Mit Nano-Satelliten Alpha Centauri erkunden

Wie OHB im Projekt Breakthrough Starshot Satelliten ins All schickt

Interview mit Dr. Fritz Merkle

OHB Redaktionsteam
Veröffentlicht am
von OHB Redaktionsteam, OHB SE

Der uralte Traum der Menschheit, in die nächsten Sonnensysteme vorzudringen, rückt in greifbare Nähe. Mit Hilfe von Nano-Satelliten sollen bereits in wenigen Jahrzehnten Aufnahmen von Alpha Centauri entstehen. Dr. Fritz Merkle, Vorstandsmitglied beim Raumfahrt- und Technologiekonzern OHB SE, im Gespräch.

Herr Dr. Merkle, worum genau geht es im Projekt Breakthrough Starshot?

Breakthrough Starshot wird eine große Zahl von Mini-Satelliten als Schwarm ins Weltall bringen. Sie sollen gemeinsam so schnell fliegen, dass sie innerhalb von zwanzig Jahren das Sonnensystem Alpha Centauri erreichen. Sechs Vorläufer dieser Satelliten sind 2017 bereits testweise auf dem von OHB entwickelten Satelliten Max Valier und dem lettischen Satelliten Venta-1 ins All geflogen.

Aus welcher Motivation heraus entstand das Projekt?

Die Grundmotivation scheint mir in der Natur des Menschen zu liegen: Wir haben einen starken Entdeckergeist. Die Menschheit ist ja vermutlich in Afrika entstanden und hat sich dort sicherlich so entwickelt, weil es genug Nahrung und ausreichend Wasser gab – und weil das Klima moderat war. Trotzdem sind die Menschen nicht dort geblieben, sondern auch in unwirtliche Landschaften abgewandert – in den kalten Norden, über Sibirien bis Alaska. Das „Entdeckenwollen“ gehört offenbar zum Menschen und prägt unser Verhalten. Derselbe Entdeckergeist drängt uns heute, auch über weit entfernte Gegenden im Weltall genauer Bescheid wissen zu wollen.

Denken Sie an Romane wie „Von der Erde zum Mond“ von Jules Verne, in dem es lange vor der ersten Mondlandung um Raumfahrtthemen geht. Und auch im Ost-West-Konflikt ging es unter anderem um den Weltraum. Die Amerikaner waren schließlich die erste Nation auf dem Mond.

Aber die Frage ist, warum der Wettbewerb überhaupt darum ausgetragen wurde, zum Mond zu fliegen. Die Supermächte hätten sich ja viele Dinge ausdenken können, die genauso herausfordernd gewesen wären. Aber es war genau dieser Traum, etwas Neues zu entdecken und Grenzen zu überschreiten. Aus diesem Pioniergeist entwickelten sich wissenschaftliche Missionen, andere Planeten anzufliegen.

Und nun soll es in ein fernes Sonnensystem gehen?

Bis vor wenigen Jahren war unser Sonnensystem die Grenze und kaum jemand hat davon gesprochen, dass man weiter fliegt. Wenn der Mensch etwas unternimmt, will er es noch selbst erleben können, und das nächste Sonnensystem ist zu weit entfernt. Vor ein paar Jahren ist dann diese Breakthrough-Starshot-Idee entstanden. Das ist eine Gruppe von Menschen, die Projekte fördern, die die Grenzen unserer heutigen Erkenntnis herausfordern. Ein weiteres Programm der Breakthrough-Initiative ist die Suche nach außerirdischer Intelligenz. Es geht der Frage nach, ob wir Signale von außerirdischem Leben empfangen und auswerten können.

Wie ist OHB zu Breakthrough Starshot gestoßen?

