Wie lange nach Alpha Centauri reisen?

Foto über BreakthroughInitiatives.org.

Künstlerkonzept überDurchbruch Starshot.


Der Weltraum ist groß. Wirklich wirklich,Ja wirklichgroß. Und deshalb hat die NASA derzeit keine Pläne, eine Raumsonde zu einem der mehreren Tausend bekannten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu schicken. Inzwischen ist die NASA in Bezug auf Sternenreisen nicht mehr das einzige Spiel in der Stadt. Im April 2016 wurde der russische Hightech-Milliardär Yuri Milnerangekündigteine neue und ehrgeizige Initiative namens Breakthrough Starshot, die 100 Millionen US-Dollar in Proof-of-Concept-Studien für eine völlig neue Technologie für Sternenreisen stecken will, die auf unbemannte Raumfahrt bei 20 % derLichtgeschwindigkeit, mit dem Ziel, das Alpha Centauri-System zu erreichen – und vermutlich seinen neu entdeckten PlanetenNächstes b– innerhalb von 20 Jahren. Ist es möglich? Niemand weiß es noch, aber Alpha Centauri ist ein offensichtliches Ziel. Es ist das unserer Sonne am nächsten gelegene Sternensystem bei 4,3Lichtjahreein Weg. Das sind etwa 25 Billionen Meilen (40 Billionen km) von der Erde entfernt – fast das 300.000-fache der Entfernung von der Erde zur Sonne.

Lesen Sie weiter, um mehr darüber zu erfahren, warum Sternenreisen so beeindruckend sind und wie wir dies erreichen könnten.


Diese 4 konventionellen Raumschiffe verlassen das Sonnensystem. Ein fünftes Raumschiff,Neue Horizonte, wird schließlich auch das Sonnensystem verlassen. Aber konventionelle Raumschiffe bewegen sich im Gegensatz zu den riesigen Entfernungen zwischen den Sternen langsam. Es wird Zehntausende von Jahren dauern, bis eines dieser Schiffe auf einen Stern trifft. Bild überWikimedia Commons.

Warum funktioniert eine konventionelle Rakete nicht?Betrachten Sie die Space Shuttles, die nur wenige hundert Kilometer über der Erdoberfläche in die Erdumlaufbahn gereist sind. Wenn die Erde die Größe eines Sandkorns hätte, wäre dieser Abstand etwa die Breite eines Haares im Gegensatz zu a6 Meilen(10 km) Entfernung zu Alpha Centauri.

Die Space Shuttles waren keine Raumschiffe, aber wir haben Raumschiffe gebaut. Fünf Raumschiffe von der Erde sind derzeit auf dem Weg aus dem Sonnensystem in den interstellaren Raum. Es sind die beiden Pioneer-Raumschiffe, die beiden Voyager-Raumschiffe und die New Horizons-Raumschiffe. Alle bewegen sich extrem langsam im Verhältnis zu der Geschwindigkeit, die benötigt wird, um zwischen den Sternen zu reisen.

Betrachten Sie also die beiden Voyagers – Voyager 1 und Voyager 2 – die 1977 auf den Markt kamen. Keine der Voyagers zielt auf Alpha Centauri, aber wenn einer von ihnen – vorausgesetzt, er behält seine aktuelle Geschwindigkeit bei – Zehntausende von Jahren dauern würde zu diesem nächstgelegenen Stern. Irgendwann werden die Voyagers an anderen Sternen vorbeikommen. In etwa 40.000 Jahren wird Voyager 1 innerhalb von 1,6 Lichtjahren (9,3 Billionen Meilen) von AC+79 3888, einem Stern im Sternbild Camelopardalis, driften. In etwa 296.000 Jahren wird Voyager 2 4,3 Lichtjahre von Sirius entfernt, dem hellsten Stern am Himmel. Hm, 4,3 Lichtjahre. Das ist die Entfernung zwischen uns und Alpha Centauri.




Was ist mit der Raumsonde New Horizons, der ersten Raumsonde, die jemals Pluto und seine Monde besucht hat? Die NASA-Raumsonde New Horizons fliegt mit 58.536 km/h (36.373 Meilen pro Stunde). Mitte Januar 2006 von der Erde gestartet, erreichte es Mitte Juli 2015 Pluto … neuneinhalb Jahre später. Wenn New Horizons auf das Alpha Centauri-System ausgerichtet wäre, was es nicht ist, würde dieses Raumschiff etwa 78.000 Jahre brauchen, um dorthin zu gelangen.

Herkömmliche Raketen funktionieren also nicht, weil sie zu langsam sind.

Bildnachweis: Mark Rademaker/Mike Okuda/Harold White/NASA.

