Das ultimate Sonnensegel Graphen ist das ultimate Sonnensegel, so lange man nicht mit dem Laser nachhilft, denn dann fliegt es noch schneller. http://www.graphene.nat.uni-erlangen.de/graphen.htm http://de.wikipedia.org/wiki/Graphen In rund 67 Tagen zum Uranus, und das mit minimalen Materialkosten und ohne Treibstoffkosten. Graphit schmilzt erst bei 3700 °C. Graphen ist das reissfesteste Material das wir kennen. Graphen ist ein ein-Atom-dünnes, flaches Riesenmolekül. Grosse Flächen aus Graphen stellt man dadurch her, dass man eine monoatomare Schicht aus Kohlenstoff auf eine Folie aus inertem Trägermaterial, wie zum Beispiel Kupfer, durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aufbringt, und dann das Trägermaterial auflöst. http://www.canli.dicp.ac.cn/Gruop%20Seminars%20Pdf/20100814dqyu.pdf Wenn das Graphen an einigen Stellen mehrlagig sein sollte, dann stört das gar nicht, weil diese Stellen dann auch den entsprechend mehrfachen Lichtdruck aufnehmen. Erst ab etwa 10 Atomlagen ist dieser Zusammenhang nicht mehr ganz linear, weil ja bei den hinteren Atomlagen weniger Licht ankommt. Graphit hat eine Dichte von 2200 kg/m^3, und einen Schichtabstand von 3,35*10^-10 m. Graphen hat daher eine Flächenmasse von 7,37*10^-07 kg/m^2, oder 737 g/km^2. Bei der Solarkonstante von 1367 W/m^2 ist der resultierende Strahlungsdruck bei 100 % Absorption 4,56*10^-6 N/m^2. Messungen haben ergeben, dass eine einzelne Graphenschicht das Licht um 2,3 % abschwächt, und zwar über das gesamte sichtbare Spektrum. http://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=10344 http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene#Optical_properties Das gibt dann einen Strahlungsdruck von 1,049*10^-07 N/m^2, und eine Beschleunigung von 0,142 m/s^2. Bei einem Start im Abstand zur Sonne von 0,1 AE oder 15.000.000 km, was etwa einem Drittel des Minimalabstandes des Merkur von der Sonne entspricht, haben wir dann eine Beschleunigung von 14,23 m/s^2, und eine Sonnengravitation von 0,593 m/s^2. Die Nettobeschleunigung bei 0,1 AE beträgt also 13,64 m/s^2, also nur ein wenig mehr als die Beschleunigung auf der Erdoberfläche von 9,81 m/s^2. Sowohl der Strahlungsdruck als auch die Gravitation hängen von 1/r^2 ab, so dass bei 1 AE (Erdbahnradius) die Beschleunigung 0,1364 m/s^2 beträgt, (1 AE = 149.597.870,691 km). Nach 73 Stunden oder etwa 3 Tagen überquert das Graphensegel den Radius der Erdbahn mit 621 km/s. Nach 1240 Stunden oder etwa 52 Tagen überquert das Graphensegel den Radius der Uranusbahn mit 652 km/s, das sind etwa 0,22 % der Lichtgeschwindigkeit, oder 1/460 der Lichtgeschwindigkeit. Nach 1998 Jahren erreicht es Alpha Centauri, wenn man genau gezielt hat, und bremst dort auf die gleiche Weise ab. Rein theoretisch könnte es dann wieder auf die gleiche Weise zurückfliegen. Man kann die Kreisbahngeschwindigkeit der Erde von 29,78 km/s aufheben, indem man das Graphensegel schräg gegen die Flugrichtung stellt. Dann kann man in 64 Tagen von 1 AE auf 0,1 AE an die Sonne heranstürzen, indem man das Graphensegel mit der Kante zur Sonne stellt, und erreicht eine Geschwindigkeit von rund 130 km/s. Dadurch erreicht man noch bessere Werte, weil die Bremsung durch die Sonnengravitation durch den Sturz zur Sonne zum grössten Teil kompensiert wird. Bild, wie man so nahe an die Sonne kommt: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sun_Flyby_via_Motion_Reversal_of_Fast_Sailcraft.png Nach 72 Stunden oder 3 Tagen von der 0,1 AE Position aus überquert das Graphensegel den Radius der Erdbahn mit 635 km/s. Nach 1212 Stunden oder 50,5 Tagen überquert das Graphensegel den Radius der Uranusbahn mit 666 km/s, das sind 0,22 % der Lichtgeschwindigkeit, oder 1/450 der Lichtgeschwindigkeit. Nach 1953 Jahren erreicht es Alpha Centauri und bremst dort auf die gleiche Weise ab. Na, wer sagte, es geht nicht? Natürlich habe ich die Sache ein wenig vereinfacht. Das Bremsmanöver vor dem Sturz zur Sonne wird ein wenig länger dauern, und ein wenig nach ausserhalb der Erdbahn führen. Die Takelage aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen und die Nanobots, die die Intelligenz der Raumsonde bilden, haben natürlich auch Masse. Wichtig ist, dass die Nutzlast wesentlich weniger Masse als das Graphen-Segel hat. Eine Möglichkeit das Graphen-Segel flach zu spannen und seine Lage im Raum zu stabilisieren ist, das Segel um eine Achse rotieren zu lassen, die senkrecht zu seiner Fläche steht, so wie bei einer Schallplatte. Die aus Nanobots bestehende Nutzlast sollte nicht hinter dem Graphen-Segel hängen, sondern auf ihm herum spazieren, so dass sie die Stellung des Segels durch Masseverlagerung steuern können. Die interstellare Materie hat eine bremsende Wirkung, aber das kann man vermeiden, indem man im interstellaren Raum mit der Kante voraus fliegt, falls man das Segel behalten will. Wenn nun die Nanobots auf dem Graphen-Segel liegen, und wenn die interstellare Materie das Segel abbremst, dann fliegen die Nanobots genau zum richtigen Zeitpunkt alleine weiter, und lassen das Segel zurück, wenn man das Segel nicht behalten will. Die Nanobots können dann einen in die Flugrichtung ausgerichteten Stab bilden, um möglichst wenig interstellare Materie zu treffen.