Billige Energie und der Beginn des Raumzeitalters

Was wäre, wenn Elektrizität und Rohstoffe so billig wären, dass wir uns darüber keine Gedanken machen müssen? Es würde unsere Gesellschaft von Grund auf verändern – und es wäre der Beginn eines neuen Zeitalters.

In den 50er Jahren des 20. Jahrhundert träumte man von einer Zukunft, in der die Stromzähler abgeschafft würden, weil die Atomkraftwerke so billigen Strom liefern würden, dass sich niemand mehr mit derart kleinen Beträgen aufhalten würde. Daraus wurde nichts – Atomkraftwerke sind grosse, komplexe Anlagen geblieben, die nur dank Staatsgarantien überhaupt existieren können: kein privater Versicherer würde die Risiken eines grossen Atomunfalls tragen wollen bzw. können. Wegen der weitverbreiteten „Angst vor dem Atom“ wurde die Atomtechnologie in den letzten Jahrzehnten auch kaum mehr weiterentwickelt: Im Grundsatz basieren auch die modernen Reaktoren auf einem uralten Konzept, das darauf angelegt war, möglichst viel spaltbares Material für Atombomben zu liefern (obwohl es auch andere Konzepte gäbe).

Heute ruhen die Hoffnungen eher auf der Kernfusion. Doch die Fusion mit ITER, dem internationalen, thermonuklearen Experimentalreaktor, der zur Zeit in Caderache, Frankreich, gebaut wird, ist teuer und produziert noch immer radioaktiven Abfall (wenn auch weniger als ein Kernspaltungskraftwerk). Doch es gibt Alternativen: In den USA haben nun zwei innovative Fusionskonzepte Sponsoren gefunden, so dass sie nun zum Experimentalreaktor voranschreiten können. Die Polywellfusion und die Fokusfusion.

Bei der Polywellfusion steht eine dichte Elektronenwolke im Zentrum, die von einem magnetischen Käfig eingeschlossen wird. Fusionsbrennstoff (Wasserstoff und Deuterium, im Idealfall die Fusion von Bor und Wasserstoff) wird eingelassen, ionisiert: die Atome des Brennstoffs sind nun also positiv geladen. Die hohe Anziehung der negativ geladenen Elektronenwolke im Zentrum der Maschine beschleunigt die Ionen und lässt sie miteinander kollidieren, so dass sie fusionieren. Die Polywellfusion wurde ursprünglich vom Physiker Robert Bussard entwickelt und hat nun einen Finanzierungsschub von der US Navy und zahlreichen anonymen Sponsoren bekommen.

Die Fokus Fusion ist ein Produkt des umtriebigen Ingenieurs Eric Lerner. Auch hier wurden zahlreiche private Sponsoren gefunden, ein Experimentalreaktor ist in der Bauphase. Bei der Fokusfusion wird der Brennstoff von gleitenden Magnetfeldern stark komprimiert – das Ergebnis ist ein scharf fokusierter Teilchstrahlt aus Helium-Ionen, deren Energie durch Induktion in Strom umgewandelt wird.

Es gibt bei beiden Konzepten Zweifel darüber, ob sie sich tatsächlich so umsetzen lassen, wie sich das ihre Entwickler vorstellen – aber die Möglichkeit ist da. Wir könnten, in ein paar Jahren schon, günstige Fusionskraftwerke zur Verfügung haben. Im Unterschied zu Atomkraftwerken wären diese Fusionsreaktoren günstig in der Herstellung und im Betrieb, sowie sehr kompakt – im Prinzip könnte jeder einen davon im Keller stehen haben. Das Hauptproblem an der Kernspaltung, die radioaktive Strahlung, die Möglichkeit von Unfällen, die Abfälle, spielen bei der Kernfusion gemäss Fokus Fusion und Polywell keinerlei Rolle, die gesellschaftliche Akzeptanz wäre also ungleich höher.

Welchen Einfluss hätte das auf die menschliche Zivilisation?