So könnte ein Raumschiff mit Warpantrieb aussehen. Bildnachweis: Mark Rademaker/Mike Okuda/Harold White/NASA.

Illustration über das Anderson Institute.

Abbildung überdas Anderson-Institut.


Warp-Antrieb?Was wäre, wenn wir reisen könntenschneller als das Licht? Unzählige Science-Fiction-Bücher und -Filme basieren auf diesem Konzept, das das Verständnis der Physiker darüber, wie Raum und Zeit tatsächlich funktionieren, herausfordert. Dennoch behauptete Dr. Harold „Sonny“ White, der das Advanced Propulsion Team der NASA am Johnson Space Center leitet, vor einigen Jahren eine Entdeckung gemacht zu haben, die die Idee des Reisens über Licht durch ein Konzept namens . plausibel machteder Alcubierre Warpantrieb.

Dieses Konzept basiert auf Ideen des mexikanischen Physikers Miguel Alcubierre aus dem Jahr 1994. Er schlug vor, dass Reisen über Lichtgeschwindigkeit durchverzerrte Raumzeit, wie in der Abbildung oben gezeigt.

Harold „Sonny“ White hat daran gearbeitet, diese Ideen weiter zu untersuchen. Sie sind hochspekulativ, aber möglicherweise gültig und beinhalten eine Lösung der Einstein-Feldgleichungen, insbesondere der Wechselwirkung von Raum, Zeit und Energie. Im Juni 2014 enthüllte White Bilder, wie ein überlichtschnelles Schiff aussehen könnte. Der Künstler Mark Rademaker basierte diese Designs auf Whites theoretischen Ideen. Er sagte, dass es mehr als 1.600 Stunden gedauert hat, sie zu erstellen, und siesindsehr cool.Sehen Sie sich auf dieser Flickr-Seite die Designs der überlichtschnellen Raumsonden von 2014 an.

Das Video unten präsentiert Harold Whites Vortrag auf der SpaceVision 2013 Space Conference im November 2013 in Phoenix. Er spricht über die Konzepte und Fortschritte in der Entwicklung von Warpantrieben in den letzten Jahrzehnten.


Ist es möglich, über den Alcubierre-Warpantrieb überlichtschnell zu reisen? Wie bei herkömmlichen Antriebssystemen ist das Problem die Energie. In diesem Fall ist es die Art von Energie, die der Warpantrieb benötigen würde. Kos berichtete täglich:

Um das Warp-Feld/die Blase zu bilden, ist ein Raum-Zeit-Bereich mit negativer Energiedichte (d. h. abstoßende Raum-Zeit) notwendig. Wissenschaftliche Modelle sagen voraus, dass exotische Materie mit negativer Energie existieren könnte, aber sie wurde noch nie beobachtet. Alle Formen von Materie und Licht haben eine positive Energiedichte und erzeugen ein anziehendes Gravitationsfeld.

Überlichtschnelles Reisen über den Alcubierre-Warpantrieb ist also, gelinde gesagt, höchst spekulativ.

Mit aktuellen Technologien ist das nicht möglich.

Wenn dies jedoch möglich wäre, würde dies die Reisezeit nach Alpha Centauri von Tausenden von Jahren auf verkürzennur Tage.

Möchten Sie technische Details zum Alcubierre Warp Drive? Lesen Sie diesen Artikel aus dem Jahr 2014 bei Daily Kos.

Oder lesen Sie diesen Artikel vom Januar 2017 über den Warp-Antrieb von Alcubierre auf Phys.org

Die NASA hat auf ihrer Website einen ganzen Bereich über Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit, in dem es im Grunde heißt, dass es derzeit nicht möglich ist.

Das Alpha Centauri-System. Es ist zumindest ein Doppelsystem, vielleicht ein Dreifachsystem, aber wir sehen es mit dem Auge nur als einen Stern. Auf diesem Bild – über MSX/IPAC/NASA – kann man fast die Doppelnatur von Alpha Centauri erkennen. Mit einer Entfernung von 4,3 Lichtjahren ist dieses Sternensystem der Erde am nächsten.

Durchbruch Starshot.Im April 2016 wurde die Organisation von Yuri MilnerDurchbruchinitiativenkündigte eine Investition von 100 Millionen US-Dollar in Proof-of-Concept-Studien an, um einen völlig neuen Weg zu den Sternen zu finden.

Nun, nichtalles neu., Exakt. Das Projekt Breakthrough Starshot stützt sich auf Technologien, die jetzt getestet werden, aber auch auf einige neue Technologien, die es erst seit wenigen Jahren gibt. Aber es fügt diese Technologien auf eine völlig neue und äußerst visionäre Weise zusammen.

