Was sind Sonnensegel?

Das Sonnensegel ist eine vorgeschlagene Form des Weltraumantriebs, der den Druck der Photonen der Sonne nutzt, um Schub zu erzeugen. Photonen werden von einem Spiegel reflektiert, der an einer Nutzlast angebracht ist. Sie transportieren den Impuls und lassen das Segel und die dazugehörige Nutzlast beschleunigen. Da der photonische Druck im Vergleich zu beispielsweise dem von einer chemischen Rakete erzeugten Schub relativ gering ist, müssen tragfähige Sonnensegel sehr groß und leicht sein. Ein Design, das von der NASA untersucht wird, wäre ungefähr einen halben Kilometer breit. Vorgeschlagene Baumaterialien umfassen Mylar- und Polyimidfilme, Aluminium und eine neue Art von Kohlefaser.

Entwürfe mit dem höchsten Schub-Masse-Verhältnis wurden vom MIT-Studenten Eric Drexler in seiner Masterarbeit entwickelt. (Drexler ist in erster Linie als Begründer der Nanotechnologie bekannt.) Bei Verwendung von Aluminiumfilmen mit einer Dicke von etwa 30 bis 100 Nanometern würden Drexlers Konstruktionen Schubwerte pro Quadratmeter aufweisen, die etwa zehnmal höher sind als die der meisten vorgeschlagenen Konstruktionen, bei denen Kunststoffe zum Einsatz kommen. Der Schlüssel zur Realisierung von Drexlers Design wären weltraumgestützte Fertigungsanlagen. Die Folien für Sonnensegel sind zu empfindlich, um gefaltet, auf den Markt gebracht und eingesetzt zu werden.

Bisher wurde noch kein Raumfahrzeug gebaut, das Sonnensegel als primäre Antriebsmethode einsetzt, obwohl mit Hilfe des photonischen Drucks kleine Änderungen an den Kursen der Raumsonden vorgenommen wurden. Im Jahr 2004 setzte die japanische Luft- und Raumfahrtagentur ISAS jedoch erfolgreich zwei Sonnensegel-Prototypen in einer erdnahen Umlaufbahn ein. Im Jahr 2005 startete Cosmos 1 , das erste Sonnensegel-Raumschiff der Welt, ein gemeinsames privates Projekt der Planetary Society , der Cosmos Studios und der Russischen Akademie der Wissenschaften . Aufgrund des unkonventionellen Charakters des Sonnensegelantriebs zögerten große Regierungsbehörden, in ihn zu investieren, und überließen die Entwicklung auf diesem Gebiet privaten Unternehmen.

Sonnensegel sind ideal für den Einsatz im Sonnensystem, wo die Sonnenstrahlen am intensivsten sind. Für Missionen außerhalb des Sonnensystems müssten Spiegel in Planetengröße verwendet werden, um die Lichtenergie präzise auf die Sonnensegel zu konzentrieren. Dies könnte sich eines Tages als die einfachste Möglichkeit erweisen, ein Raumfahrzeug auf einen wesentlichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Durchdachte Sonnensegel könnten sich in eine Richtung bewegen, die nicht direkt von der Sonne abweicht, indem das Segel in einem geeigneten Winkel geneigt wird. Um die Geschwindigkeit von Sonnensegeln zu verbessern, wurde das lackierte Sonnensegel vorgeschlagen, ein hypothetisches Segel, das mit Chemikalien beschichtet ist, die während der gesamten Fahrt des Raumfahrzeugs verdampfen und dadurch zusätzlichen Schub verleihen.