Sonnensegel

Etwas eleganter als ein kinetischer Impakt ist der Einsatz eines Sonnensegels. Dabei nutzt man die Tatsache aus, dass Sonnenlicht ebenfalls eine Kraft ausüben kann. Lichtteilchen haben zwar keine (Ruhe-) Masse, aber dank ihrer Geschwindigkeit trotzdem einen Impuls, also eine gewisse Wucht, mit der sie beim Aufprall auf ein anderes Objekt Kraft übertragen können.

Die Kraft eines einzelnen Lichtteilchens ist sehr gering, aber wenn sehr viele Teilchen auf eine sehr große Fläche treffen, dann entsteht ein merkbarer Effekt. Ein Raumfahrzeug kann mit einem Sonnensegel ausgestattet werden und das Licht der Sonne so nutzen wie ein normales Segelboot auf der Erde den Wind.

Auch das wurde schon getestet. Im Mai 2010 startete die japanische Weltraumagentur Jaxa die Mission Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun (Ikaros). Ein kleines Raumfahrzeug wurde mit einem Sonnensegel ausgestattet und sollte sich damit durchs All bewegen. Die Mission verlief erfolgreich und das 173 Quadratmeter große Segel funktionierte genau so wie geplant.

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Anzahl der bekannten und vermuteten erdnahen Asteroiden. Die Daten der Wise-Mission haben die Zahl der vermuteten und noch nicht entdeckten Asteroiden nach unten korrigiert. (Bild: Nasa)

Die Folie, aus der das Segel besteht, ist nur 7,5 Mikrometer dick, so dass es sehr kompakt zusammengefaltet werden kann und trotz seiner Größe nur 2 Kilogramm wiegt. Man muss also viel weniger Masse in den Weltraum bringen, als es bei einem konventionellen Antrieb der Fall wäre. Würde ein Segel auf einem Asteroiden verankert, ließe sich auch damit seine Geschwindigkeit verändern.

Den Asteroiden anmalen

Es gibt natürlich auch noch jede Menge andere und exotischere Methoden, wie man die Bahn eines Asteroiden verändern kann. Man kann ihn zum Beispiel anmalen. Dabei nutzt man den sogenannten Jarkowski-Effekt aus, der beschreibt, wie kleine Himmelskörper Wärme aufnehmen und reflektieren.

So wie die Erde rotiert auch ein Asteroid um seine Achse, und auch dort ist die Tagseite wärmer als die Nachtseite. Wenn sich die Tagseite in die Nacht hinein dreht, kühlt sie aus; die Nachtseite, die sich in den Tag hinein dreht, wärmt sich auf. Diese Vormittagsseite des Asteroiden ist also immer etwas kühler als die Nachmittagsseite.

Je wärmer aber die Oberfläche ist, desto mehr Wärme gibt sie auch wieder ab. Die Nachmittagsseite strahlt deswegen mehr Infrarotstrahlung ins All ab als die Vormittagsseite. Bei der Abstrahlung von Wärme entsteht der gleiche Effekt, der auch beim Sonnensegel zum Tragen kommt. So wie Licht ist auch Wärme elektromagnetische Strahlung, und wenn sie an einer Oberfläche reflektiert beziehungsweise abgegeben wird, wirkt auch hier eine Kraft.

Durch die unterschiedlich warmen Seiten des Asteroiden ist dieser Effekt asymmetrisch und es entsteht insgesamt eine Kraft, die von der Nachmittagsseite weg zeigt. Der Asteroid ist quasi sein eigenes Sonnensegel, und der Jarkowski-Effekt verändert seine Bahn langsam, aber sicher.

Auch dieser Effekt konnte schon in der Realität beobachtet werden. Die Bahn des knapp einen Kilometer großen Asteroids Golevka konnte mit Radarmessungen zwischen 1991 und 2003 sehr exakt bestimmt werden. Dabei zeigte sich, dass er sich 3,7 Meter von der Stelle entfernt befand, an der er sich eigentlich befinden musste, wenn man nur die rein gravitative Wechselwirkung zwischen den Himmelskörpern berücksichtigt.

Die Differenz entstand durch den Jarkowski-Effekt, der den Asteroiden in den zwölf Jahren ein kleines bisschen zur Seite schob. Für die Asteroidenabwehr könnte man den Jarkowski-Effekt gezielt einsetzen und den Asteroiden dazu mit spezieller reflektierender Farbe bemalen, um die asymmetrische Wärmeabstrahlung zu verstärken.