Aufzug zum Weltraum

In den Weltraum zu kommen ist schwierig.

Im Moment ist es, als würde man

Einen berg auf einem einrad hochfahren mit einem rucksack voller sprengstoff: unglaublich langsam, man kann wenig transportieren und man könnte sterben.

Eine Rakete braucht eine Geschwindigkeit von ungefähr 40 000 km/h um der Erde zu entkommen. Um zu dieser Geschwindigkeit zu gelangen sind Raketen hauptsächlich Behälter für Treibstoff mit einem winzigen bisschen Nutzlast. Das ist schlecht, wenn man zu anderen Planeten will weil man viel schweres Zeug braucht, um zu überleben und vielleicht auch zurückzukehren. Gibt es also einen Weg, mit weniger Treibstoff und mehr Nutzlast ins Weltall zu kommen? Eine nette Sache, die die meisten unserer Transportprobleme auf der Erde löste, ist das was man Infrastruktur nennt. Ob es nun Straßen für Autos sind, Häfen für Schiffe oder Gleise für Züge. Wir haben es leichter gemacht, irgendwo hinzukommen. Die selbe Lösung können wir auch im Weltraum anwenden. Weltraum-Infrastruktur wird es einfacher und billiger machen, in die Umlaufbahn auf den Mond, den Mars und noch weiter zu gelangen.

Super, aber was genau ist Weltraum-Infrastruktur? Im Gegensatz zu einem Weltraumlift, der derzeit Science-Fiction ist, gibt es eine einfache, aber vielversprechende Technologie, die keine neue Wissenschaft, magische Materialien oder riesige Investitionen erfordert und welche bereits erfolgreich im Orbit getestet wurde. Ein Kabel und ein Gewicht "Tether" genannt das Konzept ist so einfach, es ist überraschend. Was wäre, wenn wir Tether - hunderte oder tausende Kilometer lang - im Weltraum hätten und sie als Leitern verwenden würden, um mehr Flughöhe und Geschwindigkeit zu erreichen? Dieses Konzept nennt sich Skyhook. Es funktioniert sogar noch besser, wenn wir es rotieren lasssen. Ein Gegengewicht hält ein langes Kabel fest während es sich im Kreis dreht. Die Rotation verlangsamt, relativ zur Geschwindigkeit des Erdbodens, das untere Ende des Tethers und beschleunigt es nach oben hin, wie bei einem Katapult. Das bedeutet, dass man von dem Tether Energie übertragen kann und man einen riesigen Schub beim Loslassen bekommt - mehr oder weniger kostenlos. Dieser ist doppelt so hoch wie die Rotationsgeschwindigkeit des Seiles. Spezialisierte Fasern, die den außergewöhnlich großen Kräfte standhalten können, existieren bereits. Um ihn vor Schnitten und Zusammenstößen mit Trümmern und Meteoriten zu schützen, können wir unseren Tether in einem Netz von redundanten Fasern weben.

Da unser Skyhook mehrmals täglich an der selben Stelle vorbeikommen würde, könnten kleine, wiederverwendbare Shuttles es einholen. Natürlich ist das nicht so einfach. Da der niedrigste Punkt des Tethers mit ca. 12 000 km/h durch die Atmosphäre rast. Wegen der Erdatmosphäre können wir den Skyhook nicht zu niedrig ansetzen denn sonst wird es durch die Luftreibung zu heiß. Also wird es in einer Höhe von 80 - 150 km hängen - und nicht niedriger. Daher brauchen wir spezialisierte Raumfahrzeuge, die den Tether erreichen können. Obwohl das nicht gerade einfach ist, ist es immer noch um einiges billiger als eine große, mit Raketentreibstoff gefüllte Blechbüchse auf 40 000 km/h zu beschleunigen. Das Ende zu erwischen wird ebenfalls eine Herausfordeung sein. Es gibt nur ein kurzes Zeitfenster von 60 bis 90 Sekunden um ein winziges Ding im Himmel zu finden, dass sich mit Mach 12 bewegt.

Um das zu erleichtern, könnte das Ende eine Art (1km langen) Leinenfang haben, mit einer Navigationsdrohne, die dem Raumfahrzeug dabei hilft, sich zu verbinden. Eine weitere Herausforderung ist, unser Skyhook in der Umlaufbahn zu halten. Je mehr Raumfahrzeuge sich mit dem Tether verbinden und sich hochziehen lassen desto mehr entziehen sie ihm seinen Schwung, der es an seinem Platz hält. Wenn wir nichts dagegen tun, wird es sich verlangsamen, bis es in die Atmosphäre stürzt. Und an der Stelle können wir das Universum ein bisschen hereinlegen.

