Kurz & Knapp – KW 18/2013

Unter der Rubrik „Kurz & Knapp“ finden sich Hinweise und Links auf Meldungen und Webseiten, die mir nebenbei auffallen, aber auf die Schnelle keinen eigenen Blogeintrag hier erhalten. Sei es, weil mir die Zeit fehlt, sei es, weil sie am besten für sich selbst stehen oder das Thema Raumfahrt eher am Rande betreffen:

  • http://www.sciencedaily.com/releases/2013/04/130426115659.htm
    „A NASA-funded sounding rocket mission will launch from an atoll in the Pacific in the next few weeks to help scientists better understand and predict the electrical storms in Earth’s upper atmosphere. These storms can interfere with satellite communication and global positioning signals.“
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Wohin mit dem Schrott?

Es ist Dienstag, der 10. Februar 2009. Über Nordsibirien kollidieren in 790 km Höhe ein amerikanischer und ein russischer Satellit und zerbersten in über 2.000 Bruchstücke. Diese umkreisen von nun an die Erde mit einer Geschwindigkeit von mehreren zehntausend(!) Stundenkilometern. Allerdings auf Umlaufbahnen, die sich der menschlichen Kontrolle entziehen.

Sie sind nicht die einzigen: Seit von der Erde aus Objekte ins All geschossen werden, haben sich im Orbit die Bruchstücke und Abfallprodukte von Raketenstufen, Satelliten etc. angesammelt. Geschätzt 30.000 Objekte von mehr als 10 cm und Hundertausende kleinerer Trümmer von über 1 cm Größe. [1] Insgesamt fast 7.000 Tonnen Weltraumschrott.

Raumschrott-Schaden an der Antenne des Hubble-Teleskops

Raumschrott-Schaden an der Antenne des Hubble-Teleskops. Bild: NASA

Welch großen Schaden selbst kleinste Objekte anrichten können, wenn man sie nur ausreichend beschleunigt, zeigt schon eine einfache Ladung Schrotkugeln. Den selben Effekt erzielen die Trümmer im Orbit, wenn sie auf ihren Bahnen Satelliten oder gar Raumfahrzeuge oder Raumstationen treffen. Bei diesen Geschwindigkeiten reicht schon eine Größe von wenigen Millimetern, um selbst solide Objekte zu beschädigen. Im Fall der beiden 2009 kollidierten Satelliten bestand sogar unmittelbare Gefahr für die Besatzung der ISS, die sich in nur 200 km Entfernung befand – ein Katzensprung bei dem Maßstab.

Noch problematischer erscheint der herumfliegende Abfall unter dem Gesichtspunkt, dass eine solche Kollision wiederum für weiteren Weltraumschrott sorgt. Ein Effekt, der unter der Bezeichnung „Kessler-Syndrom“ bekannt ist. Einige wenige dieser Objekte verglühen täglich in der Atmosphäre. Der Rest jedoch wird noch über Jahrzehnte hinweg im Orbit kreisen und aktuelle wie zukünftige Projekte gefährden, wenn die verantwortlichen Organisationen nichts dagegen unternehmen.*)

Welche Lösungen bieten sich also an? Bereits 2011 wurde z.B. ein Laser in Betracht gezogen. [2] Der Druck der Photonen soll das jeweilige Objekt geringfügig aus seiner Bahn befördern und so eine Kollision verhindern. Hält man sich allerdings nochmals die schiere Anzahl an Bruchstücken vor Augen (von denen diejenigen unter 1 cm Größe noch nicht einmal wirklich erfasst sind), wird schnell klar, dass die Lasermethode nur für verhältnismäßig wenige Fälle geeignet sein dürfte.

Die Vorschläge auf der gestrigen 6. internationalen Konferenz zum Thema „Weltraumschrott“ reichten von Fangnetzen über Greifarme bis hin zu Antrieben, die Satelliten nach Ende ihrer Funktionszeit auf eine „unschädliche“ Umlaufbahn befördern sollen. Denkbar wäre auch, Objekte wie Satelliten von vornherein mit einer Bremse auszustatten, damit sie nach ihrem Einsatz konrolliert in die Erdatmosphäre eindringen und dort verglühen.

