In 40 Tagen von der Erde zum Mars? Was heute noch ein Wunschtraum ist, könnte übermorgen machbar sein, glaubt man bei der US-amerikanischen Ad Astra Rocket Company im texanischen Webster. Denn das neuartige Triebwerk, an dem Experten dort tüfteln, verspricht kräftigen Schub bei geringem Treibstoffbedarf – und wäre damit ein heißer Kandidat für schnelle Trips zu den Sternen, erklärt Firmenchef Franklin Chang-Diaz.
"Unser Triebwerk kann dauerhaft sehr viel Schub liefern. Das macht es ideal für bemannte Missionen, bei denen Geschwindigkeit zählt. Die modernen Ionen-Triebwerke, die heute Satelliten in Position halten und Raumsonden antreiben, arbeiten zwar sehr effizient, sind aber zu schwach, um schnelle Reisen zu ermöglichen. Unser Plasma-Motor dagegen hat das Zeug zum künftigen Arbeitstier der schnellen interplanetaren Raumfahrt."
Als ehemaliger Nasa-Astronaut war der Physiker Franklin Chang-Diaz selbst mehrfach mit dem Space Shuttle im Orbit. An dem innovativen Plasma-Triebwerk, das einen Strom elektrisch geladener Partikel ausstößt, tüftelt er seit über zehn Jahren. Mit zunehmendem Erfolg. Bei Testläufen des Prototypen VX-200 in einer Vakuumkammer in Houston wurde vor einigen Monaten erstmals die 200 Kilowatt-Marke überschritten. Gängige Ionen-Triebwerke schaffen nur Bruchteile dieser Leistung.
Herzstück des zylindrischen Raketenmotors, der auf einem Tisch Platz findet, ist ein Magnetkäfig, die sogenannte Plasmakammer. Darin halten supraleitende Spulen eine heiße Suppe aus ionisiertem Argon-Gas gefangen. Mit einem Trick werden die geladenen Partikel kräftig aufgeheizt.
"Wir benutzen Radiowellen, um die Argon-Ionen auf Temperaturen von einigen Millionen Grad Celsius zu erhitzen. Wenn man die Frequenz richtig einstellt, übertragen diese Radiowellen ihre Energie auf die geladenen Teilchen. Sie beschleunigen die Partikel, ähnlich wie eine Meereswelle einen Surfer."
Argon-Ionen als Wellenreiter. Das Magnetfeld in der Plasmakammer zwingt die geladenen Partikel zunächst auf Kreisbahnen. Eine Art magnetische Düse wandelt ihre kollektive Kreisbewegung dann in eine lineare Bewegung um - und schleudert die Teilchen mit irrsinnigem Karacho ins Freie.
"In der magnetischen Düse laufen die Kraftlinien des Magnetfeldes rasch auseinander. Dadurch wird die extrem schnelle Kreisbewegung der Ionen in eine gerichtete Vorwärts-Bewegung umgewandelt. Genau das, was wir brauchen, um nach dem Rückstoßprinzip kräftigen Schub zu erzeugen."
Eine 100 Mal leistungsstärkere Variante der kürzlich getesteten Plasmaschleuder, erklärt Franklin Chang-Diaz, könnte Marsreisende einmal in 40 Tagen ans Ziel bringen. Die derzeit geplante Stromversorgung über Solarzellen wäre mit diesem Tempo allerdings überfordert. Dazu wäre dann schon ein kleiner Kernreaktor nötig.
"Der Clou an unserem Triebwerk ist: Wir können die Schubkraft variieren, ähnlich wie bei einem Auto. Wenn sie einen Hügel hochfahren, schalten sie in den ersten Gang, um die maximale Kraft ihres Motors zu nutzen. Bei einem Raumschiff entspricht dieser Hügel dem Schwerefeld der Erde. Sobald wir das verlassen haben, erreichen wir sozusagen die Autobahn und können einen Gang hoch schalten. Dazu schießen wir weniger Ionen ins Freie, diese dafür aber immer schneller. Der Effekt ist dann so, wie wenn sie beim Autofahren ständig Vollgas geben."
Die Nasa findet das Konzept attraktiv. Bereits 2013 soll das kleine Unternehmen Ad Astra die Chance für einen Praxistest bekommen. Dann soll eine an der internationalen Raumstation montierte Plasma-Rakete zeigen, ob sie das allmähliche Absinken der ISS bremsen kann. Momentan hieven sporadisch angedockte Raumschiffe die Station mit ihren Düsen immer wieder ein Stück nach oben – und benötigen dafür rund 7,5 Tonnen Treibstoff pro Jahr. Die Plasma-Triebwerke kämen mit Solarstrom und 0,3 Tonnen Argon pro Jahr aus, die in einen handlichen Tank passen, versichert Ex-Astronaut Franklin Chang-Diaz. Das eingesparte Gewicht könnte helfen, jährlich Millionen einzusparen.
