Raumsonde nach Epsilon Eridani

Ist es möglich, mit unserer heutigen Technik eine Raumsonde zu den Sternen zu senden? Oder sind wir vom interstellaren Raumflug ähnlich weit entfernt wie Leonardo da Vinci’s Flugapparat von der A380? Wäre es überhaupt sinnvoll einen Flug zu den Sternen zu unternehmen? Ich gebe zu, es ist nicht gerade eine der Fragen, die uns derzeit unter den Nägeln brennt. Dennoch ist es reizvoll, sich einmal darüber Gedanken zu machen.

Wohin soll die Reise gehen?

Es mag den einen oder anderen ein wenig überraschen, aber gibt es bereits heute Interstellare Raumsonden. Sie heißen Pioneer 10 und 11, Voyager 1 und 2 und New Horizons. Allerdings war ihr primäres Ziel (oder ist es erst, wie bei New Horizons) nie der interstellare Raum, sondern Objekte unseres Sonnensystems. Ihre Geschwindigkeit ist gerade genügend groß, dass sie dem Schwerefeld der Sonne entkommen können und man kann nicht behaupten, dass sie für die Langstrecke optimiert sind: Für einen Trip zu den Sternen ist ihre Reisegeschwindigkeit sehr gemächlich, und ihre Energieversorgung nimmt mit zunehmender Reisezeit stetig ab. Was mit den Besonderheiten des Brennstoffs zu tun hat, den sie verwenden.

Betrachten wir einmal die beiden Voyagers (ich habe erst kürzlich über sie in anderem Zusammenhang geschrieben) Seit ihrem Start vor 34 Jahren haben sie 16 (Voyager 1), bzw. 13 (Voyager 2) Lichtstunden zurückgelegt. Die Energie an Bord wird mit Isotopengeneratoren erzeugt, die mit Plutonium 238 arbeiten. Dessen Halbwertzeit beträgt etwa 88 Jahre. Zu Beginn der Mission standen 450 Watt zur Verfügung, aber aufgrund des radioaktiven Zerfalls dieses Plutonium-Isotops und des Verschleißes der Thermoelemente stehen derzeit nur noch 58 % der Energiemenge zur Verfügung, über welche die Voyagers zu Beginn ihrer Reise verfügten.

Die maximale Datenrate für Übertragungen der Sonde zur Erde beträgt derzeit 1,4 Kilobit pro Sekunde. Aber nur, wenn die weltgrößten Antennen des Deep Space Networks eingesetzt werden. Unter Berücksichtigung der zunehmenden Entfernung und der abnehmenden Bordenergie kann man davon ausgehen, dass wir um das Jahr 2025 zum letzten Mal von den Voyagers hören werden.

Von den 11 Instrumenten, die jede der beiden Sonden an Bord hat, sind noch jeweils vier aktiv. Alle anderen sind entweder bereits ausgefallen (3 bei Voyager 1, eines bei Voyager 2) oder wurden abgeschaltet. Teils weil sie zuviel Strom brauchen, teils weil man sie nicht mehr benötigt, seitdem die Sonde keine Planeten und Monde mehr anfliegt.

Für eine wirkliche interstellare Raumsonde bräuchte man einen etwas anderen technischen Ansatz. Langlebigkeit, Energiesicherheit und Geschwindigkeit wären die obersten Gebote. Immerhin wäre es schon auf Basis unserer heutigen Technologie möglich, eine Raumsonde auf eine Geschwindigkeit vom 20fachen der Voyager-Sonden zu beschleunigen.

Die Reise zum Pluto würde dann sechs Monate dauern. Bis Proxima Centauri wären es 5.000 Jahre. Hätte also Pharao Cheops eine solche Raumsonde auf den Weg geschickt, sie würde just in diesen Tagen ihren Vorbeiflug an Proxima Centauri erleben und nur ein paar Generationen später bei Alpha und Beta Centauri vorbeischauen.