Tank einer Delta 2 in Texas

Tank einer Delta 2 in Texas. Bild: NASA

All diese Methoden sind bisher unerprobt, doch wird man nicht umhin kommen, sich baldmöglichst an die Umsetzung zu begeben. Denn es handelt sich hier um ein Problem, das ein Otto-Normal-Verbraucher keinesfalls als buchstäblich „weit weg“ oder „abgehoben“ abtun kann. Selbst wenn die ISS verschont bleibt und „nur“ ein Satellit getroffen wird, geht dies uns alle an. Warum, wird ziemlich schnell deutlich wenn z.B. während der Dienstreise das Navigationssystem im Auto ausfällt, die Telekommunikation in Notfällen gestört ist oder ganze Landstriche nicht rechtzeitig vor Unwettern gewarnt werden können. Des weiteren muss man durchaus damit rechnen, dass von Zeit zu Zeit auch größere Stücke in die Atmosphäre wiedereintreten und auf der Erde aufschlagen, wie das nebenstehende Bild beweist.

Ob es uns also gefällt oder nicht: Der reibungslose Ablauf unseres Alltags hängt schon längst von der Funktionstüchtigkeit unserer Satelliten im All ab – und somit von der Lösung des Schrottproblems.*)

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*) Interessanterweise heißt es auf der Webseite der NASA übrigens:

„However, it should be noted that, currently, no U.S. government entity has been assigned the task of removing existing on-orbit debris.“
(Quelle: http://orbitaldebris.jsc.nasa.gov/Remediation/remediation.html)

Nun ja…

[1] Lt. Heiner Klinkrad, ESA, auf der 6. Konferenz zum Thema „Weltraumschrott“ am 22. April 2013

[2] http://science.orf.at/stories/1678635/

Blick hinter die Kulissen

Von links: Steve Robinson, Jim Kelly, Andy Thomas, Wendy Lawrence, Charlie Camarda, Eileen Collins und Soichi Noguchi. Bild: NASA

Von links: Steve Robinson, Jim Kelly, Andy Thomas, Wendy Lawrence, Charlie Camarda, Eileen Collins und Soichi Noguchi. Bild: NASA

Strahlende Gesichter von vor Vitalität nur so strotzenden Raumfahrern und Raumfahrerinnen. Wir haben sie auf den Fotos der Pressemitteilungen von ESA, NASA, JAXA & Co. alle schon gesehen. Die Vermutung liegt nahe, dass diese ausgewählten Damen und Herren einen Urlaub entweder direkt vor oder gerade hinter sich haben.

Aber ist das wirklich so? Welche Vorbereitung steckt in einer Raumfahrtmission? Ist der Verlauf wirklich immer so reibungslos, wie die Berichte die Öffentlichkeit glauben machen? Verstehen die Crewmitglieder sich wirklich immer so gut, dass es zu keinen nenneswerten Konflikten untereinander kommt?

Diesen und vielen anderen Fragen ist Mary Roach mit ihrem Buch „Packing for Mars. The Curious Science of Life in the Void“ nachgegangen. (Deutsch: „Was macht der Astronaut, wenn er mal muss? Eine etwas andere Geschichte der Raumfahrt„)

Die 16 Kapitel auf über 300 Seiten tragen Überschriften wie: „He’s smart but his birds are sloppy – Japan picks an astronaut“ oder „Houston, we have a fungus – Space hygiene and the men who stopped bathing for science“ oder auch „Discomfort food – when vegetarians make dinner, and other tales of woe from aerospace test kitchens

Allerdings solle man sich durch die bizarr klingenden Kapitelüberschriften nicht täuschen lassen: Der Inhalt ist zwar humorvoll, aber durchaus kritisch formuliert. Roach berichtet nicht nur von den Tücken eines Toilettengangs ohne Schwerkraft oder über die Tatsache, dass Experimente mit Pflanzen zuweilen den kulinarischen Gelüsten der Astronauten zum Opfer fallen. Sondern beispielsweise auch über gravierende psychische Probleme, über Eifersucht, Gewalt und sexuelle Übergriffe. Sie schildert, warum viele Probleme sowohl von den Astronauten als auch von den Raumfahrtagenturen meist unter den Teppich gekehrt werden und welche Konsequenzen und Probleme sich daraus für Folgemissionen ergeben.

