Weltraumlift: Wann fahren wir mit dem Aufzug ins All?
Mit einem Lift in den Weltraum. Hinter dieser Idee verbirgt sich ein kosten- und energieeffizientes Raumfahrtkonzept. Doch was ist wirklich dran an dieser Vision?
Umweltbilanz senkrecht nach oben
Der Mensch expandiert in den Weltraum. Weltweit nimmt die Zahl der in den Orbit startenden Raketen zu. Der Weltraumlift könnte eines der Transportmittel sein, mit denen wir unseren interplanetaren Einfluss erweitern könnten. Der Grundgedanke hinter diesem hypothetischen Bauvorhaben ist folgender: Ganz ohne Raketentechnik wird eine Aufzugsgondel über die Strecke von circa 36.000 Kilometern vom Erdboden zur Basisstation im geostationären Orbit befördert – und zwar an einem Führungsseil. Somit könnten Güter und Menschen nicht nur bequem, sondern auch deutlich energie- und kosteneffizienter an die Grenzen unseres Planeten transportiert werden. Der Weltraumlift wäre eine der bahnbrechendsten Innovationen der Raumfahrt. Aber wieso wurde ein solches Bauvorhaben bislang nicht in Angriff genommen?
Ein über 120 Jahre alter Traum der Raumfahrt
Die Ursprünge der Idee des Weltraumlifts sind sehr alt. Erste Ansätze wurden bereits Ende des 19. Jahrhunderts besprochen. Der russische Wissenschaftler Konstantin Ziolkowski schlug vor, einen Turm zu bauen, der bis in den Weltraum emporragt. Auf der Basis dieses Vorschlages beschrieb der russische Ingenieur Juri Arzutanow 1959 den alternativen Entwurf eines Seils, welches von einem Satelliten zum Erdboden herunterhängen sollte. Durch ein Gegengewicht im All hätte sich dieser Idee zufolge eine Aufzuggondel daran hochziehen können.
Wenn alle Stricke reißen: innovative Materialen für den Weltraumlift
Was in der Theorie relativ einfach klingt, offenbart sich in der Praxis leider als deutlich komplizierter. Die Umsetzung des Projektes scheiterte bislang an der Entwicklung eines ausreichend robusten Führungsseils. Traditionelle Materialien wie Stahl oder Kevlar würden unter ihrem eigenen Gewicht reißen. Bislang setzten die Visionäre des Weltraumlifts auf besonders leichte und zugstarke Kohlenstoffnanoröhren, welche allerdings nur in kleinen Mengen produziert werden können. Seit 2010 ist eine neue Werkstoffgruppe im Gespräch. Dabei handelt es sich um sogenannte Graphen, ein zweidimensionales Material aus Kohlenstoff. Graphen sind nur eine Atomlage dick, extrem widerstandsfähig und haben eine zweihundertfach höhere Zugfestigkeit als Stahl.
Auch im Weltraum ist nicht alles Gold, was glänzt
Die Raumfahrtwissenschaft zweifelt stark daran, dass Graphen oder Kohlenstoffnanoröhren zur erfolgreichen Umsetzung des Weltraumlifts beitragen werden. Zwar wäre es möglich, vor allem aus den Kohlenstoffnanoröhren ein reißfestes und mehrere tausend Kilometern langes Seil herzustellen. Dennoch würde es nicht lang genug sein, um aus der Höhe des geostatischen Orbits bis zum Erdboden zu reichen. Zusätzlich muss die Schwerkraft mit einberechnet werden, welche das gesamte Konstrukt des Weltraumlifts ununterbrochen Richtung Erde zieht. Ein entsprechend langes Gegengewicht in Form eines weiteren Seils müsste an der Basisstation im Orbit angebracht werden. Dieses Seil müsste circa 150.000 Kilometer lang sein, damit der Lift und die Basisstation im Orbit nicht auf die Erde fallen.
Ein Weltraumlift braucht alternative Energie
Wer auf Raketentechnik verzichtet, muss für eine alternative Energiequelle sorgen. Stromkabel bieten sich aufgrund der Länge und des Gewichts nicht an. Bisher erscheint nur die Versorgung durch Solarpanels realistisch. Ihre Größe müsste allerdings rund 66.000 Quadratmeter (9 Fußballfelder) betragen. Zwar wäre es möglich, die Panels am Aufzug zu befestigen, dennoch wäre die gigantische Konstruktion während des Aufstiegs durch die Atmosphäre der Schwerkraft ausgesetzt, wodurch ein massiver Energieverbrauch entstehen würde.
Wind, Wetter, Weltraumschrott
Ein weiteres Problem ist der zunehmende Weltraumschrott. Das Führungsseil könnte getroffen und beschädigt werden. Im Schnitt gäbe es alle zehn Tage eine Kollision, wodurch das Seil im schlimmsten Fall durchtrennt werden könnte. Die Zerstörung des Seils stellt ein gewaltiges Risiko dar, denn mehrere Zehntausend Kilometer des Materials würden auf die Erde und somit auf potentiell bewohntes Gebiet stürzen. Eine Art Ausweichmechanismus wäre demnach unumgänglich. Eine bewegliche Bodenstation, könnte das Seil durch entsprechende Manöver in Schwingungen versetzen, wodurch ein Zusammenstoß mit Weltraumschrott vermieden werden könnte. Dafür müsste jedoch die genaue Umlaufbahn eines jeden Schrottteils bekannt sein, damit entsprechend reagiert werden könnte.
Zuletzt sind die Bedingungen der Stratosphäre eine große Herausforderung. Noch ist nicht klar, wie sich das Material unter den Temperaturen der Umgebung hält. Außerdem herrschen Windgeschwindigkeiten von bis zu 700 Kilometer pro Stunde. Dieser mehrfachen Orkanstärke könnte der Weltraumlift nicht standhalten. Die riesigen Oberflächen der Solarpanels würden wie ein Segel wirken, unter dessen Kräften das Material des Aufzugs in Windeseile zerstört werden würde.
Der Weltraumlift auf dem Mond
Der Weltraumlift scheint wohl noch für eine ganze Weile eine Vision der Raumfahrt zu bleiben. Doch die Bemühungen um dieses Projekt könnten möglicherweise neue Möglichkeiten eröffnen. Auf kleinen Himmelskörpern mit geringer Schwerkraft und ohne Atmosphäre wäre die Umsetzung eines ähnlichen Konzepts deutlich einfacher. Ein Weltraumlift auf dem Mond beispielsweise wäre nicht den Winden, den Temperaturen und der elektrischen Entladung einer Atmosphäre ausgesetzt. Die Astronauten könnten deutlich energie- und kosteneffizienter aus dem Orbit auf den Mond und wieder zurückbefördert werden. Demnach ist es realistischer, dass wir in Zukunft vorerst von einem Weltraumlift auf dem Mond hören werden.