Zunächst einmal, unsere Gesellschaft wendet Energie vor allem für Mobilität auf – die Menschheit würde also vermutlich noch einmal viel mobiler werden. Schiffe, Flugzeuge, Raumfahrzeuge – alles könnte mit Fusionsreaktoren betrieben werden. Gerade für die Polywellfusion gibt es bereits eine Adaption für einen weltraumtauglichen Antrieb (genannt QED: Quiet Electric Discharge) – ein solcher könnte uns in wenigen Wochen durch das Sonnensystem reisen lassen. Die anderen Planeten, gerade noch weit entfernt, würden plötzlich in Reichweite von mittelgrossen Unternehmen und reichen Einzelpersonen rücken. Der Bedarf an Lithium und Bor (beides sind Grundstoffe für übliche Kernfusionsbrennstoffe) würde stark steigen – beide Stoffe können vorerst irdischen Erzen, später auch dem Meerwasser entnommen werden. Konflikte um Wasser wären beinahe sofort gelöst: Jeder Staat mit Meeresanstoss könnte sich künftig über Meerwasserentsalzung selbst versorgen (die herausgelösten Salze sind darüber hinaus noch reich an Lithium und Bor). Man könnte sogar damit beginnen, die Wüsten zu begrünen.

Der Rohstoffverbrauch, aber zunächst auch die Umweltverschmutzung auf der Erde würden zunehmen – genauso wie sie es in all den Jahren des günstigen Erdöls getan haben.

Doch die günstigen Fusionsreaktoren haben auch eine Kehrseite: Mit denselben Geräten lassen sich, unter verwendung neutronenreicher Fusionsbrennstoffe, enorme Mengen Neutronen erzeugen – und mit diesen wiederum können schwere Elemente transmutiert werden. Also zum Beispiel Uran in Plutonium. Wer auch immer einen solchen Fusionsreaktor besitzt, wäre im Prinzip in der Lage, Atomwaffen zu bauen – ganz ohne Anreicherungsanlagen und Atomreaktoren. Wäre dies ein Grund, die Technologie „zurückzuhalten“ beziehungsweise, zu „unterdrücken“? Möglicherweise. Doch letztlich lässt sich Technologie nicht langfristig, nicht effizient unterdrücken. Was möglich ist, wird gemacht werden, früher oder später, hier oder sonstwo. Die einzige Möglichkeit, die ein Staat hat, um mit einer derart mächtigen Technologie umzugehen, ist, vorwärts zu schauen, Probleme so gut wie möglich zu antizipieren und versuchen, das beste daraus zu machen. Im Endeffekt heisst das: wenn diese kompakten Kernfusionsreaktoren funktionieren, werden sie früher oder später auch für alle verfügbar sein.

Das hat natürlich weitreichende Konsequenzen. Die Angst vor (nuklearem) Terrorismus wird stark steigen, und damit die Einschränkung der Freiheitsrechte. Möglicherweise wird die tatsächliche Anzahl Kriege aber abnehmen: gegenseitige Abschreckung könnte dafür sorgen, dass Konflikte gezwungenermassen in einem Umfeld gelöst werden müssen, die keinen der beiden Kontrahenden in eine auswegslose Situation (aus der heraus er Atomwaffen einsetzen könnte) manövriert.

Doch was man nicht vergessen darf: Der Weltraum wird in diesem Szenario plötzlich zu einem attraktiven Rückzugsort – dank der Fusionstechnologie ist er nun sehr viel zugänglicher, als er es jemals war. Ein Raumschiff, ein Habitat, mit einer nicht allzu grossen Anzahl Menschen (einige tausend? oder vielleicht sehr viel weniger?) wird in einem solchen Szenario zu einem überschaubaren, kontrollierbaren Lebensraum – sämtliche Ausrüstung etwa ist inventarisiert, die Materialflüsse von und nach draussen sind kontrolliert. Da das Habitat von Millionen von Kilometern Vakuum umgeben ist, kann auch niemand einfach „illegal einwandern“. Möglicherweise wäre ein solches Habitat sogar getarnt (mit Metamaterialien, oder dunkler / aktiv gekühlter Oberfläche), um Angriffe von aussen auszuschliessen und es in den Tiefen zwischen den Planeten zu verstecken. Die Habitate würden strenge Geburtenkontrolle ausführen – es dürften immer nur so viele Kinder zur Welt kommen, wie Bewohner sterben. Dank des Fortschritts der Medizintechnik werden aber die tatsächlichen Lebensspannen immer grösser, so dass die effektive Anzahl Geburten stark sinkt. Das Leben in solchen Habitaten hätte noch einen weiteren Vorteil: Rohstoffe sind im Asteroidengürtel immer vorhanden und zugänglich, wenn man sie braucht.

