Magnetisches Segel

Das Magnetische Segel (Magsail) nutzt die kinetische Energie des Sonnenwinds für den Antrieb. Eine supraleitende Spule erzeugt ein starkes Magnetfeld um das Raumfahrzeug, das geladene Teilchen (Protonen und Elektronen) des Sonnenwinds ablenkt. Die Impulsübertragung bei der Ablenkung erzeugt Schub, vergleichbar mit einem Segel, das Wind einfängt.

Robert Zubrin und Dana Andrews schlugen das Konzept 1988 erstmals vor. Der Vorteil gegenüber einem klassischen Lichtsegel: Ein Magnetfeld kann einen viel größeren Wirkungsquerschnitt abdecken als ein physisches Segel, weil das Feld sich ausdehnt, während ein Stoffsegel eine feste Fläche hat. Ein Magsail mit einer supraleitenden Spule von wenigen hundert Metern Durchmesser könnte einen effektiven Fangquerschnitt von mehreren Kilometern haben.

Der Sonnenwind bewegt sich mit 400 bis 800 km/s und hat eine Teilchendichte von etwa 5 Protonen pro Kubikzentimeter in Erdnähe. Die verfügbare Leistung ist gering, aber ein Magsail verbraucht keinen Treibstoff und funktioniert, solange es Sonnenwind gibt. Die Beschleunigung ist niedrig (Mikro-g-Bereich), aber über Monate kumuliert sie sich.

Eine besonders interessante Anwendung ist das Abbremsen: Ein Raumschiff, das mit hoher Geschwindigkeit in ein anderes Sternensystem einfliegt, könnte sein Magsail gegen den Sternwind des Zielsterns richten und damit abbremsen, ohne Treibstoff zu verbrauchen. Das löst eines der größten Probleme interstellarer Reisen: das Bremsmanöver am Ziel.

Das Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion (M2P2), entwickelt von Robert Winglee an der University of Washington, erweitert das Konzept: Statt einer rein passiven Magnetblase wird Plasma in das Magnetfeld injiziert, das die Magnetosphäre aufbläht und den Wirkungsquerschnitt um Größenordnungen vergrößert.

In der Science-Fiction erscheint das Magsail seltener als das Lichtsegel, kommt aber in Robert L. Forwards und Joel Powells Roman Camelot 30K vor, wo es für interstellare Missionen eingesetzt wird.