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Sunday, October 14th, 2018 - Esstisch

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Die technischen Anforderungen an ein solches Seil betrachtete eine NASA-Studie im Jahr 2000: Von einer Insel oder Plattform in den sturmärmeren tropischen Breiten des Pazifiks würde das Seil bis zu 144 000 Kilometer hoch ins All reichen – bis auf gut ein Drittel des Mondabstands. Hier würde ein Gegengewicht das Seil durch die Fliehkraft stramm halten, während eine Plattform in einer Höhe von 34 000 Kilometern eine Raumstation unter Schwerelosigkeit beherbergen könnte. Auf diesem Wege könnte man dann Lasten und Menschen in die Umlaufbahn transportieren und damit Raketen überflüssig machen. Ein ins All befördertes Kilogramm würde statt heute 20 000 Dollar kaum mehr als 200 Dollar kosten.

Die Befürworter der Technik träumen von gewaltigen Hotels im All, von Solarkraftwerken im Orbit und Bergwerken auf Asteroiden. Die Fliehkraft am Seilende würde sogar interplanetare Reise unter vielfach geringerem Einsatz von Treibstoff ermöglichen. Doch das gewichtigste Problem bleibt das Material: Ihre enorme Festigkeit haben die Kohlenstoffnanoröhrchen bis heute nur im Labormaßstab bewiesen; die Fertigungstechniken für meter- oder gar kilometerlange Seile gibt es bis heute nicht.

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Der gerade mal 2,7 Kilogramm schwere japanische »Space Tethered Autonomous Robotic Satellite – Mini Elevator« (STARS-ME) ist ein CubeSat, also einer von vielen derzeit ins All beförderten Kleinsatelliten, die neue und technisch riskante Verfahren für die Raumfahrt erproben sollen. STARS-ME trägt ein Kevlarseil mit sich, das noch nicht für einen Aufzug vom Erdboden ins All geeignet ist. Wenn der CubeSat die Raumstation verlassen hat und frei um die Erde kreist, teilt sich der Quader in zwei würfelförmige CubeSats, die über das nur 14 Meter lange Seil miteinander verbunden bleiben. Zwischen ihnen soll dann ein winziger Roboter mit eigenem Antrieb entlang gleiten. Es wäre der erste Aufzug im All, mit der Größe einer Streichholzschachtel jedoch ein ziemlich kleiner.

Eine solche Aufzugfahrt im Orbit ist für Markus Landgraf keine sonderlich anspruchsvolle Leistung: »Die Leute stürzen sich auf einfache Probleme, anstatt die wirklich schwierigen zu lösen«, sagt der Ingenieur, der bei der Europäischen Raumfahrtagentur Mondsonden plant, aber privat ein Faible für den Weltraumaufzug hat. Der Antrieb der Aufzugskapsel zählt laut ihm zu den lösbaren Problemen eines Weltraumaufzugs: Zwar müsste der ganz anders funktionieren als ein gewöhnlicher Gebäudelift; denn während der von Seilen emporgezogen wird, müsste sich der Weltraumaufzug aus eigener Kraft nach oben arbeiten. Die Kapsel müsste aus Gewichtsgründen vom Boden aus mit Energie versorgt werden, vermutlich über einen starken Laser, der Solarzellen an der Aufzugskapsel bestrahlt.

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Seit 2005 werden in den USA, Japan, Deutschland und Israel immer wieder Wettkämpfe abgehalten, bei denen ein von Studenten entwickelter Liftroboter möglichst schnell ein von einem Helikopter gehaltenes Seil emporklettern muss. Während in den Anfangsjahren nicht immer überhaupt ein Steigroboter das obere Seilende erreichte, gelang es kürzlich einem japanischen Team immerhin, 100 Kilogramm Nutzlast bis in 1200 Meter aufsteigen zu lassen. Diese Wettkämpfe sind allerdings, wie auch die Mission STARS-ME, noch weit von den Dimensionen eines Orbitalseils entfernt: »Sie spielen sicher eine Rolle dabei, Studenten mit den dynamischen Effekten der Raumfahrt vertraut zu machen«, sagt Markus Landgraf. »Aber den Weltraumaufzug bringen sie nicht weiter.«

Organisationen, die selbst Raumfahrt betreiben, wie die Europäische Raumfahrtagentur ESA – der Arbeitgeber von Markus Landgraf – messen dem Weltraumaufzug in ihren Budgets bislang keine Bedeutung bei. Felix Huber ist auch aus grundlegenden Erwägungen heraus skeptisch: »Ein solches Seil im Orbit stabil zu halten, ist nicht einfach«, sagt der Direktor für Raumflugbetrieb und Astronautentraining beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen. Huber verweist auf verschiedene Versuche der Vergangenheit, bei denen zwei Satelliten über kilometerlange Seile verbunden um die Erde kreisten.

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Viele dieser Missionen scheiterten, weil sich ungewollt hohe Spannungen aufbauten, Seilwinden verklemmten oder weil sich die Seile wegen kleiner Produktionsfehler verhedderten. Zudem würden Seile im Orbit leicht ins Schwingen geraten. Ein Weltraumaufzug aber würde nicht nur durchs Vakuum, sondern auch durch die Atmosphäre hindurchreichen, die zusätzlich daran zerrt, etwa während tropischer Stürme. »Auch wenn ein Aufzug nach oben startet, zieht er an dem Seil«, sagt Huber. »Allein dadurch können sich Schwingungen ausbreiten und immer weiter aufschaukeln.«

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Ein zehntausende Kilometer langes Seil hätte noch mit weiteren Problemen zu kämpfen: In einer Höhe von 200 bis 900 Kilometern durchliefe es eine Zone, in der durch die UV-Strahlung der Sonne gespaltener, atomarer Sauerstoff vorkommt, der organische Materialien wie ein Seil aus Kohlenstoffnanoröhrchen oxidieren und zersetzen würde. Zusätzlich könnte auch Weltraumschrott das Seil zerstören – speziell im geostationären Friedhofsorbit: Dies ist ein enge und fast linienförmige Zone oberhalb geostationärer Umlaufbahnen, in denen ausgediente Satelliten entsorgt werden – und die vom Orbitalseil durchkreuzt werden müsste. Dazu kommen schnell kreisender Weltraumschrott auf tieferen Bahnen und Mikrometeoriten, die Löcher ins Seil schlagen oder es im schlimmsten Fall zerstören könnten.

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