Die Milchstraße erkunden – Ist schneller-als-Licht (FTL) ein Wunschtraum?

Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt etwa 299.792 km/s. Rund 11 km/s beziehen sich auf bemannte Flüge wie Apollo 10 relativ zur Erde, nicht auf die Höchstgeschwindigkeit aller menschengemachten Raumfahrzeuge. Unbemannte Sonden bewegten sich relativ zur Sonne bereits wesentlich schneller. Eine funktionierende Technologie für Reisen oder Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit (FTL) ist dennoch nicht nachgewiesen.

Die gewaltigen kosmischen Entfernungen und Pläne für bemannte Marsmissionen regen die Forschung an schnelleren Raumreisen an. Ein theoretischer Preprint vom November 2023 schlug ein mögliches mathematisches Modell für FTL-Kommunikation vor. Das war weder die Demonstration eines physikalischen Kommunikationsgeräts noch eine Garantie für dessen Realisierbarkeit.

Ein theoretischer Vorschlag für Kommunikation mit Überlichtgeschwindigkeit

In der Arbeit „Hyperwave: Hyper-Fast Communication within General Relativity“ schlägt Lorenzo Pieri Warp-Blasen mit sehr kleinem Radius für die Kommunikation vor. Vorab angelegte röhrenförmige Verteilungen negativer Energie, sogenannte Hypertubes, sollen die Blasen im Modell auf einer festgelegten Strecke beschleunigen und abbremsen.

Der Vorschlag beruht auf der Warp-Blase, die Miguel Alcubierre 1994 beschrieb. Der Raum vor der Blase zieht sich zusammen, während er sich dahinter ausdehnt. Mathematisch kann dies eine effektive überlichtschnelle Verlagerung ermöglichen, ohne die Lichtgeschwindigkeit lokal zu überschreiten. Eine solche Lösung der Gleichungen beweist jedoch nicht, dass ein Gerät gebaut werden kann. Das Modell erfordert eine besondere Verteilung negativer Energiedichte. Der Casimir-Effekt betrifft messbare Kräfte durch Quantenfelder, liefert aber für sich genommen keine einsatzfähige Energiequelle für einen Warp-Antrieb.

Pieri untersucht kleine Blasen für Informationen statt für den Transport von Raumfahrzeugen. Der sehr kleine Radius senkt den Gesamtbedarf an negativer Energie im Modell. Nach Aussage des Autors:

„…wird der gesamte Bedarf an negativer Energie kleiner als die Energie eines Blitzes, mehr als 70 Größenordnungen geringer als beim ursprünglichen Alcubierre-Antrieb.“

Im Modell könnten hochenergetische Teilchen, die beim Abbremsen der Blasen ausgesendet werden, zur Informationscodierung moduliert werden. Diese Möglichkeit der FTL-Kommunikation bleibt theoretisch.

Hyperwave wirft grundlegende physikalische Fragen auf und steht vor großen technischen Herausforderungen, darunter:

• Erzeugung und Stabilisierung von Warp-Blasen mit sehr kleinem Radius
• Erzeugung der notwendigen Verteilung negativer Energiedichte
• Präzise Steuerung der Bewegung und Abbremsung der Blasen

Die Arbeit eröffnet eine interessante Forschungsrichtung, zeigt aber nicht, dass die erforderliche Energieverteilung hergestellt werden kann oder Fragen der Kausalität und Quantengravitation gelöst sind. Falls FTL-Kommunikation eines Tages möglich sein sollte, könnten die Folgen für Informationsübertragung und Weltraumerkundung weitreichend sein.

Missionen zum Mars

Sollte FTL-Kommunikation realisierbar sein, könnte eine geringere Verzögerung den Betrieb von Marsmissionen verändern. Die folgenden Möglichkeiten sind hypothetisch:

