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INTERSTELLARE RAUMFAHRT
Alexander Weinlein
Die letzte Grenze

Der Menschheitstraum vom Flug zu den Sternen zwischen Wissenschaft und Science-Fiction

Im August 2012 war es soweit: Mit der Raumsonde Voyager 1 verlässt erstmals eine von Menschen gebaute Konstruktion unser Sonnensystem und erreicht den interstellaren Raum. Nach einer Flugzeit von 35 Jahren - am 5. September 1977 war sie in Cape Canaveral mit einer Titan-IIIE-Centaur-Rakete ins All geschossen worden - ist die Sonde etwa 18,8 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Nach endlosen Streits in der wissenschaftlichen Zunft über die Auswertung der von Voyager 1 gesendeten Messdaten, zeigte sich der Nasa-Wissenschaftler Edward Stone im Herbst 2013 davon überzeugt, dass die Sonde den "historischen Schritt der Menschheit in den interstellaren Raum" gemacht hat. Mitte Dezember 2018 folgte ihr die Schwestersonde Voyager 2. Ob ihnen jemals Menschen folgen werden, um eine Reise zu anderen Sternensystemen anzutreten?

Astrophysiker, Raumfahrtingenieure und Astronauten verweisen die Frage nach dem bemannten, interstellaren Raumflug meist schmunzelnd in das Reich der Science-Fiction und konfrontieren den euphorischen Fragesteller mit den ernüchternden Gesetzen der Physik - und dem Namen Albert Einstein. Dessen Relativitätstheorie scheint der Raumfahrt die letzte Grenze aufzuzeigen.

Lichtgeschwindigkeit Das dem Sonnensystem nächstgelegene Sternensystem Proxima Centauri ist etwa 4,24 Lichtjahre (40 Billionen Kilometer) entfernt, liegt also in einer Entfernung, für die selbst das Licht mehr als vier Jahre benötigt. Schneller als das Licht im Vakuum mit 300.000 Kilometer pro Sekunde kann sich nach Einstein jedoch nichts bewegen. Und Materie lässt sich schon gar nicht auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigen, weil dafür nach der Relativitätstheorie unendlich viel Energie benötigt wird. Ein Raumschiff mit herkömmlichen Triebwerken würde die Reise zu Proxima Centauri frühestens nach 20.000 Jahren bewältigen.

Im Reich der Science-Fiction sieht dies freilich anders aus. In den Welten von Raumfahrthelden wie Perry Rhodan, Buck Rogers, Flash Gordon, Captain James T. Kirk oder Luke Skywalker fliegen Raumschiffe mit mehrfacher Lichtgeschwindigkeit so selbstverständlich zwischen den Sternen wie Flugzeuge auf der Erde zwischen den Kontinenten. Die bekannten Gesetze der Physik werden mal geflissentlich ignoriert - oder eben doch durch den technologischen Fortschritt überwunden.

Fans der Science-Fiction haben stets ein gutes Argument parat, wenn die Frage nach dem interstellaren Raumflug gestellt wird: Vieles von dem, was Autoren wie Jules Verne oder H.G Wells an Geschichten zu Papier brachten, ist längst Realität geworden, mitunter gar veraltet. So liegt zwischen der Veröffentlichung von Vernes Roman "Von der Erde zum Mond" im Jahr 1865 und der Landung von Neil Armstrong und Buzz Aldrin auf dem Erdtrabanten lediglich ein Jahrhundert. Und dies, obwohl sich der Mensch zu Jules Vernes Zeiten gerademal anschickte, mit wenig Vertrauen einflößenden Konstruktionen von Gleitflugzeugen vom Boden abzuheben und einige Meter durch die Luft zu schweben. Dass die Vision des französischen Schriftstellers trotzdem in einer so kurzen Spanne der Menschheitsgeschichte möglich wurde, ist der rasanten Entwicklung der Luft- und Raumfahrt im 20. Jahrhundert geschuldet.