Der Start des Projekts begann mit 100 Millionen Dollar des in Kalifornien lebenden russischen Milliardärs Juri Milner. Mark Zuckerberg von Facebook gehört zum Team – und auch der verstorbene Astrophysiker Stephen Hawking war als Wissenschaftler im Vorstand. OHB kam durch einen Zufall dazu: Auf einer Konferenz In Luxemburg kam unser Inhaber und Vorstandsvorsitzender Marco Fuchs mit Pete Worden, den ich von früher kannte, ins Gespräch. Worden war Chef des kalifornischen Ames-Forschungszentrums der US-Raumfahrtbehörde NASA. Ich hatte ihn Mitte der 1980er-Jahre beim Airforce Research Lab in Albuquerque, New Mexico, bei der Starfire Optical Range kennengelernt. Heute leitet er das Projekt Breakthrough Starshot und erzählte davon. OHB bot an, einige kleine Chip-Sats auf unserem Max-Valier-Satelliten mitfliegen zu lassen. Die Chip-Sats sind ist ein bisschen größer als eine Briefmarke und haben alle wichtigen Funktionen eines Satelliten mit einem Solargenerator und winzig kleinen Antennen. Es handelt sich dabei um frühe Demonstratoren, mit denen die Mission entwickelt wird. Mitte 2017 gingen diese Mini-Satelliten ins All.

Warum fliegen die Satelliten gerade zu Alpha Centauri?

Alpha Centauri ist unser nächstes Sonnensystem. In der Nähe gibt es noch das kleinere Sonnensystem Proxima Centauri. Diese beiden Sonnensysteme sind etwa vier Lichtjahre von uns entfernt. Wissenschaftler vermuten, dass es dort auch erdähnliche Planeten geben könnte, die einen vergleichbaren Abstand zu ihrer zentralen Sonne haben wie unsere Erde von unserer Sonne. Das heißt, dass wahrscheinlich Temperaturen herrschen, die die Existenz von Wasser vermuten lassen können – ob nun als Eis oder als Wasserdampf.

Man möchte ein Ziel erreichen, an dem theoretisch ein nach unserer Biologie bekanntes Leben möglich wäre oder zumindest eine Biologie, die auf Kohlenstoff und Wasser basiert. Und das können sich Wissenschaftler in Alpha Centauri grundsätzlich vorstellen.

Pionier der Raumfahrt werden: Karriere bei OHB machen.

We. Create. Space. Durchstarten bei einem der erfolgreichsten europäischen Raumfahrtunternehmen.

Zum Karriereportal

Ist es denn technisch machbar, dass die Satelliten Alpha Centauri erreichen?

Es ist sicher noch eine Herausforderung, denn Alpha Centauri liegt rund vier Lichtjahre von der Erde entfernt. Das heißt, die Satelliten bräuchten vier Jahre, es zu erreichen – wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Unsere Raketen heute erreichen weniger als ein paar Promille der Lichtgeschwindigkeit. Sie würden also für den Weg tausende von Jahren brauchen. Man kann nun überlegen, riesige Raumschiffe zu bauen, mit denen Menschen nach achtzig Generationen anzukommen. Mit unseren heutigen technischen Möglichkeiten überdauert ein Raumschiff aber keine tausend Jahre. Hinzu kommt das Problem der Energie: Hinter dem Pluto gibt es kaum noch Sonnenlicht. Ohne Sonnenlicht arbeitet aber natürlich auch keine Solarzelle. Deshalb suchte man nach einem neuen Weg, diese Distanz für ein irdisches Objekt zu überwinden.

Unserer Schätzung nach könnte ein Objekt in dieser Umgebung vielleicht 20 Jahre überleben. Der Mikrochip befindet sich dann auf seiner Reise 20 Jahre im Dunklen und in einer Eiseskälte. Wenn er dann in die Nähe der anderen Sonne kommt, taut er wieder auf.

Wie können die Mini-Sats so schnell das nächste Sonnensystem erreichen?