"Unser Triebwerk kann dauerhaft sehr viel Schub liefern. Das macht es ideal für bemannte Missionen, bei denen Geschwindigkeit zählt. Die modernen Ionen-Triebwerke, die heute Satelliten in Position halten und Raumsonden antreiben, arbeiten zwar sehr effizient, sind aber zu schwach, um schnelle Reisen zu ermöglichen. Unser Plasma-Motor dagegen hat das Zeug zum künftigen Arbeitstier der schnellen interplanetaren Raumfahrt."
Als ehemaliger Nasa-Astronaut war der Physiker Franklin Chang-Diaz selbst mehrfach mit dem Space Shuttle im Orbit. An dem innovativen Plasma-Triebwerk, das einen Strom elektrisch geladener Partikel ausstößt, tüftelt er seit über zehn Jahren. Mit zunehmendem Erfolg. Bei Testläufen des Prototypen VX-200 in einer Vakuumkammer in Houston wurde vor einigen Monaten erstmals die 200 Kilowatt-Marke überschritten. Gängige Ionen-Triebwerke schaffen nur Bruchteile dieser Leistung.
Herzstück des zylindrischen Raketenmotors, der auf einem Tisch Platz findet, ist ein Magnetkäfig, die sogenannte Plasmakammer. Darin halten supraleitende Spulen eine heiße Suppe aus ionisiertem Argon-Gas gefangen. Mit einem Trick werden die geladenen Partikel kräftig aufgeheizt.
"Wir benutzen Radiowellen, um die Argon-Ionen auf Temperaturen von einigen Millionen Grad Celsius zu erhitzen. Wenn man die Frequenz richtig einstellt, übertragen diese Radiowellen ihre Energie auf die geladenen Teilchen. Sie beschleunigen die Partikel, ähnlich wie eine Meereswelle einen Surfer."
Argon-Ionen als Wellenreiter. Das Magnetfeld in der Plasmakammer zwingt die geladenen Partikel zunächst auf Kreisbahnen. Eine Art magnetische Düse wandelt ihre kollektive Kreisbewegung dann in eine lineare Bewegung um - und schleudert die Teilchen mit irrsinnigem Karacho ins Freie.
"In der magnetischen Düse laufen die Kraftlinien des Magnetfeldes rasch auseinander. Dadurch wird die extrem schnelle Kreisbewegung der Ionen in eine gerichtete Vorwärts-Bewegung umgewandelt. Genau das, was wir brauchen, um nach dem Rückstoßprinzip kräftigen Schub zu erzeugen."
Eine 100 Mal leistungsstärkere Variante der kürzlich getesteten Plasmaschleuder, erklärt Franklin Chang-Diaz, könnte Marsreisende einmal in 40 Tagen ans Ziel bringen. Die derzeit geplante Stromversorgung über Solarzellen wäre mit diesem Tempo allerdings überfordert. Dazu wäre dann schon ein kleiner Kernreaktor nötig.
"Der Clou an unserem Triebwerk ist: Wir können die Schubkraft variieren, ähnlich wie bei einem Auto. Wenn sie einen Hügel hochfahren, schalten sie in den ersten Gang, um die maximale Kraft ihres Motors zu nutzen. Bei einem Raumschiff entspricht dieser Hügel dem Schwerefeld der Erde. Sobald wir das verlassen haben, erreichen wir sozusagen die Autobahn und können einen Gang hoch schalten. Dazu schießen wir weniger Ionen ins Freie, diese dafür aber immer schneller. Der Effekt ist dann so, wie wenn sie beim Autofahren ständig Vollgas geben."
Die Nasa findet das Konzept attraktiv. Bereits 2013 soll das kleine Unternehmen Ad Astra die Chance für einen Praxistest bekommen. Dann soll eine an der internationalen Raumstation montierte Plasma-Rakete zeigen, ob sie das allmähliche Absinken der ISS bremsen kann. Momentan hieven sporadisch angedockte Raumschiffe die Station mit ihren Düsen immer wieder ein Stück nach oben – und benötigen dafür rund 7,5 Tonnen Treibstoff pro Jahr. Die Plasma-Triebwerke kämen mit Solarstrom und 0,3 Tonnen Argon pro Jahr aus, die in einen handlichen Tank passen, versichert Ex-Astronaut Franklin Chang-Diaz. Das eingesparte Gewicht könnte helfen, jährlich Millionen einzusparen.