Technische Diskussionen über Antriebssysteme und sonstige High Tech findet man hier nicht. Roach hat sich mit ihrem Buch eher den Schnittstellen zwischen Physik, Technik, Biologie und Psychologie gewidmet. Welche Probleme tauchen auf und wie sehen die Lösungen aus? Das Buch liest sich auch für Laien flüssig, kommt in den allermeisten Fällen ohne Fachchinesisch aus und schildert die diversen Problematiken für den Leser sehr bildhaft. Bei aller Situationskomik wahrt Roach jeoch immer den Respekt gegenüber den Personen und Institutionen, über die sie schreibt.

„Packing for Mars“ ist sowohl informativ als auch amüsant und eignet sich m.E. prima, um Interessierten einen ersten und schon recht detaillierten Einblick ins Thema „Alltag im All“ zu vermitteln. Wer es danach noch genauer wissen möchte, ist mit der zehnseitigen, nach den 16 Kapiteln gegliederten Bibliographie ebenfalls gut bedient.

Packing for Mars

Packing for Mars

Mary Roach: „Packing for Mars“
Norton, New York, 2011
321 Seiten

Mars One – „Big Brother“ auf dem Nachbarplaneten

In meinem letzten Posting erwähnte ich im Fazit, dass eventuellen Interstellarreisen und der Besiedelung von Exoplaneten entsprechende Experimente innerhalb unseres eigenen Sonnensystems vorausgehen sollten. Nun sieht es so aus, als solle ein solches Projekt im kleinen Maßstab Gegenstand einer Reality-Soap werden.

Richtig gelesen: Die niederländische Stiftung „Mars One“ sucht ab sofort Bewerber für eine Mission, in deren Verlauf eine Marskolonie aufgebaut werden soll. Im Abstand von zwei Jahren sollen jeweils weitere Kandidaten und Material folgen; die Fortschritte während der Reise und vor Ort sollen ähnlich wie bei „Big Brother“ im Fernsehen übertragen werden. Finanziert wird das ca. 6 Milliarden Dollar teure Projekt durch die Übertragungsrechte und Spenden.

Eine Rückreise der Kandidaten ist nicht vorgesehen. Wer einmal dort ist, bleibt auch dort. Bas Lansdorp, der Mitbegründer von Mars One, begründet dies damit, dass der menschliche Körper sich nach dem langen Flug und dem Aufenthalt auf unserem Nachbarplaneten nicht wieder an die Schwerkraft der Erde anpassen könne. [1]

Ich persönlich halte diese Begründung spontan für nicht ganz plausibel, denn man könnte die ca. achtmonatige Rückreise durch entsprechend konzipierte Raumfahrzeuge durchaus dazu nutzen, den Körper sukzessive wieder auf die Schwerkraft der Erde vorzubereiten. Auch dem vorhergesagten Muskel- und Knochenschwund kann man durch Sport entgegenwirken. Denkbar wäre eher, dass irgendwann das Immunsystem schlapp macht, je nach Gesamtdauer der Reise. [2] Wie das Beispiel von Valeri Poljakow zeigt, wäre jedoch eine Rückreise nach kurzem Aufenthalt höchstwahrscheinlich sehr wohl möglich. Poljakow ist mit über 14 Monaten an Bord der „MIR“ Rekordhalter für den längsten Aufenthalt in Schwerelosigkeit. Er hat trotz einer Übergangsphase mit gewissen körperlichen und psychischen Anpassungsschwierigkeiten offenbar keinerlei bleibende Schäden davongetragen. [3]

Wie man dem BBC-Artikel entnehmen kann, sind einige Experten dennoch skeptisch, was Mars One angeht. Insbesondere die stark schwankenden Temperaturen, die Abwesenheit von flüssigem Wasser und das Strahlungslevel empfindet Dr Veronica Bray von der Universität Arizona als problematisch.[1] Dies deckt sich mit jüngsten Berichten, dass (wenig überraschend…) stärkere Strahlungseinwirkung mit einem erhöhten Krebsrisiko einher geht. [4] Um dem entgegen zu wirken, sollen die Habitate auf dem Mars mit einigen Metern Erde bedeckt werden. Den Ausblick auf die Marslandschaft werden die Kolonisten also wohl nur in Raumanzügen außerhalb ihrer Wohnkapseln genießen können.

Auch von Seiten einiger Astronauten gibt es Bedenken. Sie betreffen vor allem die langfristige Funktionstüchtigkeit der Lebenserhaltungssysteme. Dennoch heißt es über NASA-Astronaut Stan Love:

„Although dubious about the funding, the technology and the impact of radiation, Love applauds small enterprises like Mars One.