5.000 Jahre! Das hört sich elend lange an. Es widerspricht der menschlichen Natur, Dinge in Angriff zu nehmen, die über die eigene Lebensdauer hinausgehen. Gerade einem jungen Menschen erscheint solch eine Spanne wie ein geologisches Zeitalter. Doch die Erfahrung zeigt, dass sich geschichtliche Zeiträume mit zunehmendem Alter mehr und mehr relativieren. Ich kann mich an Gespräche mit meinem Großvater erinnern (geboren 1895), der seinerseits Menschen kannte die in der Schlacht von Königsgrätz mit dabei waren und in Konzerte von Franz Liszt gingen. Ein Zeitraum von 150 Jahren erscheint mir daher erlebbar, wenn man hier die Überlieferung durch einen vertrauten Zeitzeugen mit einbezieht. Zurück bis Pharao Cheops wären das lediglich 33mal von Franz Liszt bis heute.

Wenn uns die 5.000 Jahre bis zum nächsten Stern nicht schrecken, stellt sich die Frage, ob wir gerade den auch wirklich ansteuern wollen. Schauen wir uns deswegen in der solaren Nachbarschaft einmal um.

Im Umkreis von gut 10 Lichtjahren (nun gut, dann sind wir mit unserem „Zwanzig-mal-schneller-als Voyager-Raumschiff“ über 10.000 Jahre unterwegs) um unsere Sonne gibt es 15 weitere Sterne. Sechs davon sind in Doppelsternsystemen gebunden. Mehr werden wir da wohl nicht finden, auch wenn man sehr kleine und leuchtschwache Sonnen mit in Betracht zieht, wie eben den erst 1915 entdeckten Proxima Centauri, ein "Sternlein" von nur 200.000 Kilometern Durchmesser und 129 Jupitermassen.

Rein "sterntechnisch" ginge es übrigens noch mal um etwa ein Drittel kleiner, erst danach sind wir im Reich der Braunen Zwerge. Noch einmal darunter wären wir bei vagabundierenden, sonnenlosen Planeten angekommen. Sie leuchten nicht, geben kaum Wärmestrahlung ab, und sind daher mit heutigen Mitteln praktisch nicht feststellbar. Von denen mag es vielleicht auch etliche im 10-Lichtjahre Radius geben. Aber wir wissen ja nicht, in welcher Richtung wir hier mit dem Suchen anfangen sollten.

So wie wir Menschen gestrickt sind, wollen wir mit unserer Stellarsonde ein Planetensystem besuchen, in dem zumindest die Chance auf eine bewohnbare Welt besteht.

Wenden wir uns somit noch einmal Proxima Centauri zu. Der ist schon seit einer Weile das Ziel ebenso intensiver wie bislang erfolgloser Planetensuche. Sollte er welche haben, dann sind sie erstens klein (was kein Nachteil sein müsste) und zweitens – wenn sie sich in der habitablen Zone befinden, und da hätten wir sie am liebsten – unvorteilhaft nahe an ihrer lebhaften kleinen Sonne. Proxima Centauri ist ein UV-Ceti Stern und somit ein unruhiger Geselle. „Habitable Zone"  bedeutet: so nahe an der Sonne, dass die Oberflächentemperatur des hypothetischen Planeten über dem Gefrierpunkt von Wasser liegt.

Bei Proxima Centauri wäre das derart nahe, dass dieser Planet ein Jahr von nur sechs Tagen Dauer hätte. Das wiederum bedeutet, dass seine Rotation mit Sicherheit an seine Sonne gebunden sein wird und somit ebenfalls sechs Tage dauert. Und ob ein Planet mit einer derart langsamen Rotation ein genügend starkes Magnetfeld entwickeln kann, um sein potentielles Leben vor den etwa alle 400 Tage auftretenden Flares zu schützen, ist äußerst zweifelhaft. Somit scheidet Proxima Centauri als Kandidat für eine Sternensonde wahrscheinlich aus.

Nur wenige hundert Flugjahre weiter findet sich das Doppelsternsystem Alpha Centauri A und B. Diese beiden Sonnen umkreisen einander auf einer elliptischen Bahn, in einem Abstand zwischen 12 und 36 (irdische) Astronomischen Einheiten. Ob unter diesen Bedingungen ein stabiles Planetensystem möglich ist, ist fraglich. Und tatsächlich sind auch hier noch keine Planeten beobachtet worden.

