Beck Wissen - Antimaterie - Auf der Suche nach der Gegenwelt

der Feststellung der Richtung der bewegten Antiprotonen mittels einer Sonde. Ein Signal sorgt dann an einer anderen Stelle des Speicherrings dafür, daß dieses Teilchen durch einen Magneten einen Stoß erhält, der die Bewegungsrichtung korrigiert. Durch Wiederholung dieses Vorgangs können bei entsprechend vielen Umläufen nach und nach alle Teilchen auf die richtige, einheitliche Bahn gebracht werden. Allerdings muß derselbe Vorgang mit Sonde, Verstärker und Korrekturmagnet auch noch in vertikaler Richtung angewendet werden; außerdem sind nach demselben Prinzip auch noch die Energieunterschiede der Teilchen zu beseitigen.
    Schließlich konnte auch das Problem gelöst werden, die produzierten Antiprotonen auf sehr geringe Geschwindigkeiten herunterzubremsen und diese im sogenannten Low Energy Antiproton Ring (LEAR) bei CERN zu speichern, d.h., eine Art von „magnetischer Flasche“ zur Aufbewahrung von Antiprotonen zu schaffen.
    Die Erfolge der Experimentalphysiker am CERN in Europa und am Fermilab in den USA haben der Phantasie wieder mächtige Impulse verliehen. Zwar sind die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Mengen von Antiprotonen um viele Größenordnungen von dem entfernt, was man für technisch interessante Anwendungen benötigen würde. Dennoch fühlen sich viele Vordenker ermutigt, Gedankengebäude zu errichten, die möglicherweise von der Realität späterer Zeiten nicht weiter entfernt sind, als die heutige Raumfahrt von den einst verlachten Ideen Ziolkowskis oder Hermann Oberths.
     
     
Raumfahrt mit Antimaterie-Triebwerken?
     
    Konzepte für die Gestaltung von Raketentriebwerken auf der Basis der Materie-Antimaterie-Zerstrahlung finden sich bereits seit dem Beginn der achtziger Jahre in der seriösen wissenschaftlichen Literatur. Theoretisch ist ja ohne weiteres einzusehen, daß die extrem hohe Reaktionsenergie, die bei der Antimaterie-Materie Annihilation freigesetzt wird, von chemischen oder elektrischen Triebwerken nicht erreicht werden kann. Das Problem der Raumfahrt besteht nun aber gerade darin, Treibstoffe mit einer hohen Energiedichte zu finden, bei denen möglichst viel Energie aus möglichst wenig Masse bereitgestellt wird. Bestimmte Flugaufgaben können mittels Treibstoffen unterhalb einer Mindestenergiedichte überhaupt nicht in Angriff genommen werden. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, daß ein Teil der Energie des Treibstoffes für dessen eigene Beschleunigung aufgewendet werden muß. Die Energien der heute üblichen Energieträger von der simplen physikalischen Stahlfeder bis zur nuklearen Kernverschmelzung liegen aber alle um viele Größenordnungen unter jener der Annihilation als Energiequelle. Vergleicht man den Anteil des technisch genutzten Energiebetrages mit der Gesamtenergie, die entsprechend dem Einsteinschen Energieäquivalent der jeweiligen Masse entspricht, so ergibt sich eine enttäuschende Bilanz: Selbst die nuklearen Reaktionen, die in der Raumfahrt heutzutage ohnehin nicht für den Antrieb, sondern lediglich für die Stromversorgung an Bord von Raumfahrzeugen eingesetzt werden, nutzen nur einige Promille der tatsächlich vorhandenen Energie aus. Deshalb hat der bekannte Raketenforscher Eugen Sänger, der den ersten deutschen Lehrstuhl für Raumfahrttechnik in Berlin innehatte, schon Anfang der 50er Jahre sein Konzept der Photonenrakete vorgeschlagen, bei der die aus der Zerstrahlung von Elektronen und Positronen entstehenden Gammaquanten zur Schuberzeugung benutzt werden sollen. Da diese entgegengesetzte Impulse aufweisen und der Schub sich somit neutralisiert, wollte Sänger einen Quantenreflektor einsetzen. Leider sind jedoch Reflektoren für hochenergetische Gammaquanten gegenwärtig nicht herstellbar. Bei der Protonen-Antiprotonen-Reaktion entstehen jedoch noch energiereiche Zwischenprodukte, die für den Vortrieb eines Raketentriebwerkes geeignet erscheinen. Es gibt aber auch eine andere Möglichkeit, bei der ebenfalls Antiprotonen verwendet werden: die Aufheizung eines Trägergases durch Zerfallsprodukte. Das hoch aufgeheizte Gas expandiert anschließend durch eine Düse. Dadurch ergibt sich sowohl eine hohe Ausströmgeschwindigkeit als auch ein hoher Massendurchsatz, der den Schub charakterisiert. Ein Vorschlag geht von einer mit Wasserstoff gefüllten Brennkammer aus, in die Antiprotonen eingeschossen werden. Die bei der Zerstrahlung auftretende Energie bewirkt die Aufheizung in Bruchteilen einer Sekunde. Dann schießt das Gas durch eine Düse