1. Geringere Kommunikationsverzögerung: Signale zwischen Erde und Mars benötigen je nach Entfernung etwa 3–22 Minuten pro Richtung. Schnellere Kommunikation könnte Koordination und Sicherheit verbessern, doch FTL bedeutet nicht zwangsläufig sofortige Übertragung.
2. Direktere Missionssteuerung: Eine geringere Verzögerung könnte die unmittelbarere Steuerung von Rovern und Geräten ermöglichen, statt jede Anpassung vorab programmieren zu müssen.
3. Schnellere Reaktion in Notfällen: Ein schnellerer Informationsaustausch könnte den Umgang mit unvorhergesehenen Ereignissen erleichtern und Menschen sowie wichtige Ausrüstung schützen.
4. Wissenschaftliche Daten: Kürzere Wartezeiten könnten Analyse und Veröffentlichung beschleunigen. Verzögerung ist allerdings etwas anderes als Übertragungskapazität oder Bandbreite.
5. Interplanetarisches Internet: Zuverlässige Netze könnten Datenaustausch und Zusammenarbeit zwischen Erde und Mars verbessern. Ein interplanetarisches Internet kann auch konventionelle Kommunikation nutzen, die mit langen Verzögerungen zurechtkommt; FTL ist keine Voraussetzung.

Diese möglichen Vorteile bleiben spekulativ, solange die physikalische Möglichkeit von FTL nicht belegt ist. Auf absehbare Zeit nutzen Marsmissionen Kommunikation innerhalb der Lichtgeschwindigkeitsgrenze.

Konzepte für schnelle Raumreisen

Ob FTL-Kommunikation oder FTL-Transport realisierbar sind und was gegebenenfalls zuerst gelänge, ist unbekannt. Die folgenden Ideen haben unterschiedliche technische Reifegrade. Sonnensegel und Antimaterie-Antriebe betreffen Geschwindigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit; Warp-Blasen bleiben spekulative mathematische Modelle.

Sonnensegel: Diese Antriebsform nutzt die Impulsübertragung von Photonen auf große, ultradünne reflektierende Flächen. Fortgeschrittene Konzepte betrachten kilometerbreite Segel aus äußerst dünnen Materialien. Den Schub liefert der Strahlungsdruck des Lichts, nicht der Sonnenwind.

Künstlerische Darstellung eines futuristischen Sonnensegels.

Beim Reflektieren überträgt Licht Impuls auf das Segel und beschleunigt das Fahrzeug allmählich. Für diesen Schub wird kein Treibmittel benötigt, was Masse und Nachfüllbedarf verringern kann. Das Raumfahrzeug braucht weiterhin Energie sowie Steuerungs- und Kommunikationssysteme.

Sonnensegel wurden bereits demonstriert. Weiterentwickelte Lichtsegel, darunter durch starke Laser angetriebene Konzepte, werden für interstellare Reisen unterhalb der Lichtgeschwindigkeit erforscht.

Warp-Blasen: Diese Modelle der allgemeinen Relativitätstheorie beschreiben eine Verformung der Raumzeit: Der Raum vor der Blase zieht sich zusammen und dehnt sich dahinter aus, während das Innere lokal flach bleibt. Eine effektive überlichtschnelle Verlagerung in den Gleichungen belegt weder ein praktisches Gerät noch die Lösung von Kausalitätsproblemen.

Künstlerische Darstellung eines Raumfahrzeugs in einer hypothetischen Warp-Blase.

Die notwendige Energieverteilung zu erzeugen und zu kontrollieren, bleibt ein grundlegendes Problem. Negative Energiedichte in Quantensystemen ist nicht einfach ein unbekannter chemischer Stoff. Es ist nicht gezeigt, dass sie in der Menge und Geometrie bereitgestellt werden kann, die eine funktionierende Warp-Blase erfordern würde.

Antimaterie-Antrieb: Bei der Annihilation von Materie und Antimaterie wird Masse in Energie und Teilchen umgewandelt. Ein hypothetischer Motor würde diese hohe Energiedichte kontrolliert zur Schuberzeugung nutzen. Damit wäre vielleicht ein erheblicher Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit erreichbar, nicht aber das Überschreiten der Lichtgrenze durch ein Fahrzeug mit Masse.

Künstlerische Darstellung eines hypothetischen Antimaterie-Antriebs.

Das Konzept könnte Reisezeiten im Sonnensystem verkürzen und interstellare Reisen unterstützen. Produktion, Lagerung und Handhabung nutzbarer Mengen von Antimaterie sind jedoch äußerst schwierig und teuer.

