Reise zwischen den Sternen dank des Bussard-Kollektors: Forscher untersuchen interstellaren Antrieb

Die Reise zu anderen Sternen ist einer der großen Träume der bemannten Raumfahrt. In der Science Fiction sind solche Raumreisen an der Tagesordnung – hier kommen häufig Antimaterie-Antriebe zum Einsatz. Der benötigte Wasserstoff wird direkt aus dem All gesammelt. Wie realistisch der sogenannte Bussard-Ramjet-Antrieb, der das interstellare Reisen ermöglichen soll, wirklich ist, hat ein Team rund um Peter Schattschneider von der Technischen Universität Wien analysiert. Das Ergebnis dürfte all diejenigen, die von interstellaren Reisen träumen, deutlich ernüchtern.

Konzept von 1960

Zu den Antrieben, die in der Science-Fiction häufig beschrieben werden, gehört der sogenannte Bussard-Kollektor oder Bussard-Ramjet. Beschrieben wurde dieser Antrieb bereits 1960 von dem US-Physiker Robert Bussard. Das Konzept sieht vor, den sowohl im interplanetaren als auch interstellaren Weltraum vorhandenen ionisierten Wasserstoff als Antrieb für einen Fusionsantrieb zu nutzen. Der benötigte Wasserstoff soll mittels eines magnetischen Fangtrichters eingefangen und zum Reaktor geleitet werden. Die gesammelte Wasserstoffmenge ist dabei abhängig von der Geschwindigkeit des Raumschiffs – je schneller es unterwegs ist, desto mehr Wasserstoff kann eingefangen werden.

„ Die Idee ist es wert, untersucht zu werden. Im interstellaren Raum gibt es hochverdünntes Gas, hauptsächlich Wasserstoff – ungefähr ein Atom pro Kubikzentimeter. Wenn man den Wasserstoff mit Hilfe gewaltiger Magnetfelder vor dem Bug eines Raumschiffs wie in einem magnetischen Trichter einsammeln würde, dann könnte man damit einen Fusionsreaktor betreiben und das Raumfahrzeug beschleunigen„, so Schattschneider.

Das 1960 von Bussard erdachte Konzept wurde bereits 1969 von dem Physiker John Fischback analysiert und begeistert seither Science-Fiction-Fans. Aber auch in der Wissenschaft sorgte die Idee für Aufsehen. Allerdings fehlten in der Analyse von Fishback wesentliche Angaben wie etwa die Größe des Magnettrichters und einige Feldvektoren.

Wie machbar ist der Bussard-Kollektor?

Schattschneider und sein Kollege Albert Jackson von Triton Systems haben nun eine umfassende Machbarkeitsstudie zum Bussard-Kollektor vorgelegt. Dabei kamen sie zu dem Schluss, dass das Grundprinzip des Antriebs funktioniert. Mittels eines Fangtrichters aus parabolisch geformten Feldlinien könnten Protonen aus dem All eingefangen und an einen Fusionsreaktor geleitet werden. „Dafür wären relativ moderate Feldstärken von drei bis 50 Tesla nötig„, so die beiden Wissenschaftler. Allerdings wäre die Reisedauer begrenzt. Die Obergrenze ergibt sich aus dem Materialgewicht, der Beschleunigung und der Trichtergröße. „Mit Graphen, dem am besten geeigneten Material, würde die Maximalgeschwindigkeit bei einer Beschleunigung von einem g nach drei Jahren Flugzeit und in rund zehn Lichtjahren Entfernung erreicht. Danach würde die Beschleunigung schnell auf Werte absinken, die den populären Traum von einer Reise ins galaktische Zentrum innerhalb eines Menschenalters zunichte macht“, schreiben die Wissenschaftler.

Allerdings gibt es noch ein wesentlich größeres Problem. Und das liegt in der technischen Umsetzbarkeit des benötigten Magnettrichters. Diese müsste eine Größe haben, die realistisch betrachtet kaum machbar ist. Für einen Schub von zehn Millionen Newton, was lediglich doppelt so viel wie beim Hauptantrieb des Space-Shuttles ist, müsste der Kollektor einen Durchmesser von etwa 4000 Kilometern haben und 150 Millionen Kilometer lang sein. Eine derartige Konstruktion wäre wahrscheinlich sogar für eine fortschrittliche außerirdische Zivilisation nicht umsetzbar – ganz zu schweigen von der Menschheit.

Der Bussard-Ramjet bleibt ein Thema für die Science-Fiction

Mit dem Bussard-Kollektor, so Schattschneider und Jackson, wird es demnach eher keine interstellaren Reisen geben. Denn der Antrieb von Robert Bussard kann in der Praxis nicht funktionieren. Für eine Reise zu anderen Sternen wird es also andere Alternativen geben müssen.

via TU Wien