Um die Zukunft der Raumfahrt zu gestalten und fremde Welten zu erkunden, tüfteln Wissenschaftler*innen aus der ganzen Welt an neuen Methoden, die uns dort hinbringen sollen. Neben Motoren und modernen Treibstoffarten spielt auch die Software eine Rolle – insbesondere das Navigationsgerät. Dort stehen Forschende kurz vor einem Durchbruch.
Raumfahrt mit Pulsaren-Navigation
Zuerst einmal muss man sich vor Augen führen, dass bei der Raumfahrt die Regeln auf der Erde nicht gelten. Im luftleeren Raum tanzen Planeten in elliptischen Bahnen um einen Stern, klassische Himmelsrichtungen gibt es nicht und man folgt schließlich keiner geraden Straße, sondern schwebt mit einem Schiff durchs All.
Entsprechend ist es immerzu notwendig, dass ein Bodenteam den Flug beobachtet. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um eine bemannte oder unbemannte Mission handelt. Immerhin sollen Forschungsinstrumente, wie Mars-Rover, aber natürlich auch Astronaut*innen ihr Ziel sicher erreichen. Entsprechend werden von unten die Flugbahnen überprüft und das Team oder die selbststeuernde Kapsel navigiert.
Doch mit der Entdeckung der ersten Pulsare in den späten 1950er Jahren kam zum ersten Mal die Idee eines Weltraum-Navigationsgeräts für die Raumfahrt auf. Schließlich senden die besonderen Sterne regelmäßige Signale aus, die man als Fixpunkte für eine Route nutzbar machen kann.
Große Herausforderungen seit jeher
So tüftelt man seit geraumer Zeit an den Pulsar-Navis, doch bisher ist die Technik zu unhandlich um sich vollständig auf sie zu verlassen. Aktuell testet man auf der Internationalen Raumstation (ISS) ein solches Gerät. Allerdings beträgt es die Größe einer Waschmaschine, was es für dynamische Missionen eher unbrauchbar macht.
Man muss das Gewicht reduzieren, um sie für die Raumfahrt nutzbar zu machen. Denn sonst müsste man an anderen Stellen sparen. Die Rede ist von Sprit oder wichtigen Messungsinstrumenten. Und ein autonomes Navigationssystem bringt der Weltraumforschung wenig, wenn die Raumfahrt Rückschritte in der Mobilität machen müsste.
„Pulsare sind normalerweise unglaublich schwache Punktquellen, was es schwierig macht, sie ohne leistungsstarke (schwere) Ausrüstung zu entdecken, insbesondere bei Radiofrequenzen.“, erklärt University Today das gegenwärtige Problem.
Team arbeitet an kompakten Weltraum-Navi
Doch genau dieser Herausforderung stellt sich nun das Team um den italienischen Ingeneur Francesco Cacciatorea. Wie aus einer Studie hervorgeht, haben sie bereits einen vielversprechenden Prototypen entwickelt, der ungefähr die Maße einer Fußmatte hat.
Gelingt es diesen zu entwickeln, würde die Raumfahrt sich unweigerlich verändern. „Bald kann jedes Raumschiff das Sonnensystem autonom bereisen mit der Hilfe von Pulsaren“, erhofft man sich entsprechend. PODIUM, wie sie das vorläufige Weltraum-Navi nennen, könnte erstmalig im Rahmen von NASAs Artemis-Mission zum Einsatz kommen. Mithilfe des Geräts ließen sich etwa die ersten Mondsiedlungen aufbauen.
Quelle: University Today, „PODIUM: A pulsar navigation unit for science missions“ (ArXiv, Januar 2023)
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