Ultradünnes Lichtsegel soll Raumschiffe antreiben

Bereits seit einigen Jahren arbeiten Forscher an Segelantrieben für Raumschiffe. Damit sollen Raumfahrzeuge im All ohne Treibstoff vorankommen. Vor allem für interstellare Missionen gelten Segel deshalb als vielversprechende Antriebstechnologie.

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Ein niederländisch-amerikanisches Forscherteam hat eine neue Herstellungsmethode für Lichtsegel gefunden – die feinen Membranen, die vor dem Raumfahrzeug aufgespannt werden und es dann durch das All ziehen. Das verkündet die Brown University auf ihrer Website.

Photonen treffen auf das Segel

Das Prinzip ist mit Segelbooten auf dem Wasser vergleichbar: Auf der Erde ist es der Wind, der das Boot zieht. Im All treffen hingegen Photonen mit einer Krafteinwirkung auf die Segel und ziehen damit ein Raumschiff.

Forscher von der amerikanischen Brown University und der niederländischen TU Delft haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie extrem dünne Segel herstellen können, die gleichzeitig sehr viel Licht reflektieren. Ihr Prototyp hat nur eine Dicke von 200 Nanometern, während frühere Segel für Raumfahrzeuge im Mikrometerbereich lagen.

Lochmuster mit Doppelfunktion

Das Lichtsegel der Forscher besteht aus einer Schicht Siliziumnitrid und hat an der Oberfläche ein Lochmuster. Diese Strukturierung erfüllt 2 Funktionen: Einerseits wird das Segel dadurch leichter, andererseits verbessert sich seine Fähigkeit zur Lichtreflexion. Je mehr Licht das Segel reflektiert, desto stärker ist die Beschleunigung. Ähnliches gilt für das Gewicht der Membran. Mit KI haben die Forscher die Konstruktion optimiert.

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Gefertigt wurde der Prototyp mit einem neuartigen, gasbasierten Ätzverfahren, das von den Niederländern entwickelt wurde. Damit lässt sich das Material unter dem Segel schonend entfernen, sodass am Ende nur noch die zarte Membran übrig bleibt. 

Die Herstellung eines Segels soll mit dieser Methode nur einen Tag dauern, während es bisher mit gängigen Methoden 15 Jahre gedauert hätte. Außerdem sei die Methode relativ kostengünstig. Trotz ihrer Feinheit sollen die Segel im All sehr robust sein.