Die dicht besiedelte Erde würde in diesem Szenario immer unattraktiver: das Leben dort wäre im Vergleich zu den kontrollierbaren Habitaten im Raum beschwerlich und gefährlich. Ein Exodus würde einsetzen. Noch mehr Sicherheit könnten sich die Habitate davon versprechen, das Sonnensystem überhaupt zu verlassen und unter fernen Sternen eine neue (zeitlich begrenzte?) Bleibe zu finden. Doch der Austausch von neuen Technologien und Genmaterial mit anderen Habitaten darf nicht unter einen bestimmten Level fallen, sonst droht dem Habitat langfristig die Selbstzerstörung. Das widerum heisst, das Habitat wird die Distanz zu anderen suchen, sich jedoch auch nicht zu weit von ihnen entfernen. Je kleiner und mobiler das Habitat, desto grösser wird damit sein Aktionsradius.

Am Ende wären wir gar nicht weit vom „Zivilisationsnester und Sternnomaden„-Szenario entfernt, das ich schon einmal als Ausweg aus dem Doomsday-Argument und zur Erklärung des Fermi-Paradoxons vorgestellt hatte. Demnach kommt es nie dazu, dass Zivilisationen die gesamte Galaxis besiedeln, weil ihre Bevölkerungszahl irgendwann stabil bleibt und sie sich deshalb nur über ein geringes Raumgebiet von einigen hundert Lichtjahren Durchmesser verteilen können, ohne dass die Zivilisation durch zu dünne Verteilung stellenweise beginnt zu kollabieren. Die kompakten Fusionsreaktoren könnten der Weg sein, der zu diesem Szenario führt.

EMC2Fusion.org – Polywell-Fusion

FocusFusion.org – Fokus-Fusion

13 Kommentare

  1. Ok, beim Lesen hatte ich wohl Sekundenschlaf.
    Dennoch frage ich mich, mit welchem Reaktionspartner man so viel o2 binden will.

  2. Viel Spass in der Atmosphäre der Venus nach dem von dir empfohlenem Terraforming.
    Du würdest bei 60 Atmossphären reinem Sauerstoff auf der Stelle in Flammen aufgehen.

  3. Fusionsreaktoren sind schon eine feine Sache. Hierbei versteht man das Prinzip sehr gut. \“nur noch\“ die STABILE technische Umsetzung ist das Problem. Die Konzepte sowohl ITER-basierende als auch die beiden vorgestellten kriegen \“die Flamme\“ nur für ein Paar Sekunden an. Viel weiter als 30 Sekunden sind die auf ITER-Basis noch nicht.
    Wobei es sich, meines Wissens nach, erst nach 1,5 Minuten energetisch rentiert.
    So gesehen sind wir nur eine Minute davon entfernt. 😉
    Ist ein funktionierendes Modell erst einmal verfügbar ist der beste Wohnort wahrscheinlich der Jupiter(eine beinahe unerschöpfliche Energiequelle und bei weitem nicht so gefährlich wie die Sonne. Die inneren Planeten sind dann mehr oder weniger bedeutungslos. Da wohl kaum jemand die Biosphäre der Erde absichtlich zerstören möchte, bleibt den Erdbewohnern nur die Möglichkeit ihre Wahre auf lange Sicht aus dem Weltraum zur Oberfläche zu importieren. Wie den meisten hoffentlich bewusst ist leben wir über dem Limit des für die Erde erträglichen. Wir verbrauchen zur zeit 1,5mal so viel wie nachgebildet wird. Rechnet man das in Wohlstand um, müssen 2/3 der Weltbevölkerung „entfernt“ werden um den westeuropäischen Wohlstand zu halten. Alternativ könnte man auch sagen „Wir verzichten auf 2/3 unseres Wohlstandes.“ Dann würde das für alle reichen.
    Die Bevölkerung dürfte jetzt aber auch nicht weiter wachsen.