Technologiesprung Am 17. Dezember 1903 absolvierten die amerikanischen Luftfahrtpioniere Wilbur und Orville Wright den ersten erfolgreichen Flug mit einem motorgetriebenen Flugzeug. Bereits 36 Jahre nach dem Flug der Gebrüder Wright erhob sich mit dem deutsche Experimentalflugzeug Heinkel He 178 erstmals ein strahlgetriebenes Flugzeug in die Lüfte und ab 1943 verließen im Deutschen Reich mit der Messerschmitt Me 262 die ersten serienmäßig produzierten Kampfjets die Fabrikhallen. Überhaupt entwickelte sich die Luftfahrt während des Zweiten Weltkriegs wahrhaft schwindelerregend. Im Sommer 1944 erreichte die Rakete A4 die Flughöhe von 174,6 Kilometern. Die als V2 (Vergeltungswaffe 2) unrühmlich in die Geschichtsbücher eingegangene Rakete ist somit das erste von Menschenhand geschaffene Flugobjekt, das in den Weltraum vordrang.

Ab den 1950er Jahren ist es dann der Kalte Krieg, der den Wettlauf von Amerikanern und Sowjets ins All beschleunigt. Seine Geschichte ist gespickt mit aufsehenerregenden Ereignissen: Der erste Satellit im All (Sputnik 1, 1957), das erste Lebewesen in einer Erdumlaufbahn (die Hündin Laika, 1957), der erste Mensch im Weltraum (Juri Gagarin, 1961) und schließlich der erste Mensch auf dem Mond. Der Erstflug des Space Shuttles Colombia 1981 und der Bau der dauerhaft bemannten Internationalen Raumstation (ISS) ab 1998 sind weitere Meilensteine in der Geschichte der Raumfahrt, die Menschen weltweit in ihren Bann gezogen haben. 2048 könnte der nächste große Schritt anstehen: Der erste Mensch auf dem Mars.

Nimmt man den Technologiesprung des vergangenen Jahrhunderts zum Maßstab und denkt ihn konsequent weiter, so erscheint der interstellare Raumflug gar nicht mehr so abwegig. In der Welt der Science-Fiction gelten jedoch andere Daten als entscheidend - etwa der 5. April 2063. An diesem Tag wird Zefram Cochrane zum ersten mal mit einem Raumschiff schneller als das Licht fliegen. Möglich macht es der Warp-Antrieb. So zumindest erzählt es der Hollywood-Blockbuster "Star Trek: Der erste Kontakt" aus dem Jahr 1996. Es war der bereits achte Spielfilm, der von den Abenteuern des Raumschiffs Enterprise erzählt. Am 8. September 1966 brach auf dem amerikanischen Fernsehensender NBC die Enterprise erstmals zu ihrer Reise in die Tiefen des Alls auf, "um neue Welten zu erforschen, neues Leben und neue Zivilisationen", wie es im Vorspann der weltberühmten TV-Serie heißt.

Bis heute begeistert das vom Drehbuchautoren und Filmproduzenten Gene Roddenberry geschaffene Scifi-Universum Menschen rund um den Globus. Die Enterprise und ihre Besatzung um Captain Kirk und den spitzohrigen Vulkanier Mr. Spock sind regelrecht zur Methapher für den Griff nach den Sternen geworden. Dem Star-Trek-Phänomen musste selbst die Nasa Tribut zollen und den Prototypen des Space Shuttles 1976 auf den Namen Enterprise taufen, weil zigtausende Trekkies, so nennen sich die Star-Trek-Fans selbst, US-Präsident Gerald Ford mit schriftlichen Eingaben bedrängten.

Selbst ernstzunehmende Wissenschaftler lassen sich immer wieder von der Fantasie der Science-Fiction-Autoren inspirieren. 1994 legte der mexikanische Astrophysiker Miguel Alcubierre erstmals eine Metrik vor, die eine Realisierung des Warp-Antriebs der Enterprise zumindest theoretisch machbar erscheinen ließ. Und dies, ohne mit Einsteins Relativitätstheorie in Konflikt zu geraten. Im Gegenteil: Folgt man Einstein, so krümmt sich der Raum unter dem Einfluss der Gravitation. Der Warp-Antrieb macht genau dies. Er zieht die Raumzeit vor dem Raumschiff zusammen und dehnt sie dahinter wieder. Das Raumschiff bewegt sich also nicht durch den Raum, sondern der Raum selbst wird bewegt. Damit seien, so Alcubierre, beliebige Geschwindigkeiten jenseits der Grenze der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Der Vorteil: Astronauten wären auch nicht den gewaltigen Gravitationskräften ausgesetzt, die bei einer Beschleunigung bis annähernd Lichtgeschwindigkeit entstehen. Und Alcubierres Theorie löste obendrein das Problem der Zeitdehnung. Nach Einstein vergeht für einen Raumfahrer, der sich mit annähernd Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegt, die Zeit langsamer als auf der Erde. Sprich: Kehrt er von seinem Sternen-Trip zur Erde zurück, lebt dort niemand mehr, der ihn kennen würde. Nicht so bei Alcubierres Warp-Antrieb.

