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Mars-Reise: Visionäre Idee soll Flug zum roten Planeten drastisch verkürzen

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Von: Tanja Banner

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Ein riesiger Laser könnte eine Raumsonde auf dem Weg zum Mars so stark beschleunigen, dass die Reise in 45 Tagen zu bewältigen wäre. Doch es gibt Hürden.

Quebec – Reisen zum Mars dauern lange – je nachdem, wie weit der rote Planet von der Erde entfernt ist, benötigt ein Raumschiff mindestens sieben Monate bis zu seinem Ziel. Das ist einer von mehreren Gründen, die eine Reise von Menschen zum Mars bisher unmöglich machen: Durch die lange Hin- und Rückreise würde die Mission sehr lange dauern und die Raumfahrenden sehr lange der Strahlung im Weltall sowie der Enge einer Raumkapsel aussetzen. Doch eines Tages sollen Menschen den roten Planeten besuchen und erforschen – weshalb Lösungen für die lange Reisezeit gesucht werden.

Forschende der McGill University in Quebec, Kanada, haben sich nun eine Lösung für dieses Problem überlegt. Das Team um Emmanuel Duplay schlägt eine Anordnung mehrerer Laser mit einem Durchmesser von insgesamt zehn Metern und einer Leistung von 100 Megawatt vor, die ein Raumschiff auf seinem Weg zum Mars beschleunigen könnte. Diese Laser sollen auf die Heizkammer einer Raumsonde gelenkt werden, die bereits in der Erdumlaufbahn kreist und Wasserstoffplasma in dieser Kammer erhitzen. Wasserstoffgas soll dann durch eine Düse der Raumsonde ausgestoßen werden, der entstandene Schub soll das Raumschiff von der Erde wegbewegen.

In 45 Tagen zum Mars: Forschende machen Vorschlag mit riesigem Laser

In ihrer Studie, die im Fachjournal Acta Astronautica veröffentlicht wurde, beschreiben Duplay und sein Forschungsteam, wie es dann weitergehen soll: Sobald der Laserstrahl abgestellt wird, soll die Raumsonde mit einer Geschwindigkeit von fast 17 Kilometern pro Sekunde (61.200 km/h) ins Weltall hineinrasen – mit dieser Geschwindigkeit würde sie innerhalb von etwa sechs Stunden die Distanz zwischen Erde und Mond zurücklegen. Eineinhalb Monate später würde die Raumsonde den Mars erreichen.

Planet Mars
Planet Mars © UIG/Imago

Doch spätestens jetzt wird es schwierig: Das Raumschiff bewegt sich in der Nähe des Mars immer noch mit 16 km/s (57.600 km/h) und es wird schwierig, so in eine Umlaufbahn um den roten Planeten einzuschwenken. Normalerweise nutzt man dafür eine Rakete, die gezündet wird, um das Raumschiff zu verlangsamen. Doch für dieses Manöver würde so viel Treibstoff benötigt, dass nur noch sechs Prozent der gesamten Masse für die eigentliche Fracht übrig bleiben würden.

10-Meter-Laser soll Mars-Sonde beschleunigen – doch das Abbremsen ist ein Problem

Bliebe die Methode des sogenannten „Aerobraking“, bei der der Luftwiderstand beim Eintritt in eine Umlaufbahn die Raumsonde abbremst. Bei diesem heftigen Bremsmanöver würden auf die Raumsonde bis zu 8G – also die achtfache irdische Schwerkraft – wirken, beschreiben die Forschenden. Das sind Werte, die ein Mensch gerade so noch aushalten kann.

Die Methode, die die Forschenden um Duplay vorschlagen, nennt sich „thermischer Laserantrieb“. Das Forschungsteam reagiert mit seinem Vorschlag auf eine Aufgabe der Nasa: Die US-Raumfahrtorganisation stellte Ingenieurinnen und Ingenieuren im Jahr 2018 die Aufgabe, eine Mission zu entwerfen, bei der eine Fracht von mindestens 1000 Kilogramm in nicht mehr als 45 Tagen zum Mars transportiert werden kann.

In den 2030er Jahren will die Nasa erstmals Menschen zum Mars schicken

„Der thermische Laserantrieb ermöglicht schnelle Transportmissionen von einer Tonne mit Laserarrays von der Größe eines Volleyballfeldes – etwas, was der elektrische Laserantrieb nur mit Arrays der Kilometerklasse kann“, erklärt Emmanuel Duplay. Von den ersten Menschen, die den Mars besuchen werden, dürfte diese Technologie jedoch nicht verwendet werden. Zumindest arbeitet SpaceX mit dem „Starship“ derzeit an einem Raumschiff, das mittelfristig Menschen zum Mars bringen soll und verwendet dafür konventionelle Raketenantriebe. Neben SpaceX plant auch die Nasa, in Zukunft Menschen zum Mars zu bringen. Die Raumfahrtorganisation peilt dafür die 2030er Jahre an.

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„Wenn jedoch mehr Menschen die Reise antreten, um eine langfristige Kolonie aufrechtzuerhalten, werden wir Antriebssysteme benötigen, die uns schneller dorthin bringen – und sei es nur, um Strahlungsgefahren zu vermeiden“, zitiert das Portal Phys.org den Hauptautor der Studie, Duplay. Der kann sich vorstellen, dass eine laserthermische Mission zum Mars bereits zehn Jahre nach den ersten bemannten Missionen starten könnte – also möglicherweise um das Jahr 2040.

Bisher wird der rote Planet nur von Rovern und Orbitern erforscht. Die liefern jedoch regelmäßig erstaunliche neue Informationen – und bereiten mit ihren Missionen die ersten menschlichen Besuche des Mars vor. (Tanja Banner)

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