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Dienstag, 16.10.2018
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Antiwasserstoff und Positronen

Erste Ideen für Antimaterie-Raumschiffe

Klar scheint: Antimaterie wäre der effektivste Treibstoff für ein Sternenschiff – auch wenn die praktischen Hürden noch immens scheinen. Das aber hält Wissenschaftler und Raumfahrt-Enthusiasten keineswegs davon ab, über real machbare Antimaterie-Antriebe nachdenken. Erste Ideen dazu gibt es bereits.

Schema des Antimaterie-Antriebs mit Segel von Jackson und Howe.

Schema des Antimaterie-Antriebs mit Segel von Jackson und Howe.

Mit Antiwasserstoff und Segel


Gerald Jackson und sein Partner Steven Howe vom Startup Hbar Technologies haben eine unbemannte Minisonde entworfen, die durch eine Kombination von Segel und Antimaterie angetrieben werden soll. Von nur 17 Gramm Antiwasserstoff angetrieben, soll ihre zehn Kilogramm schwere Sonde in nur 40 Jahren das vier Lichtjahre entfernte Alpha-Centauri-System erreichen.

Das Prinzip: Die Sonde besitzt ein rund fünf mal fünf Meter großes, mit abgereichertem Uran beschichtetes Segel aus einem dünnen Karbonfilm. Wird nun ein Strahl von Antiwasserstoff auf dieses Segel gelenkt, kommt es zur Annihilation und die freiwerdende Energie löst eine Spaltung der Uranatome aus. Als Spaltprodukte entstehen zwei kleinere Atomkerne, von denen einer direkt ins All hinausschießt und einen Rückstoß erzeugt. Der andere trifft das Segel, überträgt seine Energie und erzeugt so zusätzlichen vorwärts gerichteten Schub.

Theoretisch könnte eine solche Raumsonde auf dem Flug zu Alpha Centauri zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Ob dieser Antiwasserstoff-Antrieb tatsächlich umsetzbar ist, wollen Jackson und Howe in den nächsten Jahren mithilfe einer Crowdfunding-Kampagne testen. Um allerdings erste Prototypen des Antriebs zu bauen, wären ihren Schätzungen nach 100 Millionen US-Dollar nötig. Für ein ganzes Raumschiff mit einem solchen Antrieb wären Milliarden fällig.

Die Positronenanlage von Positron Dynamics erzeugt milliarden Positronen pro Sekunde – aber nur wenige davon lassen sich einfacngen.

Positronen und Fusion


Eine andere Antimaterie-Variante wollen Ryan Weed und seine Mitstreiter von Positron Dynamics nutzen: Sie setzen für ihren Antrieb auf Positronen, das Antimaterie-Gegenstück der Elektronen. Der große Vorteil: Diese Art der Antimaterie entsteht von Natur aus bei beim Zerfall bestimmter radioaktiver Elemente. Ein Vorrat solcher Nuklide könnte daher der Raumsonde als Positronenquelle dienen. Statt den Treibstoff von der Erde mitzubringen, würde er so während des Fluges immer neu nachproduziert.

Der eigentliche Schub der interstellaren Sonde aber entsteht erst in einem zweiten Schritt: Nachdem ein Moderator aus Siliziumkarbid die Positronen abgekühlt und eine kontrollierte Annihilation sichergestellt hat, wird Gammastrahlung frei. "Diese Gammastrahlung können wir nicht lenken", erklärt Weed. "Aber wir können ihre Energie nutzen, um geladene Teilchen zu erzeugen – und die kann man mit einem Magnetfeld lenken."

Konkret ausgedrückt: Mit den Gammastahlen soll eine Fusionsreaktion angestoßen werden. Deren energiereiche Teilchenprodukte könnten zu einem Strahl gebündelt für den eigentlichen Schub sorgen. "Die Austrittsgeschwindigkeit dieser Antriebsdüsen wäre tausendfach höher als bei chemischen Triebwerken", sagt Weed. "Sie läge bei etwa zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit." Das wäre genug, um den Mars in wenigen Wochen zu erreichen, Alpha Centauri in rund 40 Jahren.

Dass der Positronen-Antrieb machbar ist, wollen Weed und seine Kollegen schon innerhalb der nächsten zwei Jahre demonstrieren. Sie planen, bis dahin einige Cubesats mit Prototypen dieser Technologie auszurüsten und im Orbit zu testen. Mehr als eine Million US-Dollar hat Positron Dynamics dafür von Investoren aktuell schon eingeworben.
Nadja Podbregar
Stand: 23.02.2018
 
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