He strongly believes private organisations will help raise awareness and hopefully discover or design some technology which will help future teams reach their goal of landing on Mars.“

(Quelle: „Applicants wanted for a one-way ticket to Mars„)

Ich persönlich bin jedenfalls sehr gespannt, wie es mit Mars One weitergeht. Vermutlich wird dies die erste Reality-Soap, die ich mir freiwillig ansehe. Falls sie denn zustande kommt.

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[1] http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-22146456
[2] http://www.kommunikation.uzh.ch/publications/magazin/magazin-12-1/Magazin-2012-1-18.pdf
[3] http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/001401398186991
[4] http://explore.georgetown.edu/news/?ID=70072&PageTemplateID=295

Raumfahrzeuge für Interstellarreisen – II –

Wie sich im ersten Teil dieses Postings gezeigt hat, wäre ein Schiff zu einem anderen Sonnensystem in jedem Fall ein Generationenschiff und müsste einigen tausend Menschen über mehrere Jahrhunderte hinweg eine Lebensbasis bieten.

Es gibt zwar Überlegungen, die Schiffe mit gefrorenen Embryonen oder erwachsenen Menschen in Stasis zu bemannen (sog. Schläferschiffe), jedoch gibt es bisher noch keinerlei Möglichkeit, Embryonen außerhalb des Mutterleibes voll auszutragen und vor allem anschließend ohne menschliche Unterstützung zu körperlich, psychisch und kognitiv voll entwickelten Frauen und Männern heranwachsen zu lassen. Bei der Stasismethode sehe ich wiederum Probleme mit dem Zustand der Besatzung nach derart vielen Jahren. Die Erfahrungen mit langjährigen Komapatienten nach deren Erwachen legen meines Erachtens den Schluss nahe, dass mit erheblichen körperlichen und kognitiven Defiziten zu rechnen wäre, welche den erfolgreichen Abschluss der Mission in Frage stellen würden. Darüber hinaus wäre an Bord solcher Schiffe die Instandhaltung komplett von einer Selbstanalyse und -reparatur des Systems abhängig. Es würde ein beträchtliches Risiko für den Erfolg der Mission darstellen, sich hierauf über Jahrhunderte hinweg verlassen zu müssen. Die am meisten Erfolg versprechende Methode dürfte derzeit also noch immer eine „normal“ lebende Besatzung sein.

Hieraus ergeben sich die Grundanforderungen wie Sauerstoffversorgung, Nahrung, Behausung, medizinische Versorgung, Industrie etc., die an ein derartiges Raumfahrzeug gestellt werden, unabhängig von seinem ultimativen Zweck am Zielort. Benötigt werden also mindestens zwei Komponenten: Antrieb und Habitat.

Antrieb
Als Antrieb wären aktuell Sonnensegel, Ionenantrieb (siehe auch => hier) und ggf. zusätzliche gravitationsgestützte Antriebe möglich. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Funktionweise kann hier kein allgemeingültiges Design bzw. Position in der Konstruktion angegeben werden. Es sei nur angemerkt, dass sie allesamt weit langsamer als die für die Zukunft angestrebten 1% Lichtgeschwindigkeit sind. Ein Ionenantrieb ermöglicht derzeit nur ca. 150.000 km/h. Damit würde eine Reise zu Proxima Centauri über 3.000 Jahre dauern. Sonnenwind bietet zwar hohe Geschwindigkeiten, hat jedoch den Nachteil, dass er nur eine Reichweite von ca. 4 Plutobahnradien aufweist. Ähnliches gilt für den gravitationsgestützten Antrieb: Ohne Himmelskörper keine Gravitation. Sollte die Menschheit jedoch jemals ein Generationenschiff bauen, so ist davon auszugehen, dass sich bis dahin auch eine geeignete Antriebsart gefunden hat. Dies legen wir also als Annahme für den weiteren Text zugrunde. Vielversprechende Ansätze werden hier recht anschaulich erklärt: Erkenntnishorizont, „Antriebe Morgen“

Habitat

By Don Davis (NASA Ames Research Center (ID AC76-0525)) [Public domain], via Wikimedia Commons

By Don Davis (NASA Ames Research Center (ID AC76-0525)) [Public domain], via Wikimedia Commons

Eines der momentan favorisierten Designs für das Habitat ist der sogenannte „Stanford Torus“ in diversen Formen. Ihn muss man sich prinzipiell wie einen innen hohlen Ring oder Doughnut vorstellen, in dessen Hohlraum die Komponenten der Biosphäre angesiedelt sind.

