Exploration beschäftigten, unter anderem mit der Kommunikation und der Frage, was wir aus einem Vorbeiflug an Proxima b lernen könnten.
Während der NIAC-Symposium 2024die vom 10. bis 12. September in Pasadena, Kalifornien, stattfand, hatten Eubanks und seine Kollegen Gelegenheit, ihre neuesten Erkenntnisse vorzustellen. Wie das Video zeigt, wird der Schwarm, den sie sich vorstellen, aus tausend „Pikoraumfahrzeugen“ (zwischen Nano und Femto) bestehen, die sie „Coracles“ genannt haben (ein kleines, abgerundetes, leichtes Boot).
Die Sonden sind massiv, auf der einen Seite gepanzert und auf der anderen Seite mit optischen Ringen (reflektierendem Material) bedeckt. Sie sind etwa zwei Zentimeter dick, haben einen Durchmesser von vier Metern und wiegen jeweils nicht mehr als ein paar Gramm.
Laut ihrem NIAC-Vorschlag werden diese durch ein Laserarray mit einer Leistung von etwa 100 Gigawatt (GW) beschleunigt, das Mitte des Jahrhunderts verfügbar sein wird. Die Sonden sind außerdem mit seitlich angebrachten Lasern ausgestattet, um die Kommunikation zwischen ihnen und den Missionskontrolleuren auf der Erde zu erleichtern.
Wie Eubanks während der Präsentation anmerkte, sind in der Animation tatsächlich tausend Sonden zu sehen und eine künstlerisch genaue Darstellung des Proxima Centauri-Systems. Der Rote Zwerg ist deutlich zu sehen, als sich die Sonden Proxima b nähern, während Alpha Centauri AB im Hintergrund zu sehen ist. Sobald die Sonden den Planeten passieren, erhalten wir auch eine genaue Darstellung vieler Wissenschaftler, die sie zu finden erwarten:
„Das ist in Echtzeit. Das ist mehr oder weniger das, was man bei einer Rotverschiebung, einer Blauverschiebung und dann einer Rotverschiebung erwarten würde. Und wir haben die Künstler den Planeten als ‚Augenplaneten‘ zeichnen lassen, bei dem es einen zentralen warmen Punkt gibt, der von einer kalten Zone umgeben ist, weil wir denken, dass dieser Planet wahrscheinlich rotationsgesperrt ist.“
Wie Eubanks weiter erklärte, hat ihre Zusammenarbeit bereits Prototypen ihres Coracle-Raumschiffs hervorgebracht. Einer wurde kürzlich auf der World Science Fiction Convention in Glasgow vorgestellt, während sich ein anderer derzeit in Pasadena befindet.
Während er einen Überblick über das Design der einzelnen Raumfahrzeuge gab, betonte Eubanks die Bedeutung der Kohärenz und wie die Konfiguration des Schwarms die Kommunikation und den Zusammenhalt erleichtern wird:
„Die operative Kohärenz ist für den Erfolg dieser Mission unerlässlich. Mit operativer Kohärenz meinen wir, dass alle Sonden als Einheit agieren. Mir fällt auf, dass damit nicht die photonische Phasenkohärenz gemeint ist – das werden wir nicht schaffen. Aber wenn wir über ausreichend gute Uhren verfügen und die Entfernung mit Lasern messen können, können wir unseren Standort auf wenige Zentimeter genau bestimmen. Wir können die relativen Uhren mehr oder weniger auf demselben Niveau bestimmen. Und [they] kann dann als eine Sache fungieren.
„Und das Entscheidende daran ist, dass wir das mit vielen Dingen machen können, zum Beispiel mit Bildern des Planeten und so weiter. Aber das Entscheidende daran ist das, was wir die Lichtwand nennen. Die Lichtwand entsteht, wenn alle Sonden einen zusammenhängenden Satz Photonen zur Erde zurückschicken, damit sie gemeinsam empfangen werden können. Wir glauben, dass wir eine Datenrate von einem Kilobit pro Sekunde zurückbekommen und daher etwa vier Gigabyte pro Jahr zur Erde zurückschicken können. Und das reicht aus, um gute Daten zu erhalten und das System wirklich zu verstehen.“
Obwohl das Konzept „Swarming Proxima Centauri“ dieses Jahr keine Phase-II- oder Phase-III-Finanzierung vom NIAC erhielt, ist es nach wie vor ein Projekt, das einer Untersuchung und Weiterentwicklung würdig ist. Wie „Breakthrough Starshot“ und andere Lichtsegel-Vorschläge zeigt es, wie interstellare Missionen in den kommenden Jahrzehnten aussehen werden. In dieser Hinsicht zeigen Ideen wie diese auch, dass wir an einem Punkt in unserer Geschichte angelangt sind, an dem die Erforschung der nächstgelegenen Sternensysteme nicht länger als eine weit entfernte Idee gilt, die erst ernsthafte technologische Innovationen erfordert.