Bussard-Kollektor

Der Physiker Robert W. Bussard veröffentlichte 1960 in der Fachzeitschrift Astronautica Acta einen Aufsatz, der ein verblüffend elegantes Problem der interstellaren Raumfahrt lösen sollte. Jedes konventionelle Raumschiff muss seinen gesamten Treibstoff von Anfang an mitführen, was durch die Raketengrundgleichung zu absurden Massenverhältnissen führt. Bussards Idee: Das Raumschiff sammelt seinen Treibstoff unterwegs ein.

Das interstellare Medium enthält durchschnittlich etwa ein Wasserstoffatom pro Kubikzentimeter. Ein elektromagnetischer Trichter mit einem Durchmesser von mehreren tausend Kilometern könnte diesen Wasserstoff einfangen und einem Fusionsreaktor zuführen. Der Fusionsreaktor verbrennt den Wasserstoff und erzeugt Schub. Je schneller das Schiff fliegt, desto mehr Wasserstoff strömt in den Trichter, ein sich selbst verstärkendes System.

Die technischen Probleme sind allerdings gewaltig. Der elektromagnetische Trichter müsste ein Magnetfeld über tausende Kilometer aufrechterhalten, was den Energieaufwand für das Feld selbst enorm steigert. Physiker wie Daniel Whitmire und John Fisback zeigten in den 1970er Jahren, dass der Widerstand des eingesammelten Materials bei hohen Geschwindigkeiten den Schub übersteigen könnte: Das Schiff würde abgebremst statt beschleunigt. Zudem fusioniert reiner Wasserstoff (Proton-Proton-Kette) viel langsamer als das Deuterium-Tritium-Gemisch irdischer Fusionsexperimente.

In der Science Fiction wurde der Bussard-Kollektor trotz dieser Einwände zu einem Standardelement. Poul Anderson nutzte das Konzept 1970 in Tau Zero für ein Raumschiff, das immer weiter beschleunigt und dabei relativistische Zeitdilatation erfährt. Larry Niven verwendete Bussard-Ramjets in seiner Known-Space-Serie. In Star Trek heißen die leuchtenden Strukturen an den Gondeln der Enterprise offiziell Bussard Collectors, hier allerdings primär als Wasserstoff-Sammler für den Antimaterie-Reaktor, nicht als eigenständiger Antrieb.

Moderne Varianten des Konzepts umgehen einige der Probleme. Der Catalytic Ramjet von David Brin und Daniel Whitmire nutzt eine katalytische Fusionskette statt der langsamen Proton-Proton-Reaktion. Robert Zubrin schlug 2019 einen magnetischen Segel-Kollektor vor, der den Sonnenwind nutzt, um den interstellaren Wasserstoff zu komprimieren. Keines dieser Konzepte ist mit heutiger Technik realisierbar, aber sie zeigen, dass die Grundidee weiterhin Forscher beschäftigt.