Zum Thema Sonnensegler...


Wie bei den klassischen Segelschiffen auf der Erde, die durch den Wind angetrieben werden, werden sich eines Tages auch im Weltall grose Segel entfalten.
Mit ihrem duennen reflektierendem Material reagieren sie auf den sehr schwachen .Schub, der vom Sonnenlicht auf jedes Objekt, dem es begegnet, ausgeuebt wird.
Diese Art des Antriebs, eine nie versiegende Energiequelle, erlaubt es dem Sonnensegler, Kurs durch das Weltall, uber den Mond hinaus und weiter in das Sonnensystem hinein zu setzen, nahezu ohne Begrenzungen.


 
Great thanks to Helmut Spellenberg for this translation
Frank.Spellenberg@t-online.de


 

Photonischer Antrieb


Wie kann man in Raum reisen nur mit der Energie des Sonnenlichts? ... die Idee, die sich zuerst seltsam anhoert, ist kein Scherz. Schon im 17. Jahrhundert bemerkte Kepler, dass sich der Schweif eines Kometen nicht, wie erwartet, in die Richtung der Bewegung ausbreitet, sondern in die Gegenrichtung der einfallenden Sonnenstrahlen. Er nahm an, dass dies durch den Lichtdruck auf die entweichenden Partikel erklaert werden koennte. Wir mussten bis zu den Arbeiten von Maxwell Ende des 19. Jahrhunderts warten, um zu erfahren, dass diese Hypothese durch die mathematische und physikalische Theorie bestaetigt wird.
Heute wissen wir, dass in Erdentfernung das Licht der Sonne einen Schub von 9 Mikro-Newton (das Gewicht einer Muenze) auf jeden Quadratmeter Segel ausuebt, das sind lediglich 900 g Masse fuer jeden Quadratkilometer. Dieser Schub mag vernachlaessigbar sein, doch er wird im Vakuum des Weltraums ununterbrochen beibehalten, wo es fuer duenne Strukturen mit einem guten Oberflaechen-/Massenverhaeltnis keinen Widerstand gibt. Anders als beim Antrieb mit chemischen Treibstoffen, gibt es keine "Treibstoffknappheit". Eine Ueberschlagsrechnung zeigt, dass ein Sonnensegler im Erdorbit die Fluchtgeschwindigkeit in einer vernuenftigen Zeit erreichen und auf interplanetarische Reisen gehen kann.


Segeln im Weltraum

Die ersten ernsthaften Ueberlegungen zum photonischen Antrieb erscheinen 1915 in Russland mit der Arbeit von Yakov Pelerman, und dann, ein paar Jahre spaeter in den Zwanzigern, mit Fridrick Tsander, der wahrscheinlich von den Schriften des Raumfahrtpioniers Konstantin Tsiolkovsky inspiert wurde (vgl. Eine kurze Geschichte des phontonischen Antriebs). Waehrend des 20. Jahrhunderts interessierten sich sowohl Ingenieure als auch Schriftsteller fuer dieses Konzept und der Ausdruck "Sonnensegler" wurde schliesslich durch den amerikanischen Ingenieur Garvin in einem 1958 veroeffentlichten wissenschaftlichen Papier gepraegt. 1963 erfand Arthur C. Clarke eine Sonnensegler-Regatta von der Erde zum Mond in seiner Kurzgeschichte "Der Wind von der Sonne". Und bereist Mitte der fuenfziger Jahre stellte der franzoesische Schriftsteller Pierre Boulle in seinem beruehmten Buch "Der Planet der Affen" Sonnensegler vor. Leider kamen sie im Film nicht vor.