Der nächste wäre Barnards Pfeilstern. Ein kleiner roter Zwerg, nur wenig größer als Proxima Centauri. Immerhin aber ein sehr alter Stern, vielleicht 12 oder 13 Milliarden Jahre alt. Auch hier gibt es keinen gesicherten Nachweis für Planeten (obwohl es in den 80iger Jahren mal einen Hype darum gab).

Dann kommt Wolf 359, schon stramme 7,8 Lichtjahre entfernt Er ist noch kleiner als Proxima Centauri, schon hart an der Grenze zum Braunen Zwerg. Planeten wurden hier noch nicht beobachtet.

Lalande 21185? Größenmäßig nicht schlecht, knapp die halbe Sonnenmasse. Auch bei ihm gab es vor gut 10 Jahren Aufregung um mögliche Planeten, aber seitdem ist hier wieder der Rückzug geblasen worden, nachdem die ersten Messungen nicht bestätigt werden konnten.  

Sirius A und B? Ein sehr interessantes und junges Doppelsternsystem, wäre vielleicht schon deswegen einen Besuch wert. Planeten kann man hier allerdings kaum erwarten.

Luyten 726-8? Ein UV-Ceti Doppelsystem in recht engem Abstand. Auch hier können wir uns Planeten wohl abschminken.

Ross 154? Klein, rot und schon wieder ein Flare-Stern. Wenig passend für bewohnbare Planeten und es ist auch keiner bekannt.

Ross 248? Kühl, rot und klein. UV-Ceti und keine Planeten.

Erst 10,5 Lichtjahre von der Sonne, inzwischen haben wir Epsilon Eridani erreicht, treffen wir auf die ersten (derzeit bekannten) Expoplaneten. Aber lohnt die Reise dorthin? Epsilon Eridani ist noch ein verdammt junger Stern. Irgendwo zwischen 500 Millionen und einer Milliarde Jahre alt. Die Planetenbildung dürfte dort zwar abgeschlossen sein, die Zeit der großen Bombardierungen durch Planetesimale aber noch nicht, wenn wir die Geschichte unseres eigenen Planetensystems auf Epsilon Eridani extrapolieren. Die Chancen, dass sich damit schon Leben entwickelt hat, sind daher gering, auch wenn dort ein Planet in der habitablen Zone existieren sollte.

Wir kommen nicht um die Erkenntnis herum: Die Ecke der Milchstraße, in der uns das Schicksal angesiedelt hat ist in etwa das Äquivalent des Bayrischen Waldes. Nix los im Moos. Womöglich also gibt es in dieser ziemlich ländlichen Ecke der Milchstraße überhaupt kein Objekt, das unserer heutigen Vorstellung von einem "Ziel höchster Priorität und höchstem Interesse" entspricht: Ein Planetensystem wie dem unseren, womöglich mit einer zweiten Erde.

Sollten wir also deshalb keine Anstrengungen unternehmen, die Sterne zu erreichen? Ich meine, wir sollten es dennoch versuchen, denn ich denke wie so oft im Leben ist auch hier der Weg das Ziel.

Wichtiger noch: Raumfahrzeuge sind unsere Transportschiffe der Zukunft. Die Schiffbautechnik aber kann man nicht wesentlich verbessern, solange man nur mit Ruderbooten im heimatlichen Hafenbecken spazieren fährt.
 