Wie eine derartige Biosphäre von innen aussehen könnte, zeigen => diese Ilustrationen besonders anschaulich.

Ein anderes, prinzipiell ähnliches Design findet sich im Wayland report (PDF):

„The habitable volume of space vehicles will (…) consist of pressurised modules at the ends of long arms on which they rotate about the centreline of the vehicle, together with another module on the centreline offering weightless conditions, this configuration being more economical of mass than a rotating cylinder or torus.“ (Eine Skizze befindet sich auf Seite 2. des Dokuments)

Beide Entwürfe haben gemeinsam, dass das Habitat jeweils um eine Mittelachse rotiert, um Gravitation zu simulieren. Dies ist notwendig, um Muskel- und Knochenschwund sowie Herz- und Kreislaufschwächen sowie weitere unerwünschte Anpassungen des Körpers an die Schwerelosigkeit zu vermeiden. Die Anordnung um eine Mittelachse ermöglicht auch das Einrichten von Zonen mit geringerer bzw. ganz ohne Schwerkraft, je mehr man sich durch die Verbindungsstege der Mittelachse des Raumfahrzeugs nähert.

Jeder der Entwürfe bietet jedoch trotz dieser Gemeinsamkeiten unterschiedliche Vor- und Nachteile. Auch wenn er nach bisherigen Berechnungen weniger wirtschaftlich wäre, könnte man z.B. dennoch dem Torus den Vorzug geben, da man davon ausgehen kann, dass sein großer Durchmesser ein besseres Gefühl von Weite vermitteln würde. Er wäre somit der Psyche der Besatzung zuträglicher, als eine Anzahl einzelner kleinerer Habitate. Dieser Faktor ist bei einer derart langen Reise nicht zu vernachlässigen, denn anders als bei kurzen Trips ins All kann man bei einem Generationenschiff die Besatzung nicht auf Jahrhunderte im voraus auf ihre psychische Eignung testen. Den einen oder anderen Klaustrophobiker wird es an Bord also zwangsläufig irgendwann geben. Auch der Transport von Waren und Lebewesen innerhalb der Biosphäre wäre im Torus leichter umzusetzen. Hinzu kommt im Torus ein geringeres Risiko, dass sich an Bord einzelne „Nationen“ bilden und voneinander abgrenzen. Andererseits stellt eine Aufteilung des Habitats auf mehrere Einzelmodule, wie beim Wayland-Modell, wiederum eine Risikominderung dar und wäre von Vorteil, falls es auf dem Flug zu Beschädigungen kommen sollte.

Die Verbindungsstreben von der Peripherie zum Zentrum stellt sich der Autor des Wayland-Reports folgendermaßen vor:

„The arms need to have either a pressurised tunnel for access to the centre, or small lift cars which run up and down; here the latter is assumed. A system for pumping ballast water between the centre and the periphery maintains the centre of gravity at the geometrical centreline, minimising wear on the bearings (if any) of the rotating structure and holding the centreline steady for ferry vehicles to dock. (…) suitable arm length and spin rate have yet to be determined by practical tests. Too short a lever arm or too fast a rate of spin will presumably make the occupants giddy and nauseous.“

Ich persönlich fände es sinnvoll, nach Möglichkeit die einzelnen Habitat-Elemente auch seitwärts noch untereinander zu verbinden. Erstens, um im Beschädigungsfall noch schneller evakuieren zu können. Zweitens, um mehr Interaktion zwischen den Habitaten zu ermöglichen. Ob dies vom Gesichtspunkt der Stabilität aus jedoch machbar ist, entzieht sich meiner Kenntnis.