Das Breakthrough Starshot-Team hat einige Schwergewichte, darunter den Physiker Stephen Hawking und Mark Zuckerberg von Facebook. Es schlägt vor, die 100 Millionen US-Dollar zu verwenden, um zu erfahren, ob es möglich ist, einen 100-Gigawatt-Lichtstrahl und leichte Segel zu verwenden, um etwa 1.000 Ultraleichtgewichte anzutreibenNanocraftbis 20 % der Lichtgeschwindigkeit. Wenn sich dies als möglich erweist, könnte eine solche Mission (hypothetisch) Alpha Centauri innerhalb von etwa 20 Jahren nach ihrem Start erreichen.

Es gibt viele reizvolle Dinge an diesem Projekt. Zum Beispiel wird die Verwendung von Lichtsegeln derzeit von einer anderen Organisation, der Planetary Society, mit einem öffentlich finanzierten Projekt namens . getestetLichtSegel.

Aber das Attraktivste ist, dass das Breakthrough Starshot-Projekt wirklich innovativ ist, aber immer noch auf aktuellem Stand der Wissenschaft und Technologie basiert. Beachten Sie nur, dass alle existierenden Raumschiffe im Gegensatz zu den Nano-Raumschiffen im Grammmaßstab riesig und klobig sind – genanntStarChips– wird von Breakthrough Starshot vorgeschlagen. Können winzige, leichte Schiffe – auf Segeln, die von einem Lichtstrahl geschoben werden – 1.000 Mal schneller fliegen als die schnellsten bisher gebauten Raumschiffe? Das ist es, was Breakthrough Starshot mit seinen laufenden Proof-of-Concept-Studien erforscht.

Starshot stellt sich vor, ein Mutterschiff zu starten, das die 1.000 winzigen Raumschiffe in eine Umlaufbahn in großer Höhe bringt. Jedes Schiff ist ein Wafer im Grammmaßstab, der Kameras, Photonentriebwerke, Stromversorgung, Navigations- und Kommunikationsausrüstung trägt und „eine voll funktionsfähige Raumsonde darstellt“, sagte das Starshot-Team.

Missionscontroller würden die Nanofahrzeuge einsetzen – einen nach dem anderen auf den Weg schicken. Ein bodengestütztes Laserarray namens aLichtstrahlerwürde verwendet werden, um Licht auf die Segel der Schiffe zu fokussieren, um einzelne Fahrzeuge „innerhalb von Minuten“ auf die Zielgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Der Plan ist, vier Kameras (jeweils zwei Megapixel) auf das Nanofahrzeug zu kleben, um eine elementare Bildgebung zu ermöglichen. Die Daten würden mit einer einziehbaren, meterlangen Antenne zurück zur Erde übertragen oder vielleicht sogar mit dem Lichtsegel, um eine laserbasierte Kommunikation zu ermöglichen, die ein Signal zurück zur Erde fokussieren könnte.

Die ursprüngliche Idee war, das Raumschiff durch das Alpha Centauri-System fliegen zu lassen, ohne abzubremsen. Schließlich, wiekannverlangsamen sie? Es stellt sich heraus, dass jemand bereits einen möglichen Weg herausgefunden hat. Anfang 2017 zwei Wissenschaftlergaben die Ergebnisse ihrer Studie bekannteiner möglichen Bremsmethode, die die Strahlung und Schwerkraft der Alpha Centauri-Sterne selbst nutzt. Wir wissen noch nicht, ob so etwas funktionieren kann, aber es ist ermutigend zu sehen, dass sich Wissenschaftler an dieser Idee beteiligen!

Das Breakthrough Starshot-Projekt ist eindeutig sehenswert.

Am 20. und 21. April 2017 veranstaltete Breakthrough Initiatives die zweite seiner angeblichen jährlichen Konferenzen – genanntDurchbruch diskutieren– mit dem Ziel, führende Astronomen, Ingenieure, Astrobiologen und Astrophysiker zusammenzubringen. In diesem Jahr hielten sie die Konferenz an der Stanford University ab und konzentrierten sich auf Entdeckungen potenziell bewohnbarer Planeten in nahegelegenen Sternensystemen, einschließlich Alpha Centauri. Videos zu Diskussionen auf der Konferenz sindarchiviert auf der Facebook-Seite von Breakthrough, wenn Sie interessiert sind.

Illustration über FutureHumanEvolution.com

Abbildung überFutureHumanEvolution.com

Fazit: Mit einer Entfernung von 4,3 Lichtjahren ist das Alpha Centauri-System das unserer Erde und Sonne am nächsten gelegene Sternensystem, aber es wäre äußerst schwierig, dorthin zu gelangen.

Durchbruch Starshot zielt auf Alpha Centauri

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