Moonbase Alpha: Musks Hyperloop-Weltraumkatapult entspringt einem Denkfehler
Während eines Vortrags hat Elon Musk(öffnet im neuen Fenster) seine Idee von einer Mondbasis präsentiert, die zugleich eine riesige Satellitenfabrik sein soll. Damit sollen irgendwann 1.000 Terawatt Rechenleistung pro Jahr in den Weltraum gelangen, um in ferner Zukunft zumindest einen Bruchteil der von der Sonne nahezu unbegrenzt einstrahlenden Energie zu nutzen.
Ab Minute 44 in der Präsentation wird es besonders interessant, denn umgesetzt werden soll das Megaprojekt mithilfe eines Weltraumkatapults: Es soll die Satelliten wie auf einer Magnetschwebebahn beschleunigen und ohne zusätzlichen Antrieb in den Orbit befördern. Weil die Schwerkraft auf dem Mond bei einem Sechstel im Vergleich zur Erde liegt, erscheint die technische Umsetzbarkeit tatsächlich möglich.
Um das Schwerefeld des Mondes zu verlassen, muss lediglich eine Geschwindigkeit von 2,3 Kilometern pro Sekunde (km/s) erreicht werden. Weil zudem der lästige Luftwiderstand fehlt, ließe sich die gesamte Mondoberfläche wie ein Hyperloop(öffnet im neuen Fenster) nutzen.
Damit würde eine weitere Idee Elon Musks nach langem Anlauf doch noch umgesetzt. Schließlich ergibt eine Magnetschwebebahn im Vakuum den Hyperloop, der auf der Erde technisch nur schwierig zu realisieren ist, auf dem Mond ohne Atmosphäre dagegen überall funktioniert.
An Projekten mangelt es nicht
Ebenfalls untersucht wird, wie ein solches System auf der Erde errichtet werden kann. Auch in diesem Projekt des Start-ups Auriga Space soll die Geschwindigkeit von 2 km/s erreicht werden, was annähernd der siebenfachen Schallgeschwindigkeit entspricht.
Für die restliche Erhöhung der Geschwindigkeit um weitere 6 km/s – damit kann zumindest der Erdorbit erreicht werden – müsste ein Raketenantrieb zum Einsatz kommen. Aber zumindest die erste Raketenstufe könnte gespart werden. Es müsste allerdings noch ein Weg gefunden werden, damit das verwendete Material bei Verlassen des Hyperloops und dem Auftreffen auf die bodennahe Atmosphäre nicht verdampft.
Ähnlich problematisch gestaltet sich die Umsetzung eines rotierenden Katapults, das Satelliten zunächst schnell dreht und anschließend nach oben schießt. Auch das könnte in einer ersten Beschleunigungsphase etwa 2 km/s erreichen, ganz ohne Magnetschwebetechnik oder Vakuum. Die Zentripetalkraft auf der Kreisbahn dürfte den meisten elektronischen Bauteilen jedoch schwere Schäden zufügen.
Da erscheint es technisch einfacher umsetzbar, einen Weltraumlift(öffnet im neuen Fenster) zu konstruieren, dessen Massenmittelpunkt in einem geostationären Orbit um die Erde kreist. So verbleibt das Fahrstuhlseil stets an der gleichen Position. Abseits von einigen Science-Fiction-Serien und -Romanen ist an die praktische Umsetzung aber auch hier bisher nicht zu denken.
Der Mond ist ein Umweg und ein Denkfehler
Bleibt als realistische Alternative zu all den kaum umsetzbaren Ideen auf dem Erdboden nur der Massentreiber auf dem Mond. Auf der Oberfläche des Erdtrabanten herrschen exakt die Bedingungen, die eine technische Umsetzung ermöglichen.
Das Problem an der Idee ist jedoch, dass die erhoffte Energieeinsparung im Vergleich zum Start von der Erdoberfläche nicht existiert. Schließlich müssten die Komponenten für die Satelliten oder in ferner, ferner Zukunft zumindest noch die Rohstoffe trotzdem zunächst auf den Mond gelangen.
Selbst bei einer funktionierenden Mondwirtschaft, die Elon Musk sicherlich schon im Hinterkopf hat, wiegt der Mond nur knapp ein Prozent der Erde. Die Verfügbarkeit an Ressourcen ist entsprechend knapp. Alle Bauteile nähmen einen Umweg in das Schwerefeld des Mondes, so dass schlussendlich 20 Prozent mehr Energie für den gesamten Startvorgang nötig wäre.
Die Sonne entscheidet über den Flug zum Mars
Selbst als Zwischenstation für die Reise zum Mars bietet eine Mondbasis nur geringe Vorteile. Um die Gravitation der Sonne auf dem Weg von der Erde zum Mars zu überwinden, ist fünfmal so viel Energie nötig wie beim Verlassen des Erdschwerefelds. Die Einsparungen fallen somit gering aus und der Umweg über den Mond sorgt für zusätzlichen Aufwand.
Lediglich der Start eines besonders großen und schweren Raumschiffs gelänge von der Mondoberfläche aus einfacher. Mehrere kleine Starts direkt von der Erde könnten den technischen Aufwand und damit auch das Risiko des Scheiterns hingegen verringern.
Sonnenenergie lässt sich einfacher nutzen
Bleibt ein pragmatischer Grund, weshalb die Idee mit dem Weltraumkatapult nicht umgesetzt wird. Elon Musk gibt als Ziel aus, vielleicht den millionsten Teil oder irgendwann sogar ein Prozent der von der Sonne abgestrahlten Energie zu nutzen.
Der Plan ist, 1.000 Terawatt an Leistung im Jahr in den Orbit um die Sonne zu bringen, wobei er selbst im Video fälschlicherweise von 1.000 Gigawatt spricht. Der Versprecher kann entschuldigt werden, denn die erst installierte Rechenleistung auf der gesamten Erde liegt bei unter 100 Gigawatt.
Gleichzeitig strahlt auf die Erdoberfläche eine Leistung von 174.000 Terawatt ein. Mindestens 170 Jahre wäre das Weltraumkatapult allein dafür beschäftigt. Allerdings: Der millionstel Teil der abgestrahlten Sonnenenergie entspricht dem 2.000-fachen dieser Leistung. Der Weg für Elon Musk ist also noch weit.
Und für die, die lieber auf der Erdoberfläche bleiben wollen, scheint jede Menge Potenzial vorhanden zu sein, um die reichlich verfügbare Sonnenenergie zunächst ganz klassisch einzufangen. Infrage kommen Solarzellen und Windräder.
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