Ich bin Raumfahrt-Fan seit frühester Kindheit. Mein Schlüsselerlebnis ereignete sich 1963. Ich lag mit Masern im Bett. Und im Fernsehen kam eine Sendung über Scott Carpenters Mercury-Raumflug. Dazu der Kommentar von Wolf Mittler, dem Stammvater der TV-Raumfahrt-Berichterstattung. Heute bin ich im "Brotberuf" bei Airbus Safran Launchers in München im Bereich Träger- und Satellitenantriebe an einer Schnittstelle zwischen Wirtschaft und Technik tätig. Daneben schreibe ich für Print- und Onlinemedien und vor allem für mein eigenes Portal, "Der Orion", das ich zusammen mit meinen Freundinnen Maria Pflug-Hofmayr und Monika Fischer betreibe. Ich trete in Rundfunk und Fernsehen auf, bin Verfasser und Mitherausgeber des seit 2003 erscheinenden Raumfahrt-Jahrbuches des Vereins zur Förderung der Raumfahrt (VFR). Aktuell erschien in diesen Tagen beim Motorbuch-Verlag "Interkontinentalraketen". Bei diesem Verlag sind in der Zwischenzeit insgesamt 16 Bücher von mir erschienen, drei davon werden inzwischen auch in den USA verlegt. Daneben halte ich etwa 15-20 mal im Jahr Vorträge bei den verschiedensten Institutionen im In- und Ausland. Mein Leitmotiv stammt von Antoine de Saint Exupery: Wenn du ein Schiff bauen willst, dann trommle nicht Menschen zusammen, um Holz zu beschaffen, Werkzeuge zu verteilen und Arbeit zu vergeben, sondern lehre sie die Sehnsucht nach dem weiten unendlichen Meer. In diesem Sinne: Ad Astra

Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Signalübertragung

    Hallo,

    eine Raumsonde bis zu anderen Sternen zu senden, ist ja ansich erst mal interessant. Nur macht das ja eigentlich nur dann Sinn, wenn sie uns Daten zurück sendet. Wegen der Daten schickt man ja erst Sonden los.

    Aber wenn die Sonden am Rande unseres Sonnensystems schon zu schwach für eine Signalübertragung sind, wie kann eine Raumsonde uns dann Signale aus der Entfernung zu den nächsten Sternen senden?
    Gibt es da technologische Konzepte für die Zukunft? Laser z.B.? Würden diese reichen?

    Gruß

    Kai Neuhaus

  2. Pharao Cheops

    Eigentlich ist es Pharao Cheops durchaus gelungen ein über 5.000 Jahre lang dauerndes Projekt zu starten, wie wüssten wir sonst von ihm?

  3. Alternative

    Man koennte ja auch einfach mal in einem Zeitraum von 50 Jahren ein richtig cooles Teleskop zu bauen und dann die naechsten 100 Jahre zum Belichten einiger weniger Planetensysteme nutzen (ich weiss, das Teleskop muss gewartet werden etc., das ist eingeschlossen). Das sollte die Statistik soweit hochschrauben, dass man doch schon ein paar Details des Sonnensystems erkennt.

    Nachdem man sich dann ein System ausgesucht hat und auch ein bisschen fortgeschrittenere Technologie zur Hand hat, kann man das Menschen-Transportschiff auch direkt losschicken. Das spart dann etwa 5000 Jahre, bevor man die Kolonien hochziehen kann (und darum geht es doch, oder?).

    Im Detail ist dieser Entwurf bestimmt haesslich, aber wenn die Alternative aus 5000 Jahren Daeumchendrehen besteht, sagt mir das Konzept irgendwie mehr zu.

  4. Dazu ist es noch zu früh.

    Hallo ! Die rasante Entwicklung wird die langsamen Sonden überholen. In hundert Jahren wird man über die klobigen und roh gezimmerten Projektile schmunzeln, die unsere Generation losgeschickt hat. Netter Versuch. In zweihundert Jahren werden Sonden unsere Projektile in einigen Lichtwochen Entfernung überholen und unsere Anstrengungen wären vergebene Liebesmüh.

  5. Signalübertragung

    Das Raumfahrzeug müsste natürlich auf Langstreckenübertragung optimiert werden. Das ist bei heutigen Raumschiffen ja nicht der Fall. Die Datenübertragungsrate wäre entweder sehr niedrig (was nicht schlimm wäre, denn Zeit spielt keine Rolle), wenn wir es auf herkömmliche Art machen, oder ganz schön gut, wenn wir neue Technologien wie Laser-Kommunikation einsetzten. Vor allem aber müssten für das interstellare Raumfahrzeug Energiequellen verwendet werden, deren Leistung nicht so flott abnimmt, wie das bei Radionuklid-Batterien mit Plutonium 238 der Fall ist, das ja nur eine Halbwertszeit von 88 Jahren hat. Da kämen wir auf Basis derzeitiger Technologie um einen soliden Uran-Reaktor nicht herum.

