Science
13.04.2016

Mit Solarantrieb und Raspberry Pi ins Weltall

Die Raketen, mit denen wir Personen und Fracht ins All bringen, sind nicht sonderlich effizient. Thomas Zehetbauer sucht nach nachhaltigen Alternativen.

In der Maker-Szene ist es nicht ungewöhnlich, nach Lösungen für die großen Probleme der Menschheit zu suchen. Selbst das Verlassen unseres Heimatplaneten ist kein unüberwindbares Hindernis, wie etwa Elon Musk beweist. Auf der Maker Faire Vienna hält Thomas Zehetbauer diese Tradition hoch. Er möchte nach Wegen suchen, wie die Menschen den Weltraum erobern können, ohne auf ineffiziente Raketen zurückgreifen zu müssen. “Raketen sind sehr teuer und konnten bisher nur einmal verwendet werden. Zudem müssen sie im Gegensatz zu Flugzeugen auch das Oxidationsmittel mitführen. Ich sehe mich als Space Entrepreneur und möchte Alternativen finden”, sagt Zehetbauer im futurezone-Interview.

Auf der Maker Faire wird Zehetbauer in einem Vortag erklären, wie er versuchen will, mit einem solarbetriebenen Luftschiff in die Nähe der Kármán-Linie, der Grenze zum Weltraum in 100 Kilometer Höhe, vorzudringen. Ein Aufstieg an die Grenze zum Weltall würde damit mehrere Monate dauern. Für zeitkritische Anwendungen ist die Technologie also definitiv nicht geeignet. Dafür könnte eine solche Sonde problemlos wieder zurück auf die Erdoberfläche geholt werden.

Heimarbeit

Bauen will Zehetbauer den Prototypen, den er innerhalb der kommenden zwei Jahre testen will, schon bald. Auf der Maker-Faire wird er seine bisherigen Forschungsergebnisse präsentieren und sich nach Unterstützern umsehen. Der erste Flug wird wohl im Ausland stattfinden, da in Österreich "nicht einmal ein privater Wetterballon genehmigt wird", wie Zehetbauer sagt. Hier sucht er noch nach Kooperationspartnern im Ausland. Motiviert wird der Weltraumenthusiast vor allem durch den Umstand, dass die Menschheit früher oder später keine andere Wahl haben wird, als die Erde hinter sich zu lassen.

“Große Denker wie Stephen Hawking sehen das ähnlich. Wir müssen den Weltraum erobern, Das Risiko, auf der Erde zu bleiben, ist zu hoch. Die Sonne wird in den kommenden Jahrmillionen immer heißer - wir haben mit dem Mars sogar eine kolonisierbare Alternative im eigenen Sonnensystem”, sagt Zehetbauer. Kurzfristig könnte seine Technologie zu wiederverwendbaren Wetterballons führen, die ressourcenschonender wären als die derzeit verwendeten Einwegsonden, die mehrmals täglich von Meteorologen gestartet werden. Auch für Anwendungen in der Astronomie, der Bodenaufklärung oder der Kommunikation über den Horizont wäre die Technik interessant.

Hightech-Ballon

Technisch funktioniert Zehetbauers Konzept für eine Weltraumsonde ganz ähnlich wie ähnlich wie ein Luftschiff, dessen Hülle aber erst durch den sich mit zunehmender Höhe aufbauenden Innendruck seine aerodynamische Form annimmt. Die ersten 40 Kilometer soll die Nutzlast, die anfangs nur aus dem Antrieb, einem Raspberry Pi als Steuercomputer, einigen Sensoren und einer Kamera bestehen wird, rein durch den Auftrieb von Helium zurücklegen können. Die Last und der Großteil der Technik sollen dabei in den Ballon integriert werden. Selbst die Solarpanele, die Energie für den weiteren Aufstieg liefern, sind innerhalb der transparenten Hülle verstaut. Nur der Antrieb selbst muss außerhalb angebracht werden.

Der Schub wird über einen elektrodynamischen Antrieb erzeugt, der ähnlich wie ein Ionentriebwerk geladene Teilchen zur Erzeugung des Schubs verwendet. Dazu wird der Strom, der über die Photovoltaikelemente erzeugt wird, mittels einer elektronischen Schaltung auf Hochspannung transformiert. Diese Spannung wird dann zwischen einem Draht und einer Alufolie angelegt, die sich nicht berühren. Dabei werden am Draht Luftteilchen ionisiert, die sich dann in Richtung der Folie bewegen und so für Schub sorgen. Zehetbauer hat dieses Prinzip inzwischen verfeinert. Mit Hilfe eines Akkus ist auch der Nachtbetrieb gewährleistet.

Experimentell

Zehetbauer ist überzeugt, dass er auch größere Fluggeräte in die Nähe der Kármán-Linie bringen kann. Sein Prototyp soll einen Kubikmeter Gas fassen und kann damit rund ein Kilogramm Last transportieren, Eigengewicht inklusive. Beim Start erinnert das Gerät an ein nur zu einem Prozent gefüllten Zeppelin. Das Volumen des Gases erhöht sich in 40 Kilometer Höhe nämlich um ein Vielfaches. Ob der Versuch tatsächlich klappt, ist nicht gewiss. Da die Luft mit zunehmender Höhe immer dünner wird, stehen weniger Moleküle für die Schuberzeugung zur Verfügung. In welcher Höhe die Grenze liegt, ist unklar. “Ich bin überzeugt, dass wir früher oder später einen Weg finden, ohne Raketen in den Weltraum zu fliegen. Ob die Technologie, die ich präsentieren werde, dazu alleine imstande ist, wird sich im Versuch zeigen. Das Apollo Programm ist ja auch nicht gleich beim ersten Start auf dem Mond gelandet", sagt Zehetbauer.

Dieser Artikel ist im Rahme einer Kooperation zwischen futurezone und Maker Faire entstanden.