„Spaceline“: Eine Straße vom Mond zur Erde

Könnte die Verlängerung eines Kabels vom Mond eine bessere Lösung sein?

Spacelines: Mondstraße
Spacelines: Eine Straße vom Mond zur Erde. Geht das?

Ein Paar Astrophysiker von der Cambridge University und der Columbia University glauben, dass die Antwort auf das Problem, Dinge billig zum Mond zu bringen, darin bestehen könnte, eine Spaceline vom Mond baumeln zu lassen, anstatt in Weltraumaufzüge zu investieren.

Sie glauben, dass diese Lösung praktischer, einfacher zu bauen und billiger sein wird als die oft zitierte Alternative.

Einzigartige Probleme erfordern einzigartige Lösungen!

Die Autoren der Studie, Zephyr Penoyre und Emily Sandford, glauben, dass wir möglicherweise in die falsche Richtung denken, wenn es darum geht, Alternativen für die derzeitige Erde-Mond-Logistik zu finden.

Gegenwärtig ist es sehr kostspielig, Dinge in die Erdumlaufbahn zu bringen, da die Schwerkraft des Planeten überwunden werden muss. Weltraumfahrstühle werden schon lange als mögliche Lösung genannt.

Wenn sie realisierbar sind, könnten sie die Kosten auf lange Sicht drastisch senken und es ermöglichen, Nutzlasten mit dem Fahrstuhl von der Erdoberfläche in den Orbit zu befördern. Aber das bringt ganz neue Probleme mit sich.

Die modernen Materialien, die uns zur Verfügung stehen, scheinen für diesen Zweck nicht geeignet zu sein. Sie sind einfach nicht stark genug, um das Gewicht eines so ehrgeizigen Projekts zu tragen, so die Autoren.

Ihrer Ansicht nach wäre es besser, eine Spaceline vom Mond bis tief in den Schwerkraftbrunnen der Erde „aufzuhängen“.

„In dieser Arbeit stellen wir eine Alternative zum klassischen Weltraumaufzug vor, die in der Reichweite der modernen Technologie liegt: Die Spaceline. Indem wir eine auf dem Mond verankerte Leitung bis tief in den Schwerkraftbrunnen der Erde verlängern, können wir ein stabiles, überfahrbares Kabel konstruieren, das eine freie Bewegung aus der Nähe der Erde zur Mondoberfläche ermöglicht“, schreiben Penoyre und Sandford in ihrer Arbeit.

Sie glauben, dass ein solches Projekt mit unserer modernen Technologie realisierbar sein sollte. Es sollte, so argumentieren sie, möglich sein, ein Kabel vom Mond aus zu verlängern, nahe der Höhe der geostationären Umlaufbahn.

Dies, so glauben sie, würde eine einfache Durchquerung und Konstruktion zwischen Mutter Erde und dem Mond ermöglichen.

Sind entweder Weltraumaufzüge oder dieser neue Spaceline-Vorschlag notwendig?

Wie bereits erwähnt, ist es derzeit sehr teuer, Dinge von der Erde ins All zu bringen. Das liegt daran, dass wir derzeit auf die Raketentechnologie angewiesen sind, um dies zu erreichen.

Das ist sehr beeindruckend, aber ziemlich ineffizient. Derzeit erfordern viele Nutzlastmissionen in den Weltraum den Einsatz großer Mengen an Treibstoffen, um ihren Weg in den Weltraum „brachial“ zu erzwingen.

Der überwiegende Teil davon wird einfach abgeworfen, um die Rakete nach oben zu drücken. Dieser Ansatz ist sehr verschwenderisch, und es muss nicht nur das Gewicht der Nutzlast und der Rakete überwunden werden, sondern auch das große Reservoir an Treibstoff, das sie mit sich führt.

Aus diesem Grund kostet es derzeit für jedes Kilogramm Nutzlast Zehntausende von Dollar, um sie ins All zu bringen. Wollte man die Nutzlast zum Mond bringen, könnten die Kosten noch höher sein.

Aus diesem Grund gibt es einen großen Anreiz, die Kosten so weit wie möglich zu reduzieren. Trotz all der großartigen Arbeit, die private Unternehmen wie SpaceX leisten, ist es immer noch eine ziemlich kostspielige Angelegenheit.

Die Antwort, so glauben viele, ist ein festes Stück Infrastruktur, das Material über ein Kabel nach oben, ins All und darüber hinaus transportieren kann.

Warum ist die Spaceline eine bessere Idee als ein Space Elevator?

Die Idee eines Weltraumfahrstuhls klingt intuitiv toll, aber es gibt ein Problem. So ein Ding müsste in der Tat sehr stark sein.

Ein Weltraumfahrstuhl müsste sehr lang sein, etwa 42.000 km lang, um den äußersten Teil des Kabels in eine stabile geosynchrone Umlaufbahn zu bringen. Er hätte eine enorme Masse und bräuchte daher ein ähnlich massiges Objekt am „Geschäftsende“ im Weltraum, um zu verhindern, dass er mit der Zeit zur Erde zurückfällt.

Dadurch würde der Aufzug theoretisch aufgrund der Zentrifugalkraft (Zentripetaleffekt) in der Schwebe gehalten.

Selbst mit einigen unserer neuesten hochfesten Materialien, wie z. B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen, sind sie möglicherweise nicht in der Lage, den „Senf dazuzugeben“.

Aus diesem Grund schlagen Penoyre und Sandford vor, dass wir möglicherweise in die falsche Richtung schauen (zumindest für Mondmissionen). Die Argumentation ist relativ einfach.

Ein Weltraumfahrstuhl würde die Erde alle 24 Stunden umkreisen. Eine mondbasierte Spaceline hingegen würde die Erde nur etwa einmal im Monat umrunden.

Diese langsamere Umlaufgeschwindigkeit würde die Kräfte, die auf die Spaceline einwirken, im Vergleich zu einem Weltraumfahrstuhl drastisch reduzieren. Auch die Verteilung solcher Kräfte wäre auf einer Spaceline ganz anders.

„Bei der Verlängerung vom Mond zur Erde würde die Spaceline durch eine Region des Raums verlaufen, in der sich die irdische und die lunare Schwerkraft gegenseitig aufheben. Diese Region, die als Lagrange-Punkt bekannt ist, wird zu einem zentralen Merkmal einer Spaceline. Unterhalb davon, näher an der Erde, zieht die Schwerkraft das Kabel in Richtung des Planeten. Aber darüber, näher am Mond, zieht die Schwerkraft das Kabel in Richtung der Mondoberfläche“, so MIT Technology Review.

Dies würde bedeuten, dass aktuelle Materialien, wie Zylon, für seine Konstruktion verwendet werden könnten. Ein solcher Ansatz würde auch die Erkundung des Mondes erheblich erleichtern.

Die Einsparungen wären enorm. „Es würde den Treibstoff, der benötigt wird, um die Oberfläche des Mondes zu erreichen, auf ein Drittel des aktuellen Wertes reduzieren“, glauben die Autoren.

Es würde uns auch die Möglichkeit eröffnen, den Lagrange-Punkt zwischen Erde und Mond zu erforschen und zu nutzen.

Die Originalstudie wurde auf Emerging Technology von arXIV.org veröffentlicht.