Die Sache hat nur einen Haken: Für eine Krümmung des Raums sind gewaltige Gravitationskräfte nötig. Die ließen sich nur mit Hilfe sogenannter exotischer Materie, die eine negative Energiedichte aufweist, erzeugen. Deren Existenz wurde bis heute aber nicht bewiesen. So oder so handelt es sich bei Alcubierres Warp-Antrieb um ein rein theoretisches Konstrukt, das inzwischen von Wissenschafts-Kollegen mehr als einmal in Zweifel gezogen wurde.

Generationenraumschiffe Trotz aller Zweifel initiieren selbst Raumfahrtagenturen wie die Nasa immer wieder Forschungsprojekte, um aus Science-Fiction Realität werden zu lassen. Zwischen 1996 und 2002 finanzierte die Nasa beispielsweise das "Breakthrough Propulsion Physics Project", mit dem unkonventionelle neue Konzepte wie der Warp-Antrieb zumindest mathematisch beziehungsweise über Computermodelle auf ihre Realisierbarkeit geprüft werden sollten.

Auch andere aus der Science-Fiction bekannte Konzepte wie etwa das Generationenraumschiff werden auf ihre Machbarkeit erforscht. Die Idee: Lassen sich die gewaltigen Entfernungen des Alls nicht mit Hilfe neuer Antriebstechnologien in einem angemessen Zeitraum überwinden, so müssen Raumschiffe eben einen Flug antreten, der sich über Jahrzehnte oder ein ganzes Jahrhundert hinzieht. An Bord solcher Raumschiffe leben und pflanzen sich Menschen solange fort, bis das Ziel der Reise erreicht ist. "100 Year Starship" heißt etwa ein Projekt, das die Forschungsabteilung des amerikanischen Verteidigungsministeriums (Darpa) an private Organisationen auslobte und mit einer Anschubfinanzierung von rund einer halben Million Dollar versah. Gemessen an dem Umstand, dass Raumfahrtprogramme wie die bemannte Mond- oder Marsmission bis zu ihrer Realisierung schnell dreistellige Milliardenbeträge verschlingen, mutet dies jedoch eher wie Werbegag an.

Geleitet wird das "100 Year Starship"-Projekt seit 2012 von der ehemaligen Nasa-Astronautin Mae Jemison, die 1992 als erste afroamerikanische Frau mit der Raumfähre Endeavour ins All flog. Ihr Ziel: "Wir wollen die nötigen Fähigkeiten entwickeln, damit Menschen innerhalb der nächsten hundert Jahre zu einem Ziel jenseits unseres Sonnensystems aufbrechen können." Es geht weniger um den Bau eines Raumschiffes als vielmehr um interdisziplinäre Forschung, die die Grundlagen erarbeiten sollen, unter denen das Konzept eines Generationenraumschiffs funktionieren könnte. Die Liste der Probleme, die ein solches Unterfangen mit sich bringt, mutet ebenso unüberwindlich an wie die Entfernungen eines interstellaren Raumflugs selbst. Dabei geht es nicht nur um technische oder medizinische Fragen, sondern auch um soziale und ethische.

"Wissenschaft und Science Fiction sind im Grunde dasselbe." So beantwortete im Jahr 2012 der amerikanische Schauspieler William Shatner - er spielte die Figur des Captain Kirk in "Star Trek" - die Frage eines Journalisten nach dem Verhältnis zwischen Wissenschaft und Science-Fiction. Die Zeiten, in denen sich Wissenschaftler bei solchen zugespitzten Aussagen empört abwenden, sind längst passé. In der Tat gibt es eine Wechselwirkung zwischen beiden Bereichen. Und dieser Umstand ist inzwischen selbst zum Gegenstand wissenschaftlicher Forschung geworden. Die Amerikanistin Alexandra Ganser von der Universität Wien etwa untersucht den Einfluss von Science-Fiction-Filmen auf die Raumfahrt. Sie verweist auf Filme wie "Der Marsianer". Regisseur Ridley Scott griff ganz bewusst auf das Expertenwissen der Nasa zurück, um das Überleben eines Astronauten auf dem Mars zu inszenieren. Die Weltraumbehörde, die selbst an der Vermarktung des Filmes beteiligt war, tut dies nicht ohne Grund. Science-Fiction-Filme bieten ideale Bedingungen für Eigenwerbung vor einem Millionenpublikum. Wer die Bevölkerung, sprich den Steuerzahler, vom prinzipiellen Sinn milliardenschwerer Weltraumprogramme überzeugen will, schafft dies am besten, wenn er das große emotionale Abenteuer verkauft.

Raumfahrt stand und steht immer unter einem hohen Legitimationszwang. Astronauten wie Alexander Gerst werden beispielsweise nicht müde, Raumfahrt als "überlebenswichtig" für die Menschheit anzupreisen. Auch Hollywood ist auf diese Argumentation längst aufgesprungen. Der Film "Interstellar" von Regisseur Christopher Nolan von 2014 beschreibt eine nahe Zukunft, in der die Erde wegen der Verschmutzung der Biosphäre unbewohnbar wird. Der einzige Ausweg: Die Menschheit muss einen anderen Planeten finden, um zu überleben. Das Problem: Die Nasa gibt es offiziell nicht mehr, weil Raumfahrt als zu teuer und als schädlich eingestuft wurde. Nur im Untergrund forschen aufrechte Wissenschaftler weiter. Letztlich wird eben doch noch eine Weltraummission gestartet, um eine zweite Erde zu finden. Mit im Gepäck für den größten Notfall sind tiefgefrorene, befruchtete menschliche Eizellen. In Zeiten einer drohenden Klimakatastrophe das perfekte Szenario für die Nasa, um die eigene Existenz zu begründen.

Die Suche nach Aliens Die Geschichte der gegenseitigen Beeinflussung lässt sich aber auch in umgekehrter Richtung erzählen. Der britische Wissenschaftler Mark Brake führt in seinem Buch "The Science of Science Fiction" die Existenz des Seti-Forschungsprogramms, in dessen Rahmen seit den 1960er Jahren das All nach Signalen außerirdischer Zivilisationen, für die keinerlei wissenschaftlicher Beleg existiert, abgesucht wird, maßgeblich auf den Einfluss des Alien-Hypes der damals gängigen Science-Fiction zurück. Die "pure Imagination" von den kleinen grünen Männchen habe zu wissenschaftlicher Forschung geführt.

Eine aktuelle Stellenausschreibung des französischen Verteidigungsministeriums zeigt, dass Science-Fiction schon längst nicht mehr als spinnerte Utopie abgetan wird. Das Ministerium sucht Science-Fiction-Autoren, die Planspiele für die militärischen Konfrontationen der Zukunft entwerfen sollen. Gemäß dem Motto: Wer sich auf die Zukunft vorbereiten will, muss auch das Undenkbare denken.

Gute Science-Fiction hat sich seit jeher dadurch ausgezeichnet, dass sie die neuesten Entwicklungen in Wissenschaft und Forschung aufgegriffen hat, um sie gedanklich weiter zu entwickeln und zu visualisieren. Damit leistet sie auch einen durchaus wichtigen Beitrag bei der Beantwortung ethischer Fragen, die stets mit dem technologischen Fortschritt verknüpft sind. Star-Trek-Schöpfer Gene Roddenberry orientierte sich stark an humanistischen und pazifistischen Grundüberzeugungen. Seine Enterprise "dringt in Galaxien vor, die nie ein Mensch zuvor gesehen hat", um friedlich zu forschen, nicht zu erobern.

"We came in peace for all mankind" (Wir kamen in Frieden für die gesamte Menschheit), ist auf der Plakette zu lesen, die Neil Armstrong und Buzz Aldrin vor 50 Jahren auf dem Mond hinterließen. Bleibt zu hoffen, dass es keine Science-Fiction ist.

Aus Politik und Zeitgeschichte

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