Robert Klatt
Bemannte oder klassische Raumsondenmissionen zu anderen Sternensystemen sind mit aktuellen chemischen Raketen wohl unmöglich. Ein Laserantrieb auf Basis von Metajets könnte die Reisezeit aber deutlich verkürzen.
College Station (U.S.A.). Raketen mit der aktuellen chemischen Antriebstechnik würden für eine Reise zum nächstgelegenen Sternensystem Alpha Centauri, das rund 4,37 Lichtjahre (41,3 Billionen Kilometer) entfernt ist, mehrere Hunderttausend Jahre benötigen. Die Wissenschaft arbeitet deshalb an neuen Antrieben, etwa Techniken, die Licht nutzen. Forscher der Texas A&M University (A&M) haben nun eine Studie publiziert, die die Grundlage für einen solchen „Lichtantrieb“ liefern könnte. Den Wissenschaftlern ist es demnach gelungen, mit einem Laser winzige Objekte kontaktlos anzuheben und präzise zu steuern.
Der neue Antrieb basiert auf sogenannten Metajets, also mikroskopisch kleinen Strukturen, die durch Laserlicht präzise bewegt werden können. Diese bestehen aus Metasurfaces, extrem dünnen Materialien mit winzigen, präzise angeordneten Mustern. Die spezielle Struktur der Metajets ermöglicht es, das einfallende Licht genau zu kontrollieren, ähnlich wie bei einer Linse, aber noch deutlich präziser. Es ist dadurch möglich, zu steuern, wie das Licht seinen Impuls überträgt und damit Kraft auf das Objekt ausübt.
Die Forscher haben für ihre Studie ein komplexes physikalisches Modell entwickelt, das zeigt, wie Licht Kräfte auf andere Objekte ausübt. Sie konnten dadurch mit den Metajets das einfallende Licht so kontrollieren, dass sie das Objekt in drei Dimensionen bewegen konnten. Es handelt sich dabei um die erste 3D-Steuerung in einem optischen Antriebssystem.
Wie die Entwickler erklären, ist der größte Unterschied in ihrem System der, dass nicht das Licht an sich verändert wird, sondern dass die Steuerung direkt im Material sitzt. Das System ist dadurch deutlich flexibler und lässt sich leichter skalieren, funktioniert prinzipiell also auch bei größeren Objekten wie einem Raumschiff.
Der Laserantrieb hat bisher nur winzige Objekte, deren Durchmesser dünner als ein menschliches Haar ist, bewegt. Das Experiment wurde in einer Flüssigkeitsumgebung durchgeführt, um die Gravitation teilweise auszugleichen und die Bewegung leichter beobachten zu können. Laut den dabei gewonnenen Daten lassen sich die physikalischen Grundlagen des Antriebs auch auf größere Objekte übertragen, wenn dazu eine ausreichend starke Lichtleistung zur Verfügung steht.
Die Wissenschaftler versuchen aktuell, weitere Fördergelder zu erhalten, um ihr System unter Mikrogravitationsbedingungen testen zu können, also in einer Umgebung, in der die Erdanziehungskraft keinen Einfluss hat. Langfristig möchten sie die Technik so stark weiterentwickeln, dass damit unterschiedliche Objekte ohne direkten Kontakt oder chemischen Treibstoff bewegt durch den Weltraum werden können.
Quellen:
Pressemitteilung der Texas A&M University (A&M)
Studie im Fachmagazin Newton, doi: 10.1016/j.newton.2026.100471