Experiment zeigt neue Chancen für Raumfahrtantriebe

Ein Experiment zeigt, dass Laserlicht Graphen-Aerogele in Schwerelosigkeit stark beschleunigen kann. Die Ergebnisse könnten langfristig treibstofffreie Antriebe für Satelliten und Raumfahrtmissionen ermöglichen.

Bild: ULB/Khalifa University

Ein internationales Forschungsteam hat gezeigt, dass sich ultraleichte Graphen-Aerogele mithilfe von Laserlicht in Schwerelosigkeit beschleunigen lassen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass lichtbasierte, treibstofffreie Antriebskonzepte für die Raumfahrt künftig realistischer werden könnten.

Grundlage ist ein Experiment während der 86. Parabelflugkampagne der Europäischen Weltraumorganisation ESA im Mai 2025. An Bord eines speziell für Kurzzeit-Schwerelosigkeit eingesetzten Flugzeugs untersuchten Forschende, wie sich kleine Würfel aus Graphen-Aerogel unter Laserbestrahlung verhalten. Graphen-Aerogele sind extrem leichte, poröse Materialien, die auf dem zweidimensionalen Werkstoff Graphen basieren und sich durch hohe Stabilität sowie gute Leitfähigkeit auszeichnen. Während der Phasen der Mikrogravitation wurden die Proben in einer Vakuumkammer mit einem kontinuierlichen Laser bestrahlt und mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet. Das Ergebnis fiel deutlich aus: Die Materialien beschleunigten innerhalb von Millisekunden stark und bewegten sich sichtbar nach vorn. Unter normalen Schwerkraftbedingungen blieb dieser Effekt hingegen nahezu aus. Die beteiligten Teams der Université Libre de Bruxelles und der Khalifa University konnten zudem zeigen, dass sich die Stärke der Bewegung über die Intensität des Laserstrahls steuern lässt.

Vor diesem Hintergrund ziehen die Forschenden mehrere Schlüsse. Zum einen zeigt das Experiment, dass Licht als Antriebsquelle in der Schwerelosigkeit deutlich effizienter wirken kann als unter irdischen Bedingungen. Zum anderen eröffnet die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Stabilität der Graphen-Aerogele neue Möglichkeiten für die Raumfahrttechnik. Denkbar sind Anwendungen etwa bei Sonnensegeln oder zur Lageregelung kleiner Satelliten, bei denen auf klassischen Treibstoff verzichtet werden könnte. Das würde nicht nur Gewicht sparen, sondern auch die Lebensdauer von Missionen verlängern. Noch handelt es sich um Grundlagenforschung, doch die Ergebnisse liefern Hinweise darauf, dass sich zukünftige Antriebssysteme stärker an materialbasierten und lichtgetriebenen Konzepten orientieren könnten.

Quelle (Englisch): https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Graphene_and_lasers_for_space_propulsion