Ein neues Mittel zum Antrieb von Raumfahrzeugen, das an der Universität von Washington entwickelt wird, könnte die Zeit, die Astronauten benötigen, um zum und vom Mars zu reisen, drastisch verkürzen und den Menschen zu einem festen Bestandteil des Weltraums machen.
Tatsächlich könnten schnelle Reisen in entfernte Teile des Sonnensystems mit Magnetstrahl-Plasmaantrieb oder Mag-Strahl zur Routine werden, sagte Robert Winglee, Professor für Erd- und Weltraumwissenschaften an der UW, der das Projekt leitet.
Derzeit würden Astronauten mit konventioneller Technologie und Anpassung an die Umlaufbahnen der Erde und des Mars um die Sonne etwa 2,5 Jahre brauchen, um zum Mars zu reisen, ihre wissenschaftliche Mission durchzuführen und zurückzukehren.
"Wir versuchen in 90 Tagen zum Mars und zurück zu gelangen", sagte Winglee. "Unsere Philosophie ist, dass, wenn es zweieinhalb Jahre dauern wird, die Chancen für eine erfolgreiche Mission ziemlich gering sind."
Mag-Beam ist einer von 12 Vorschlägen, die in diesem Monat vom Institut für fortgeschrittene Konzepte der Nationalen Luft- und Raumfahrtbehörde unterstützt wurden. Jeder erhält 75.000 US-Dollar für eine sechsmonatige Studie, um das Konzept zu validieren und Herausforderungen bei seiner Entwicklung zu identifizieren. Projekte, die diese Phase durchlaufen, können über einen Zeitraum von zwei Jahren bis zu 400.000 USD mehr erhalten.
Nach dem Mag-Beam-Konzept würde eine weltraumgestützte Station einen Strom magnetisierter Ionen erzeugen, die mit einem Magnetsegel eines Raumfahrzeugs interagieren und es mit hohen Geschwindigkeiten, die mit der Größe des Plasmastrahls zunehmen, durch das Sonnensystem treiben. Winglee schätzt, dass eine 32 Meter breite Steuerdüse einen Plasmastrahl erzeugen würde, der ein Raumschiff mit 11,7 Kilometern pro Sekunde antreiben kann. Das entspricht mehr als 26.000 Meilen pro Stunde oder mehr als 625.000 Meilen pro Tag.
Der Mars ist durchschnittlich 48 Millionen Meilen von der Erde entfernt, obwohl die Entfernung stark variieren kann, je nachdem, wo sich die beiden Planeten in ihren Umlaufbahnen um die Sonne befinden. In dieser Entfernung würde ein Raumschiff, das 625.000 Meilen pro Tag zurücklegt, mehr als 76 Tage brauchen, um zum roten Planeten zu gelangen. Winglee arbeitet jedoch daran, noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen, damit die Rundreise in drei Monaten durchgeführt werden kann.
Um solche hohen Geschwindigkeiten praktisch zu machen, muss eine andere Plasmaeinheit am anderen Ende der Fahrt auf einer Plattform stationiert sein, um das Raumfahrzeug zu bremsen.
"Anstatt dass ein Raumschiff diese großen, leistungsstarken Antriebseinheiten tragen muss, kann man viel kleinere Nutzlasten haben", sagte er.
Winglee sieht vor, dass Einheiten durch bereits von der NASA geplante Missionen um das Sonnensystem platziert werden. Man könnte zum Beispiel als integraler Bestandteil einer Forschungsmission zum Jupiter verwendet werden und dort nach Abschluss der Mission im Orbit bleiben. Einheiten, die weiter draußen im Sonnensystem platziert sind, würden Kernkraft nutzen, um das ionisierte Plasma zu erzeugen. Diejenigen, die näher an der Sonne sind, könnten den von Sonnenkollektoren erzeugten Strom nutzen.
Das Mag-Beam-Konzept entstand aus einer früheren Anstrengung, die Winglee zur Entwicklung eines Systems namens mini-magnetosphärischer Plasmaantrieb führte. In diesem System würde eine Plasmablase um ein Raumschiff erzeugt und auf dem Sonnenwind segeln. Das Mag-Beam-Konzept beseitigt die Abhängigkeit vom Sonnenwind und ersetzt ihn durch einen Plasmastrahl, dessen Stärke und Richtung gesteuert werden können.
Eine Mag-Beam-Testmission könnte innerhalb von fünf Jahren möglich sein, wenn die finanzielle Unterstützung konstant bleibt, sagte er. Das Projekt wird während des sechsten jährlichen Treffens des NASA Advanced Concepts Institute am Dienstag und Mittwoch im Grand Hyatt Hotel in Seattle zu den Themen gehören. Das Treffen ist kostenlos und für die Öffentlichkeit zugänglich.
Winglee räumt ein, dass eine anfängliche Investition von Milliarden von Dollar erforderlich wäre, um Stationen rund um das Sonnensystem zu platzieren. Sobald sie jedoch installiert sind, sollten ihre Stromquellen es ihnen ermöglichen, unbegrenzt Plasma zu erzeugen. Das System würde letztendlich die Kosten für Raumfahrzeuge senken, da einzelne Fahrzeuge keine eigenen Antriebssysteme mehr tragen müssten. Sie würden mit einem starken Druck von einer Plasmastation schnell auf Touren kommen und dann mit hoher Geschwindigkeit ausrollen, bis sie ihr Ziel erreichen, wo sie von einer anderen Plasmastation verlangsamt würden.
"Dies würde eine dauerhafte menschliche Präsenz im Weltraum ermöglichen", sagte Winglee. "Das ist es, was wir erreichen wollen."
Originalquelle: Pressemitteilung der University of Washington