Es gibt noch keinen praktischen Motor, der die Materie-Antimaterie-Annihilation für solche Reisen effizient nutzt. Der Antimaterie-Antrieb ist ein langfristiges Forschungskonzept für schnelle, aber unterlichtschnelle Raumreisen.

Unternehmen der Luft- und Raumfahrt

Fortschritte in der Raumfahrttechnik erfordern Beiträge öffentlicher Einrichtungen und privater Unternehmen. Die folgenden Firmen sind Beispiele aus der Branche. Ihre Nennung belegt nicht, dass sie FTL entwickeln oder realisieren können.

*Die Tabellen zeigen historische Momentaufnahmen aus dem Artikel von 2023, keine aktuellen Kurse oder verifizierten Prognosen. Ein negatives KGV wie bei Boeing ist kein aussagekräftiges Maß für eine gewinnbasierte Bewertung.*

Börsennotierte Unternehmen

1. Boeing Company

BA Preisdiagramm

Boeing stellt Verkehrsflugzeuge sowie Verteidigungs-, Raumfahrt- und Sicherheitssysteme her. Der Artikel von 2023 nannte eine Marktkapitalisierung von rund 158 Milliarden USD. Zum Angebot gehören zivile und militärische Flugzeuge, Satelliten, Waffen, elektronische Systeme und Verteidigungssysteme, Startsysteme, Informations- und Kommunikationstechnik sowie leistungsbasierte Logistik und Schulungen.

2. Honeywell International Inc.

HON Preisdiagramm

Honeywell ist ebenfalls im Luft- und Raumfahrtsektor tätig. Der Artikel von 2023 nannte eine Marktkapitalisierung von rund 135 Milliarden USD. Zum damaligen Portfolio gehörten Luft- und Raumfahrtprodukte und -dienstleistungen, Steuerungstechnik für Gebäude, Haushalte und Industrie sowie Hochleistungsmaterialien und entsprechende Technologien.

3. RTX Corporation

Raytheon Technologies wurde im Juli 2023 in RTX Corporation umbenannt. Der Artikel nannte eine Marktkapitalisierung von rund 116 Milliarden USD. Der Konzern liefert Luftfahrt- und Verteidigungssysteme für gewerbliche, militärische und staatliche Kunden, darunter Flugzeugtriebwerke, Avionik, Flugzeugstrukturen, Cybersicherheit, Raketen, Luftverteidigung und unbemannte Systeme.

Im Jahr 2023 nicht börsennotierte Unternehmen

SpaceX: Die 2002 von Elon Musk gegründete Space Exploration Technologies Corp. war bei Erscheinen des Artikels 2023 nicht börsennotiert. Das aktuelle Kurs-Widget (SPCX ) betrifft die spätere Börsennotierung von 2026. Das Unternehmen will die Kosten des Raumtransports senken und künftige Marsmissionen unterstützen. Es entwickelte Falcon 1, Falcon 9, Falcon Heavy und Dragon; Crew Dragon brachte Astronauten zur ISS. 2023 entwickelte es außerdem Starship für künftige interplanetare Missionen und das Satelliteninternetprojekt Starlink.

Blue Origin: Jeff Bezos gründete das Unternehmen 2000, um den Zugang zum Weltraum zu erweitern und eine Zukunft zu unterstützen, in der Millionen Menschen dort leben und arbeiten können. Im Kontext von 2023 hatte es New Shepard für suborbitalen Weltraumtourismus entwickelt und arbeitete an der Orbitalrakete New Glenn. Auch der Mondlander Blue Moon gehörte zu den Plänen.

Abschließende Gedanken

Ideen für schnellere Kommunikation und Raumreisen spiegeln die menschliche Neugier und den Entdeckerdrang wider. Warp-Blasen, Hyperwave-Kommunikation und Antimaterie-Antriebe werfen unterschiedliche wissenschaftliche Fragen auf und haben nicht denselben technischen Reifegrad.

Sollte FTL eines Tages physikalisch möglich sein, könnten die Folgen weitreichend sein. Bislang bleibt es hypothetisch. Die praktische Weltraumerkundung entwickelt sich mit Technologien weiter, die innerhalb bekannter physikalischer Gesetze arbeiten.