Antimaterie für bemannte Marsmissionen ?

19.04.2006 - Oft benutzen Raumschiffe in Science Fiction Geschichten Antimaterie als Treibstoff und dies wäre auch in unserer Realität der wirksamste Treibstoff, weshalb ein Konzeptteam der NASA sich näher mit dem Thema beschäftigt.

Während Tonnen von herkömmlichem chemischem Treibstoff für eine bemannte Reise zum Mars nötig wären, würden von Antimaterie nur wenige Zehntelgramm ausreichen. Doch dies hätte auch ihren Preis. Da bei einer Antimateriereaktion energiereiche Gammastrahlen freigesetzt werden und diese sind wie Röntgenstrahlen auf Steroide. Sie durchdringen dabei Materie und sorgen für eine Zellteilung, weshalb sie nicht wirklich gesundheitsfördernd sind. Außerdem haben sie die Eigenschaft nicht strahlende Objekte radioaktiv zu machen.

Doch beim NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) arbeiten Forscher an Konzepten für antimateriebetriebene Raumschiffe, die obendrein auch die negativen Effekte vermeiden, indem sie energieärmere Gammastrahlen produzieren.

Bei Antimaterie handelt es sich laienhaft ausgedrückt um das Spiegelbild von normaler Materie, bei dem z.B. Elektronen eine positive elektrische Ladung haben und deswegen auch Positronen heißen. Wenn Antimaterie auf normale Materie trifft, vernichten sich beide in einen Energieblitz und dies macht sie so gewaltig, da z.B. bei einer Atombombenexplosion nur drei Prozent der Masse in Energie umgewandelt werden.

Bei früheren Antriebskonzepten für Raumschiffe wurden noch Antiprotonen verwendet, welche energiereiche Gammastrahlen produzieren, wenn sie sich auflösen. Neue Konzepte hingegen verwenden Positronen und diese produzieren 400-mal schwächere Gammastrahlen.

„Der größte Vorteil ist mehr Sicherheit“ so Dr. Gerald Smith of Positronics Research. Gegenwärtig diskutiert man den Einsatz von komplexen Nuklearreaktoren an Bord eines Marsraumschiffes, der die Reisezeit verkürzen und genügend Energie zur Verfügung stellen würde, bei dem aber gleichzeitig auch eine Menge schief gehen kann oder den Einsatz eines chemischen Reaktors, welcher aber sehr schwer und damit kostspielig in den Orbit zu befördern wäre. „Wie dem auch sei, der Positronenreaktor bietet die selben Vorteile ist aber relativ einfach“ sagt Smith.

Während sich bei einem Nuklearreaktor die Frage nach den radioaktiven Überresten stellt und bei einem Startunglück große Gebiete radioaktiv verseucht werden könnten, würde es bei einem Positronenreaktor keine Überreste geben, nachdem der Treibstoff verbraucht wäre und auch bei einem Startunglück würde es zwar einen Gammastrahlenblitz geben, aber nur in einem begrenzten Bereich von wenigen Kilometern zu schädlichen Auswirkungen kommen.

Ein weiterer bedeutender Vorteil wäre die Geschwindigkeit. Die gegenwärtig diskutierten bemannten Marsmissionen bräuchten für die Strecke 180 Tage. „Unser fortgeschrittenes Design könnte Menschen zum Mars in der Hälfte der Zeit bringen“ sagt Kirby Meyer.

Doch ein Problem ist die Herstellung von Positronen, aufgrund ihres Einflusses auf normale Materie gibt es in unserer Umgebung keine natürliche Quelle und im Weltall entsteht sie nur bei gewaltigen Explosionen. Eine Möglichkeit sie auf der Erde herzustellen ist in einem Teilchenbeschleuniger, indem Atome mit beinahe Lichtgeschwindigkeit aufeinander gehetzt werden.

„Eine grobe Schätzung um 10 Milligramm Positronen für eine bemannte Marsmission herzustellen würde über $ 250 Millionen für Technologien kosten welche gerade in der Entwicklung sind. Dies klingt zwar hoch, aber die Alternativen sind nicht wirklich billiger.

Doch ein weiteres Problem würde dann noch bleiben. Und zwar die Lagerung der Positronen in einem engen Raum ohne die Möglichkeit einer unkontrollierten Berührung mit normaler Materie. Doch die Forscher sind optimistisch, dass sie mit Magnetfeldern dieses Problem lösen können.