Material
Es stellt sich die Frage, aus welchen Materialien ein solches Raumfahrzeug gebaut werden müsste, um sowohl die nötige Lebensdauer zu gewährleisten als auch reparierbar zu bleiben. Neben den herkömmlichen Metallen und Mineralien, die man während der Reise auch aus Asteroiden etc. gewinnen könnte, wäre es von Vorteil, ergänzend auch auf „intelligente“, und/oder sich selbst regenerierende Werkstoffe zurückzugreifen [1]:

„Perhaps it is possible to use the innate „force“ of different kinds of materials to create an artificial nature, which can shape streams of material flow to create a living interior that is capable of regeneration and is not simply waiting to be consumed by its human colony.“ (Rachel Armstrong: „Designing a Sustainable Interstellar Worldship

Hier würden sich lt. Armstrong beispielsweise Protozellen ebenso anbieten wie andere Stoffe aus der sogenannten synthetischen Biologie. Mit dem „Project Persephone“ hat man bereits begonnen, diese Möglichkeiten auszuloten.

Auch Reparaturen am Raumschiff sollten nach Möglichkeit automatisch durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass jederzeit ein Maximum aller Komponenten intakt und funktionstüchtig ist:

Due to its size and trip duration, world ship reliability is a vital feasibility issue as well. From a rough analysis using current spacecraft reliability data and the Deadalus mass breakdown model, it was concluded that 99.99% reliability is very difficult to achieve and an automated repair facility is required. [2]

Nichtsdestotrotz benötigt man an Bord jederzeit eine angemessene Anzahl qualifizierter Fachleute, die die Reparaturarbeiten überwachen und nötigenfalls korrigieren können und zudem ihr Wissen an die nächsten Generationen weitergeben. Der Faktor „Mensch“ ist auch hier unverzichtbar.

Strahlenschutz

Galaxie

Bildquelle: NASA

Wo auch immer an Bord sich Lebewesen befinden, muss zudem eine Abschirmung gegen kosmische Strahlung gewährleistet sein. Während wir auf der Erde durch Atmosphäre und Magnetfeld gegen diese Strahlung relativ gut abgeschirmt sind, trifft uns im All die ca. 100- bis 200fache Dosis. Abhilfe schaffen könnte hier beispielsweise ein Schild aus Plasma:

„Wie eine Blase soll das Gas aus geladenen Teilchen dabei den Teil des Raumschiffs umgeben, in dem die Besatzung untergebracht ist. Das damit verbundene Magnetfeld wäre ein ebenso effektiver Schutz vor kosmischer Strahlung wie eine mehrere Zentimeter dicke Aluminiumschicht, würde jedoch lediglich ein paar Gramm wiegen.“
Quelle: http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/267551

Plasmaschilde sind jedoch nur für einige Konstruktionen eine Option. Ob die Form eines Stanford-Torus mit dieser Methode kompatibel ist, bezweifle ich persönlich. Denkbar wäre in solchen Fällen evtl. eine Art „Zwischenwand“ aus Wasser[3] bzw. Eis oder anderem abschirmendem Material in der Hülle des Raumschiffs, falls diese nicht an sich schon dick genug sein sollte.

Wie man sieht, stellt ein Raumschiff für interstellaren Personentransport gänzlich andere Ansprüche an das Design als beispielsweise eine Raumstation. Bei voraussichtlichen Ausmaßen von mehreren bzw. mehreren Dutzend Kilometern in Länge und Breite, fallen bei Raumschiffen insbesondere Widerstandsfähigkeit, möglichst schnelles Fortkommen und Manövrierbarkeit mehr ins Gewicht als bei Stationen im Orbit. Ebensowenig wie man eine Raumstation als Raumschiff nutzen kann, ist dies jedoch auf längere Zeit umgekehrt möglich.

Zusätzliche Nutzlast
Je nach Zweck der Mission muss neben dem Habitat auch Raum für Materialien, Transportmittel und Werkzeuge zur Verfügung stehen. Egal ob der Zweck der Mission darin besteht, lediglich eine Raumstation zu bauen, einen Planeten bewohnbar zu machen, oder einen bereits bewohnbaren Planeten direkt zu besiedeln – es werden auf jeden Fall Vorarbeiten wie Tagebau und Weiterverarbeitung der gewonnenen Rohstoffe anfallen, für die man bei der Ankunft bereits ausgerüstet sein sollte. Höchstwahrscheinlich muss man in fast jedem Fall auch zunächst eine Raumstation im Orbit errichten, von der aus man die Besiedelung der neuen Kolonie vorantreiben und koordinieren kann.

