Der Zwergplanet Sedna wurde erst 2003 entdeckt. Damals galt er als das weitesten entfernte Objekt, das um die Sonne kreist. In seinem Aphel, also dem am weitesten von seinem Stern entfernten Punkt, ist er 34-mal weiter weg als der Neptun, der sonnenfernste Planet unseres Systems.

Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Sedna etwa 12 000 Jahre. Sein nächster Perihel, also der Moment des geringsten Abstandes von der Sonne, fällt in die Jahre 2075 oder 2076. Diese seltene Chance wollen Astronom:innen nutzen, um mehr über den Zwergplaneten zu erfahren.

Doch wie erreicht man einen derart weit von der Erde entfernten transneptunischen Himmelskörper? Es handelt sich schließlich auch im Perihel immer noch um eine Strecke von über 76 Astronomische Einheiten (eine AE entspricht etwa 150 Mio. Kilometern). Nach heutigem Stand der Raumfahrt würde ein Flug zwischen 20 und 30 Jahre dauern.

Über diese Frage haben sich italienische Wissenschaftler:innen jetzt Gedanken gemacht. In einem Paper, das sie auf der Website arXiv veröffentlicht haben, spielen sie zwei mögliche Techniken durch. Einmal ein Kernfusions-Raketentriebwerk namens Direct Fusion Drive (DFD) und einmal eine neue Form eines Solarsegels.

Beide Methoden haben die Forscher:innen auf verschiedene Parameter wie Nutzlastkapazität, Reisezeit und den wissenschaftlichen Ertrag abgeklopft. Die Analyse umfasste vier Phasen einer Mission: den Start, die interplanetare Beschleunigung, das interplanetare Gleiten und das Rendezvous.

Der Direct Fusion Drive existiert bisher nur hypothetisch. Am Princeton Plasma Physics Laboratory wird an ihm noch gearbeitet. 2018 soll die Nasa diesen Antrieb erstmals in einer Simulation getestet haben. 

Bei dem DFD soll der Anschub für Raketen direkt durch Kernfusion entstehen. Zwischenschritte würden wegfallen. Die Kernfusion liefert nicht nur Schubkraft, sondern auch Strom für die Raumfahrzeuge. Die Kernfusion bei DFD wird von einer Mischung aus Helium-3 und Deuterium vorangetrieben.

„Der DFD stellt eine vielversprechende Alternative zu konventionellen Antrieben dar, da er ein hohes Schub-Gewicht-Verhältnis und eine kontinuierliche Beschleunigung bietet“, heißt es in der Studie. Mit DFD angetriebene Raketen erreichen eine Austrittsgeschwindigkeit von 70 Kilometern in der Sekunde.

DFD wurde schon vorher als Mittel der Wahl für interplanetarische Langstreckenflüge vorgeschlagen. So rechnete die Nasa 2017 vor, dass ein Raumschiff mit diesem Antrieb den Pluto in vier Jahren erreichen könnte.

Das zweite Konzept baut auf den bereits existierenden Solarsegeln auf. Doch auch diese Technik steckt noch in den Kinderschuhen. Dabei wird der Strahlungsdruck der Sonne als Antriebsquelle genutzt. Der Vorteil dabei ist, dass die Energie während des Flugs durch Sonnenkraft entsteht und deshalb kein Treibstoff mitgeführt werden muss.

Das Forschungsteam schlägt in dem Paper vor, die Sonnensegel mit einem Material zu beschichten, das bei Erwärmung durch Sonnenstrahlen Moleküle und Atome freisetzt. Dieses Verfahren wird als thermische Desorption bezeichnet. Das von einem Solarsegel angetriebene Raumfahrzeug soll zudem Schwung durch eine Rotation um Jupiter erhalten.

Ein Nachteil dieser Methode: Solarbetriebene Raumschiffe könnten an Sedna nur vorbeifliegen. DFD-angetriebene Vehikel könnten hingegen in den Orbit des Zwergplaneten eindringen.

Laut der Studie könnte ein DFD-Raumschiff Sedna in zehn Jahren erreichen. Damit wäre die heute als optimistische Dauer angesetzte Flugzeit von 20 Jahren halbiert werden. Flugobjekte mit Solarsegeln würden sogar nur sieben Jahre benötigen. Es bleibt also noch Zeit bis spätestens 2065 bzw. 2068, um die Forschung an Direct Fusion Drive und Solarsegeln voranzutreiben.