Sonnensegel als Antrieb im Weltall
Hallo Weltraum- und SciFi-Freunde! Willkommen auf meiner Webseite.
Schon als kleines Kind war es immer mein Traum, einmal die Sterne zu bereisen. Inzwischen gibt es auch einige Theorien, wie so eine Reise möglich werden kann. Eine dieser Möglichkeiten möchte ich euch gerne näher erläutern: "das Sonnensegel".
Mit dem Sonnensegel aus Stoff, das viele als dekorativen und flexiblen Schattenspender kennen, haben die Sonnensegel in der Raumfahrt außer dem Namen höchstens noch die Form gemeinsam. Ansonsten sind Weltall-Sonnensegel wahre Wunder der Technik. In der Astronomie werden mit dem Begriff "Sonnensegel" grundsätzlich zwei verschiedene Dinge in Verbindung gebracht. Am geläufigsten dürfte wohl das Sonnensegel zur Energieerzeugung sein. Diese Sonnensegel, oft auch als Solarzelle oder Solarmodul bezeichnet, finden beispielsweise an Bord der Internationale Raumstation ISS Anwendung.
Als Antrieb wird jedoch ein Sonnensegel benutzt, das ähnlich funktioniert wie die Segel in der Schifffahrt. Anstelle des Windes nutzt man allerdings die Sonne, die ja kontinuierlich Licht aussendet. Licht besteht im Gegensatz zum Wind nicht aus Materie, sonder vielmehr aus Energie. Es ist also mal eine Welle und mal ein Teilchen. Wenn nun Licht auf eine Materie trifft, entsteht ein Druck, ausgelöst durch die Photonen (Lichtteilchen). Da die Sonne kugelförmig ist, wird die Photonendichte mit zunehmender Entfernung immer geringer. Der Lichtdruck nimmt quadratisch zur Entfernung zur Sonne ab.
Wenn die Photonen auf eine Fläche treffen, schieben sie diese weg. Besteht diese Fläche auch noch aus reflektierendem Material, entsteht ein interessanter Effekt. Das Licht wird an der Fläche gebrochen und bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung. Der "Kontinuität des Raumes" zufolge wird das Material mit der doppelten Kraft des Lichtdruckes beschleunigt. Die Kontinuität des Raumes besagt, dass ein Impuls, wie beispielsweise der Lichtdruck, erhalten bleiben muss. Ein Impuls ist eine gerichtete Größe. Er ergibt sich aus der Multiplikation von Masse und Geschwindigkeit.
Genau daraus ergibt sich aber das erste Problem. Will man eine hohe Beschleunigung erreichen, braucht man sehr große und sehr leichte Sonnensegel. Hier ist mit Spannung auf die Entwicklungen im Bereich technischer und elektronischer Textilien zu warten. Zu dem darf der Stoff auch nicht reißen, was angesichts der Staubteilchen, der Minikometen und der Strahlung eine entscheidende Rolle spielt. Das leichteste, sehr feste Material ist derzeit Mylar. Für Sonnensegel wird es mit einer dünnen Aluminiumschicht überzogen. Um dem Segel die nötige Festigkeit zu geben ist noch ein Gestell notwendig. Diese bestehen meist aus hohlen Kohlefaserrohren.
Ein weiteres Problem besteht in der Entfaltung der Sonnensegel. Um sie in den Weltraum zu befördern, müssen die Sonnensegel gefaltet sein. Bei Größenordnungen von annähernd 1 km² und mehr ist die Falttechnik kompliziert. Erfolgreiche Tests mit bis zu 50 m² großen Sonnensegeln wurden schon durchgeführt und die Entfaltung lief meist problemlos ab.
Auch Sonnenwinde können Probleme verursachen. Im Sonnenwind sind massig Elektronen. Diese Elektronen könnten das Sonnensegel aufladen, was dazu führen würde, das sich der Stoff unkontrollierbar oder abnormal verhält.
Trotz all dieser Probleme bin ich davon überzeugt, dass Astronauten eines Tages mithilfe von Sonnensegeln das Weltall erforschen. Und mit etwas Glück erfüllt sich dann auch mein Traum und ich kann das All zumindest als Weltraumtourist einmal bereisen.