All dies dürfte nach der Reise nochmals mehrere Jahrzehnte vor Ort in Anspruch nehmen. Es stellt sich daher die Frage, ob diese Zwischenschritte nicht evtl. auch vorab von unbemannten Sonden erledigt werden können. Von sogenannten „Precursor Probes“, die man dem eigentlichen Generationenschiff voraus schickt, um selbst erst dann am Ziel anzukommen, wenn die neue Kolonie bereits konstruiert und bewohnbar gemacht wurde. Wenn Roboter inzwischen schon Hochhäuser bauen, warum nicht auch ganze Raumstationen? Diese Vorgehensweise wäre kaum kostenintensiver als der eigenhändige Neubau vor Ort. Es wäre sogar denkbar, in zeitlichem Abstand mehrere dieser Sonden vorauszuschicken. Z.B. eine, die zunächst Terraforming betreibt, dann eine zweite, die die Kolonie aufbaut. Anschließend würde das eigentliche Schiff folgen, dessen Besatzung ihr Ziel direkt besiedeln könnte.

Kommunikation

Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer

LADEE – Quelle: NASA

Leider hat diese Sache einen recht großen Haken: Die Kommunikation zwischen Proben, Schiff und Erde. Nicht nur ist die Übermittlung bisheriger Radiosignale störanfällig, sondern man kann diese Signale zudem über diese Entfernung schlicht zu schlecht fokussieren. Falls die Sonde oder das Schiff unterwegs oder vor Ort auf irgendwelche Schwierigkeiten stoßen sollte, würde man es vermutlich nie erfahren. Selbst Relais-Stationen wären bei der benötigten Anzahl auf einer derartigen Strecke leider keine Option.

Auch Kommunikation per Laser fällt leider raus. Auf eine Distanz von mehreren Lichtjahren kann man mit den bisher zur Verfügung stehenden Kenntnissen und Techniken keinen Laser akkurat genug ausrichten, um damit noch das Ziel zu erreichen.[4]

Fazit
Angesichts all dieser Schwierigkeiten stellt sich die Frage, ob es sich überhaupt lohnt, ein solches Projekt in Angriff zu nehmen. Fest steht m. E., dass einem derartigen Unterfangen langjährige Erfahrungen mit Biosphären in kleinerem Maßstab vorausgehen müssen. Denkbar wäre vielleicht zunächst ein Raumschiff, das sich nur innerhalb unseres eigenen Sonnensystems bewegt und dessen Besatzung man ggf. evakuieren und zur Erde zurücktransportieren könnte. Selbst wenn am Ende solcher Experimente kein Interstellar-Raumschiff stehen sollte, würden sie doch unschätzbar wertvolle Einblicke in die „Funktionsweise“ von Öko- und Sozialsystemen liefern.*) Das wiederum führt höchstwahrscheinlich nebenbei zu nützlichen Spinoffs und hoffentlich besserem Umweltschutz für das terrestrische Leben.

Wie man sieht, handelt es sich beim Thema Schiffe für die interstellare Raumfahrt um ein sehr großes Themengebiet, das in ein oder zwei Blogposts nur angerissen werden kann. Eigentlich würde jeder einzelne angesprochene Aspekt einen eigenen Eintrag verdienen. Ich freue mich daher über Hinweise in den Kommentaren, welche Teilbereiche für meine Leser am interessantesten sind, so dass ich diese ggf. aufgreifen und detaillierter darstellen kann.
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*) Das Buch „Psychology of Space Exploration“ kann man sich => hier übrigens als PDF herunterladen.

[1] http://news.discovery.com/space/private-spaceflight/project-persephone-icarus-interstellar-100yss-120920.htm

[2] http://www.academia.edu/2111006/A.M._Hein_M._Pak_D._Putz_C._Buhler_P._Reiss_World_Ships_-_Architecture_and_Feasibility_Revisited_

[3] Vielen Dank für den Hinweis an Lars Fischer

[4] http://www.academia.edu/2086485/Interstellar_Communication_Techniques_for_Long_Range_Mission_Spacecraft
sowie http://news.discovery.com/space/project-icarus-interstellar-communications-120206.htm

Kurz & Knapp – KW 14/2013

Unter der Rubrik „Kurz & Knapp“ finden sich Hinweise und Links auf Meldungen und Webseiten, die mir nebenbei auffallen, aber auf die Schnelle keinen eigenen Blogeintrag hier erhalten. Sei es, weil mir die Zeit fehlt, sei es, weil sie am besten für sich selbst stehen oder das Thema Raumfahrt eher am Rande betreffen: