Warpdrive

Vor einigen Monaten bin ich auf diese Artikeln gestossen:

http://techland.time.com/2012/09/19/nasa-actually-working-on-faster-than-light-warp-drive/
http://www.space.com/17628-warp-drive-possible-interstellar-spaceflight.html
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110015936_2011016932.pdf

Liest man nur die zwei Artikel, käme man glatt auf die Idee, die NASA arbeite an einem Überlichtgschwindigkeit (FTL) Antrieb. Liest man das PDF mit dem Paper wird klar, das dem nicht so ist.
Es geht um Alcubierre-Feld, also was man in der Science Fiction Warpdrive nennt. Ein Antrieb bei dem der Raum herumgekrümmt wird, so dass das Schiff beliebig schnell reisen kann. Innerhalb der Blase wird die Lichtgeschwindigkeit aber nie überschritten, so werden keine Regeln gebrochen. Das erste Paper aus dem Jahr 1994 sagte voraus, man bräuchte enorme Massen und Energie (Masse von Jupiter), um dies zu erreichen. Das jetzige kommt mit kleineren Massen zu recht, etwa von einer Tonne.
Nun ist es nicht, dass man den Antrieb einschaltet, und dann Überlichtschnell wird. Das Field kreiert quasi eine negative Masse im Schiff. Weil die Energie ½mv² aber konstant bleiben muss, nimmt die Geschwindigkeit zu. Der Effekt wäre wie einen Film vorspulen. Das Antrieb beschleunigt die ursprüngliche Geschwindigkeit in der Richtung es zuerst flog. Bei einem Boost-Faktor von 100 muss das Schiff immer noch 0.1c erreicht, um zenhfache Lichtgeschwindigkeit zu fliegen. Statt 43 Jahre bräuchte das Schiff, nur 5 Monate nach Alpha Centauri.
Allerdings werden erste Anwendungen mehr in der lokale Umgebung betrachtet, z.B. wenn man einen 5t Satelliten mit zwei 2t negativer Masse bestücken würde, wäre dieser mit Ionentriebwerke schon nach 40 Tage am Ziel, statt 70 Tage.
Danach werden Versuche vorgestellt, wie man so eine kleine Raumkrümmung herstellen kann, und diese testen kann. Was demnächst auch geschehen soll.

Der zweite Teil dieses Beitrages widmet sich dieser hypothetischen Raumfahrt, die so Alcubierre-Antriebe benutzen könnte.
Zuerst werden solche Massereduktionssystem betrachtete: D.h Man könnte entweder eine schwere Raumsonde zum Ziel bringen, oder eine leichte viel schneller dorthin.
Nehmen wir z.B. New Horizont, mit so einem System hätte man quasi die Masse wesentlich reduziert, so dass eine viel höhere Geschwindigkeit erreicht worden wäre, und somit viel schneller am Pluto angekommen wäre. Oder man hätte eine grössere Sonde gebaut mit mehr Instrumente und grösserer Antenne. Zusätzlich wäre unterwegs möglich den Kurs viel stärker zu ändern.
Bei hypothetischen Neptunorbiter könnte man schneller dorthin gelangen. Schaltet man das System ab, wird die Masse wieder höher, so die Sonde langsamer wird und so in den Orbit zum den Planeten einschwenken kann.
Grundsätzlich bleiben die Operationen in diesem Fälle gleich wie heute, es geht einfach schneller.
Was nicht im Paper angesprochen wurde ist, ob man eine Trägerrakete mit so einem Massereduktionssystem ausstatten könnte. Somit könnte man fast jede beliebige Masse in den Orbit bringen.

Interessant wird das ganze, wenn man überlichtschnell wird. Dann treten einige interessante Phänomen auf. Die folgenden hypothetischen Beispiele benutzen alle eine Geschwindigkeit von 10c (In Star Trek wäre dies Warp 2). Man nimmt eine Sonde die überlichtschnell zum Jupiter gelangt. Man bringt sie auf Kurs und stellt dann der Antrieb an. Nach 4 min kommt die Sonde an. Für die Zentrale auf der Erde sähe so, als die Sonde verschwindet, und man erhält erst 45 min später wieder ein Signal. Lässt man die Sonde wieder zurück fliegen, erhält man immer noch Daten, aber die Sonden befindet sich dann schon in der Nähe der Erde. Solange sich die Sonde an einem Ort im Sonnensystem befindet, lässt sie sich wie üblich steuern
Auf eine völlig andere Operationen ergeben sich, wenn man so ein Schiff in interstellare Distanzen fliegen lässt. Dann brauchen die Signale viel länger um zur Erde zu gelangen, als um die Mission durchzuführen. Deshalb ist von Vorteil, wenn die Sonde automatisch zur Erde zurück fliegt und dann die Daten übermittelt. Da die Richtung der Sonde stimmen muss bevor man den Antrieb schaltet, wäre folgende Szenario für eine Reise nach Alpha Centauri logisch:
Die Sonde wird auf einem Kurs zum Jupiter gebracht, und geht überlichtschnell. Bei Jupiter wird der Antrieb ausgeschaltet, und man führt ein klassischen Swingby Manöver, das die Bahn nach Alpha Centauri biegt. Danach wird der Antrieb wieder eingeschaltet und für 5 Monate laufen gelassen. Bei der Ankunft im System schaltet sich der Antrieb aus. Die Sonde muss eine Bahn einschlagen, die sie wieder zurückbringt. Je nach Informationslage muss im System zuerst nach Planeten Ausschau gehalten werden, und mögliche Swingby Manöver. Da dies ein Doppelsternsystem ist, fehlen dann vermutlich Gasriesen. Da der Antrieb ja auch masse Reduktion erlaubt, kann die Sonde ihre Bahn anpassen, so dass sie um einen der beiden Sterne herum kreist, so wieder auf eine Bahn zu Sonne gelangt. Während dieser Zeit sammelt die Sonder Informationen über die Umgebungen. Dann wird der Antrieb wieder eingeschaltet, und nach 5 Monaten wieder abgeschaltet. Im Sonnensystem angelangt fliegt die Sonde automatisch zu Erde, und übermittelt dann die Daten. Als Sicherung könnten die Daten direkt ab Alpha Centauri gesendet werden, für den Fall das etwas nicht funktionieren würde, oder es nicht möglich ist zurückzukehren.
Je nach dem wann so ein Antrieb entwickelt würde, wäre zu überlegen, ob so eine 1-2 Jahre Mission nicht besser bemannt durch geführt werden könnte. Mit dem jetzigen technologischen Stand wäre es einfacher ein bemanntes Schiff zu bauen als eine voll automatische Sonde. Die Astronauten könnten besser entscheiden, was interessant ist und was nicht.
Wegen der Eigenschaft des Antrieb, dass man die Masse reduziert, lassen sich hohe Delta-V erzielen.

Aber wie gesagt, dass ganze ist noch vorläufig Sciencefiction, aber es ist immer nett sich darüber Gedanken zu machen.