  6. Pharao Cheops

    Das mit der Haltbarkeit über die Jahrtausende hat Pharao Cheops wirklich sauber hingekriegt, ganz wie es seine Absicht war. Allerdings ist die Flugleistung der Pyramiden immer noch recht mäßig und unser Wissen über die Welt von Re nach wie vor wesentlich größer als über die Welt von Osiris. Aber im Ernst: Mein Vergleich mit Cheops ist auch dem Respekt geschuldet, den ich ihm gegenüber und seinen Ingenieuren, Baumeistern und Handwerkern habe. Das waren weiß Gott keine Krämerseelen.

  7. Altermative

    Auch ich gehe davon aus, dass die Teleskope in absehbarer Zukunft „cool“ genug sind um bei den umliegenden Nachbarsternen nicht nur erdgroße Planeten festzustellen, sondern auch zu erkennen, welche Gase in ihren (potentiellen) Atmosphären vertreten sind. Das würde die Auswahl der Ziele erheblich optimieren. Das mit dem „Menschen-Raumschiff“ beinhaltet sicher noch das eine oder andere kleine Problem. Um beim Beispiel von „Lichtecho“ (siehe Kommentar oben) zu bleiben: Wir wollen ja nicht, dass die Besatzung Epsilon Eridani in einem ähnlich unfrischen Zustand erreicht wie Pharao Cheops oder Ramses unsere heutige Welt. Schon aus diesem Grunde denke ich (und vor allem weil es viel, viel billiger wäre als ein Generationenraumschiff zu bauen) dass wir Sternenschifffahrt eher mit unbemannten Raumfahrzeugen beginnen sollten.

  8. Dazu ist es nie zu früh…

    Ich hab bei der Erläuterung meiner Idee vielleicht nicht weit genug ausgeholt. Natürlich müssten wir, um uns in der „Schiffbaukunst“ zu üben, auch regelmäßig solche bauen. Also eine Sternensonde jeweils auf dem neuesten Stand der Technik etwa alle zwanzig Jahre. Und hoffentlich wird die zweite Sonde die erste irgendwann einmal überholen. Und die dritte die zweite und die erste. Und die vierte die dritte, zweite und erste. Und ich bin keineswegs der Meinung, dass wir warten sollten, bis wir eines sehr fernen Jahres die ultimate Raumsonde bauen können, die Epsilon Eridani in 50 Jahren erreicht. Denn dann werden wir sie nie starten. Die Gebrüder Wright haben schließlich auch nicht darauf gewartet, bis die Technik fortgeschritten genug war, um 250 Menschen mit 1000 Stundenkilometern von einem Kontinent zum nächsten bringen zu können.

  9. 5000 Jahre ?

    “”Seit ihrem Start vor 34 Jahren haben sie 16 (Voyager 1), bzw. 13 (Voyager 2) Lichtstunden zurückgelegt.””

    34 Jahre unterwegs und noch nicht mal einen Lichttag geschafft. Deprimierend. Mit solchen Schnecken wird das nichts. Da müsste ein Antimaterieantrieb oder etwas ähnlich Utopisches her.

    Wenn denn jemals ein derartiges Projekt in Angriff genommen würde, dann sollte die Sonde schon einen beachtlichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit erreichen.

    Etwas weniger utopisch, aus heutiger Sicht, wär die Entwicklung eines Riesenteleskops mit vielleicht einigen hundert Metern Durchmesser, so dass lohnende Ziele in der “näheren Nachbarschaft” gefunden werden könnten.

    Und so nebenbei: Welcher Hersteller technischer Geräte gibt eine 5000-Jahre-Garantie? 🙂

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