Die erste Einsatzmoeglichkeit fuer Sonnensegler kam 1973, als die NASA ueber ein Rendezvous eines Raumfahrzeugs mit dem Halley'schen Kometen nachdachte und ein Forschungsprogramm fuer Sonnensegler initierte. Aus vielen Gruenden wurde das Projekt in den spaeten Siebzigern fallengelassen, aber mehrere Wissenschaftler und Techniker vom Jet Propulsion Laboratory entschlossen sich den Geist am Leben zu erhalten und gruendeten die World Space Froundation mit dem Ziel, die technische Durchfuehrbarkeit des Sonnensegelns zu beweisen.
1981 schlossen sich in Europa mehrere Raumfahrt-Profis mit Interesse an Sonnenseglern zusammen, um die Union pour la Promotion de la Propulsion Photonique (U3P) zu gruenden. Sie kamen hauptsaechlich von ONERA und von CNES. Die Ziele dieser Amateurgruppe sind aehnlich wie die der World Space Foundation. Ausserdem kam noch die Idee einer Sonnensegler-Regatta zwischen Erde und Mond hinzu.
Die Idee des Sonnensegelns, lebendiger denn je, verbreitet sich mit Lichtgeschwindigkeit im Web. Eines baldigen Tages in der Zukunft, wird ein Sonnensegler Kurs in den Weltraum setzen.


Technologische Herausforderung


Der photonische Antrieb wurde schon in vielen Forschungsprojekten untersucht, oft in Kooperation mit grossen Universitaeten und verschiedene Thesen zu Flugbahnen zwischen der Erde und dem Mond wurden aufgestellt (vgl. References). Die Bandbreite ist groesser als bei herkoemmlichen Raumfahrtstudien, da oft originelle und fuer Sonnensegler spezifische Themen auftauchen:

- Analyse ultraleichter Strukturen, mit physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die auf der Erdoberflaeche unbekannt sind: Einige Konzepte sehen Segel voraus mit Abmessungen von mehreren Kilometern und einer Staerke von nur wenigen Mikrometern.
- Werkstofftechnik, fuer die Herstellung von duennen mit Aluminium beschichteten Plastikfolien oder von leichten und starken Segelbaeumen, hergestellt aus Verbundmaterialien, um die Struktur des Segels zu versteifen.
- oder in einem voellig anderen Bereich, Origami, die japanische Kunst des Papierfaltens, um eine optimale Packung und Entpackung des Segels zu erreichen, welches in einem kleinen Behaelter verstaut ist, bis es im Orbit entfaltet wird.
- und viele andere...



Nutzen des Photonischen Antriebs


Indirekt koennen die Sonnensegler-Studien zu vielen technischen Anwendungen fuehren. Wir sollten zum Beispiel erwaehnen, dass die Faltungsmethode, die Koryo Miura aus Japan entwickelt hat, bereits verwendet wird, um Strassenkarten bequem und originell zu falten.

Im Bereich der Raumfahrt findet der photonische Antrieb viele Anwendungen:

  • Lagekontrolle von Satelliten: um dem Abdriften von kuenstlichen Satelliten aus ihrem Orbit vorzubeugen, muessen regelmaessige Lagekorrekturen durchgefuehrt werden, ueblicherweise durch kleine Duesenschuebe mit begrenztem Treibstoffvorrat. Sonnensegler koennen ebensolche Korrekturen durchfuehren, ohne dass Treibstoff verbraucht wird. Eine aehnliche Methode wurde 1970 verwendet, um die Flugbahn einer Sonde um den Planeten Merkur zu regulieren.
  • Interplanetarische Reisen von Raumsonden: Sonnensegler bieten eine grossartige Methode, um durch das Sonnensystem zu reisen. Die NASA zog den Einsatz eines Sonnenseglers fuer den Halley'schen Kometen in Betracht, heute koennen wir an die Erforschung von Asteroiden oder von fernen Objekten wie Pluto denken.

Schneller Transport von kleinmassigen Nutzlasten: eine Miniatursonde mit einer Masse von wenigen hundert Gramm, transportiert von einem ultraduennen Sonnensegler mit ein paar hundert Meter im Durchmesser, kann den Orbit von Jupiter in wenigen Wochen erreichen, um im Notfall zu einer weitentfernten bemannten Raumkolonie zu gelangen.
 
Zwischen den Traeumen von heute und der Wirklichkeit von morgen, sind Sonnensegler bereit abzulegen und durch das All zu segeln.
Schliessen Sie sich heute noch dem Sonnensegler Netzwerk an!Wir freuen uns auf alle Ihre Fragen, Anmerkungen und Informationen!

 


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Updated July 2007

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