Der Skyhook ist eine Batterie die Umlauf-Energie speichert.

Es ist möglich, die Energie für auslaufende und ankommende Raumfahrzeuge auszugleichen. Ankommende Raumschiffe, die Menschen und Rohstoffe zurück zur Erde bringen geben dem Tether Energie, die es an ins All auslaufende Raumschiffe weitergeben kann. Auf diese Weise verliert der Tether keine Energie. Je mehr wir es benutzen, desto billiger wird es.

Falls wir dennoch Energieverlust haben, können wir den mit kleinen elektronischen oder chemischen Motoren ausgleichen, die regelmäßig die Position des Tethers korrigieren. Mit einem Tether, der die Erde umkreist, und einem, der den Mars umkreist, wären Reisen zwischen den Planeten schnell, einfach und billig, im Vergleich zu Raketen. Der Erd-Tether säße in einer niedrigen Umlaufbahn, um Menschen und Ladung aufzunehmen und zum Mars zu schleudern. Der Mars-Tether fängt sie auf und bremst sie für die Landung auf der Marsoberfläche ab. In der Gegenrichtung könnte der Tether ein Raumfahrzeug aufnehmen, das mit nur 1.000 km/h durch die dünne Atmosphäre des Mars fliegt - nicht viel schneller als unsere Flugzeuge auf der Erde - und das Raumfahrzeug zurück zur Erde schleudern, wo es aufgefangen und heruntergelassen wird. Die Tether könnte Reisen zwischen beiden Planeten von neun Monaten auf fünf oder sogar drei Monate verkürzen und könnten die Größe der benötigten Raketen um 84 bis 96 Prozent reduzieren. Und noch besser: die Passagiere könnten möglicherweise sogar relativ luxuriös reisen weil wir es uns leisten könnten in Komfort zu investieren. Die Reise mit dem Tether wäre das Erste-Klasse-Ticket zum Mars! Zusammen könnten die Tether um Erde und Mars das schnelle und kosteneffiziente Rückgrat des Transportes bereitstellen das Weltraum-Reisen erschwinglich machen würden. Aber lasst uns mal weiter denken. Ausgehend von einer niedrigen Mars-Umlaufbahn könnte ein Tether Schiffe in den Asteroiden-Gürtel schleudern.

Das erste Schiff, das zu einem neuen Asteroiden geschickt wird, bräuchte noch Raketen, um an seinem Ziel abzubremsen. Alle nachfolgenden könnten ein Tether vorfinden was sie auffängt und dann kostenlos zurückschickt. Günstig zu Asteroiden zu kommen ist ein großer Faktor um an die Ressourcen des Sonnensystems zu gelangen. Edelmetalle und wertvolle Minerale könnten zum Mars geliefert werden nur Wochen nach dem sie aus den Asteroiden gefördert wurden. Sie wären die perfekten Bausteine für unsere interplanetare Zivilisation. Aber warum sollten wir es dabei belassen? Mars-Monde sind sehr praktisch. Keine anderen Monde im Sonnensystem kreisen so nahe an ihrem Planeten. Phobos ist so schwer, dass wir uns keine Sorgen machen müssen, dass er sich verlangsamt. Das macht ihn zum perfekten Ankerpunkt für die Super-Tether die knapp 6000 km lang wären. Die untere Spitze würde knapp über der Mars-Oberfläche fliegen und wäre sehr einfach zu erreichen.

Das obere Ende kann Raumschiffe bis zu Jupiter und Saturn schleudern. Der selbe Super-Tether kann auch das innere Sonnensystem näher bringen. Venus und Merkur sind nur einen Sprung entfernt. Im Gegensatz zum Mars sind sie überladen mit Sonnenenergie und reich an Mineralien. Langfristig hält nichts die Menschheit davon ab, ein treibstofffreies. Transportnetzwerk für die Gesteinsplaneten zu errichten, was sich um die Mars-Monde dreht. Tether sind eine vergleichsweise günstige und nachhaltige Lösung um Weltraumreisen erschwinglich und den Rest des Sonnensystems für Nutzung und Erkundung zugänglich zu machen. Bedenkt man, dass wir schon heute die Technologien haben, um sie zu bauen gibt es wirklich keine gute Ausrede noch länger damit zu warten. Teile des Sonnensystems sind weit entfernt, aber sie könnten so nah sein. Apropos Dinge die schwer zu erreichen sind, es aber nicht sein müssten: Wissen.