Zwanzig Jahre Reisezeit setzt voraus, mindestens ein Fünftel der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Das schaffen wir mit Triebwerken von Raketen nicht. Aber Pete Worden ist erfahren in der Entwicklung von Hochleistungslasern und arbeitet daran, das Laserlicht zu übertragen. Die Idee ist, die Satelliten so winzig klein zu machen, dass man sie mit Licht beschleunigen kann. Die etwa briefmarkengroßen Satelliten, die vielleicht später nur noch ein, zwei Gramm wiegen, werden mit dem Mutterschiff in den Weltraum auf ein paar hundert Kilometer Höhe gebracht. Dort löst sich ein Faltmechanismus und ein Riesen-Segel wird entfaltet: eine hauchdünne Folie, die zwischen feinsten Drähten wie ein großes Segel auf vier mal vier Meter aufgespannt wird. Das funktioniert, weil im Weltraum keine Luft vorhanden ist. Das Segel ist besonders gut verspiegelt und reflektiert extrem stark.

Die Satelliten müssen sich dann zur Erde ausrichten und von der Erde wird sehr starkes Laser-Licht bis zu den winzig kleinen Satelliten geschickt. Das Licht wird vom Spiegel reflektiert, dadurch gibt es einen Druck auf den Spiegel, und innerhalb von wenigen Minuten werden die Satelliten auf zwanzig Prozent der Lichtgeschwindigkeit gebracht. Dann richtet sich der Laser auf den nächsten Spiegel und schickt die Satelliten nach und nach los.

Gibt es diese Laser schon?

Nein. Noch gibt es diese Hochleistungslaser nicht, sie werden noch entwickelt werden müssen. Man braucht natürlich auch entsprechende Kraftwerke, die den Strom für diese Laser erzeugen. Tausende, eventuell zehntausende oder hunderttausende Satelliten fliegen dann los. Denn sehrwahrscheinlich werden nicht alle die Reise überleben. Außerdem sollen die Satelliten ein Signal zur Erde zurücksenden. Das könnte ein einzelner Mini-Sat nicht leisten.

Aber zusammen sind die Satelliten stärker?

Genau. Alle Mini-Sats bündeln ihre Kräfte: In der Nähe der anderen Sonne wachen die Solarzellen auf, der Computer fährt hoch, und dann beginnen sie ihre Nachbarn zu suchen. Sie verbinden sich über Funk miteinander und müssen eine Schwarmintelligenz entwickeln. Dann aktivieren sie ihre Kameras und nehmen Bilder auf. Jeder Mini-Sat hat einen ganz kleinen Laser, mit dem er zurückstrahlt. Wenn sich alle untereinander verbinden und ihre Laser alle im Gleichtakt das Signal gemeinsam abschicken, kommt es auf der Erde an. Das Signal ist ungefähr vier Jahre unterwegs. Damit davon noch etwas auf der Erde ankommt, braucht man viele gebündelte Laser.

Die Satelliten werden Aufnahmen machen und sie an die Erde senden?

Genau, man will ja wissen, wie es dort aussieht. Die Satelliten werden Messungen machen – und das Schönste wäre natürlich, ein Bild aus der Nähe zu gewinnen. Wir machen auch andere Messungen, alles was auf diese kleinen, winzigen Satelliten passt. Und dann kommt nach insgesamt rund 24 Jahren ein Signal zurück. Weil man ungefähr weiß, wann das ist, werden zu diesem Zeitpunkt die Teleskope in Stellung gebracht, um das Signal zu empfangen. Und dann wissen wir vielleicht ein kleines bisschen mehr über unser Universum.


Zur Person

Dr. Fritz Merkle, Jahrgang 1950, ist seit 2014 Vorstandsmitglied der OHB SE und seit 2006 Vorstandsmitglied der OHB System AG. Dr. Merkle hat an der Universität Heidelberg in Physik promoviert. 1993-2000 war er als Vize-Präsident von Carl Zeiss Oberkochen und der Carl Zeiss Jena GmbH tätig. Er war zudem Mitglied der Geschäftsführung der Carl Zeiss Group. Dr. Merkle ist Mitglied des Senats des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR und Verwaltungsratsmitglied der Max-Planck- und Fraunhofer-Institute.