Lichtgetriebene Nano-Raumschiffe

- 25 Aug 2019

Raumschiffe

Stell dir ein winziges Raumschiff vor, das sich durch den Weltraum bewegt und vom Sonnenlicht angetrieben wird. Können Wissenschaftler ultraschnelle lichtgetriebene Nano-Raumfahrzeuge entwickeln? Lies weiter, um mehr über Nano-Raumschiffe zu erfahren.

Die Forscher wollen herausfinden, wie Raumschiffe so schnell wie Licht werden können. Seit es Star Trek und Warp gibt, hat der Wunsch und die Entschlossenheit, Planeten zu erreichen, die Lichtjahre entfernt sind, Hunderte von Astronomen motiviert.

Sonnensegel

Solarsegel oder Nano-Raumschiffe bieten möglicherweise die Lösung für die Frage: „Wie reisen wir mit Lichtgeschwindigkeit?“ Diese Lichtsegel oder Photonensegel nutzen den Strahlungsdruck des Sonnenlichts, um sich vorwärts zu bewegen. Die Fahrzeuge haben große Spiegel, die das von der Sonne strahlende Licht einfangen. Das Licht bewegt das Fahrzeug durch den Weltraum, ähnlich wie ein Segelboot, das vom Wind angeschoben wird. Eine andere Möglichkeit, die winzigen Fahrzeuge voranzutreiben, wären Laserstrahlen. Die Konzentration der Laserstrahlen würde eine größere Kraft auf die Segel ausüben, als mit dem Sonnenlicht möglich wäre. Solarsegelboote enthalten nur wenige bewegliche Teile. Sie haben kein Treibmittel und können daher wiederholt angewendet werden.

Raumschiffe

Bildnachweis: kanav mansotra

Wer hat die Idee der Sonnensegel hervorgebracht?

Viele Männer arbeiteten am Konzept der Sonnensegel. Jeder der unten aufgeführten Männer hat fortgeschrittene Theorien aufgestellt, die es Forschern heute ermöglicht haben, diese Nano-Raumschiffe zu bauen.

  • Johannes Kepler beobachtete, dass Kometenschweife von der Sonne weg weisen und schlug vor, dass die Sonne diesen Effekt verursachte. In einem Brief an Galileo aus dem Jahr 1610 schrieb er: “Stelle Schiffe oder Segel bereit, die an die himmlische Brise angepasst sind, und es wird einige geben, die selbst dieser Leere trotzen.”
  • James Clerk Maxwell veröffentlichte zwischen 1861 und 1864 seine Theorie der elektromagnetischen Felder und der Strahlung, die zeigt, dass Licht einen Impuls hat und somit Druck auf Objekte ausüben kann.
  • Jules Verne schrieb in From the Earth to the Moon (Von der Erde zum Mond) aus dem Jahre 1865: „Eines Tages werden Geschwindigkeiten auftreten, die viel größer sind als diese [der Planeten und des Projektils], von denen Licht oder Elektrizität wahrscheinlich das mechanische Mittel sein werden… wir werden eines Tages zum Mond, zu den Planeten und zu den Sternen reisen.“
  • Pyotr ​​Lebedew – demonstrierte erstmals erfolgreich Lichtdruck, was ihm 1899 mit einer Torsionsbalance gelang.
  • Svante Arrhenius sagte 1908 die Möglichkeit voraus, dass der Druck der Sonnenstrahlung die Lebenssporen über interstellare Entfernungen verteilt und so das Konzept der Panspermie erklärt. Er führte aus, dass Licht Objekte zwischen Sternen bewegen könnte.
  • Albert Einstein (1912) lieferte einen anderen Formalismus, indem er die Gleichwertigkeit von Masse und Energie erkannte. Er schrieb die Gleichung p = E/c, die den Impuls p und die Energie E eines Photons miteinander verbindet, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
  • Konstantin Tsiolkovsky schlug zunächst vor, den Druck des Sonnenlichts zu nutzen, um Raumfahrzeuge durch den Weltraum zu treiben und führte aus: „mit riesigen Spiegeln aus sehr dünnen Schichten kann der Druck des Sonnenlichts genutzt werden, um kosmische Geschwindigkeiten zu erreichen.“ 

Breakthrough Starshot

Eine Forschungsgruppe namens Breakthrough Initiatives arbeitet derzeit an der Entwicklung einer Flotte von Leichtsegel-Raumschiffen. Als StarChip benanntwerden diese Raumschiffe der Lage sein, die Reise zum Alpha Centauri-Sternensystem zu machen. Wenn ihr Nano-Raumschiff eine Geschwindigkeit von 15 % bis 20 % der Lichtgeschwindigkeit erreichen kann, können sie zu Alpha Centauri, der sich 4,37 Lichtjahre entfernt befindet, gelangen. Sie glauben, dass es vier Jahre dauern wird, bis sie wissen, ob die Reise ein Erfolg war.

Die Größe der Nano-Raumschiffe befinden sich im Zentimeterbereich und sie wiegen einige Gramm. Sobald die Segel starten, wird die Gruppe bodengestützte Laser auf die Fahrzeuge richten, um sie durch den Weltraum zu bewegen. Mit winzigen Kameras an Bord wollen sie hochwertige Oberflächenmerkmale von Planeten in Erdgröße erfassen, die sich im Alpha-Centauri-System bewegen. Durch den Start von 1000 Schiffen hoffen sie, genügend zu haben, um die Reise durch vorhandenen Weltraumschutt und interstellaren Staub zu überstehen.

Mit diesen großartigen Initiativen können wir in unserer Lebzeit eventuell andere Galaxien erforschen. Mit großer Entschlossenheit und etwas Glück wird es spannend sein zu sehen, wie die Nano-Raumschiffe ihre Mission erfüllen.

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