    Alternativ könnte man mit der neuen Technologie z.B. intelligenten Katalysatoren das Kohlenstoffdioxid aufspalten, als Diamant ausfällen und gleichzeitig auch noch die Umgebung abkühlen den Sauerstoff aus dem CO2 kann man in Temperaturstabilen Oxiden speichern. Durch die ständig regnenden Diamanten würde sich die Oberfläche deutlich aufhellen und zusätzlich zur Abkühlung beitragen. So hat man innerhalb einiger Jahrzehnte die Oberfläche der Venus bewohnbar gemacht.
    -kein Wasser und kein CO2 in der Atmosphäre, die zwei wichtigsten Treibhausgase
    Am Ende bleibt eine 3 bar dichte Stickstoffatmosphäre mit künstlich erzeugtem Sauerstoff.

    @ Bynaus Das Thema Technosphäre hast du ja schon in einem anderen Artikel bearbeitet.
    Die knappste Ressource wäre das Wasser aber mit den Fusionsbetriebenen Raumschiffen könnte man auch das genauso wie die Kolonisten einführen.

    Ich bin erst einmal gespannt was die Wissenschaftler beim CERN finden werden
    ( hoffentlich das Higgs-Teilchen, den wenn es das wirklich gibt bestätigt sich das Standardmodell und man kann Higgs-Felder aufbauen, ähnlich wie Magnetfelder folgen die Teilchen bestimmten Linien und Tauschen statt virtuellen Photonen, virtuelle Gravitonen aus. Ist das Feld dann unter Kontrolle kann man es ausrichten. Mann kriegt natürlich NIEMALS (den das verbietet das Standardmodell) negative Massen hin, ABER es ist ein deutlicher Unterschied ob ich ein Raumschiff das mehrere Tausend Tonnen wiegt oder eines das, abhängig von der Effizienz, masselos ist beschleunigen muss. Hierbei ist es auch gar kein Problem das Menschen an Bord sind, denn diese sind entsprechend auch masselos und wenn der Mensch keine Masse bzw. träge Masse hat, kann er auch nicht bei zu hoher Beschleunigung zermatscht werden.
    Das ist zwar etwas vollkommen Anderes als der Trägheitsdämpfer bei Star Trek hat aber den selben Wunderbaren Effekt. Wer jetzt etwas weiter denkt kommt auch unweigerlich darauf das man diese Felder auch innerhalb des Schiffs aufbauen kann. (Und vll. durch das Raumschiff gehen kann und nicht schweben.)
    Da diese Felder viel Energie benötigen, wäre ein funktionierender Fusionsreaktor eine feine Sache. Der Treibstoff(Wasserstoff) ist quasi überall verfügbar in den äußeren Bereichen der \“durchschnittlichen\“ Sternsysteme noch deutlich dichter.
    Und ist das 100.000 Tonnen Schiff erst einmal durch ein Feld abgeschirmt ist es auch gar kein Problem eben’d durch die Atmosphäre eines Gasriesen zu fliegen um die Tanks aufzufüllen weil die Gravitation des Planeten das Raumschiff ehe nicht mehr beeinflusst.
    Mit einem entsprechend großen Fusionsreaktor kann man dann auch deutlich schneller eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Noch schneller ist nicht zu empfehlen da sich das Spektrum des Lichts was auf einen zu kommt immer weiter in den hochenergetischen Bereich verschiebt. Und wer möchte schon Jahre lang mit Gammastrahlung bombardiert werden.
    Somit könnte man vielleicht bis in eine Entfernung von hundert vll. Ein paar hundert Lichtjahren Kolonien aufbauen. Der begrenzende Faktor ist die Lichtgeschwindigkeit und damit auch der Informationsaustausch. Wer möchte schon hundert Jahre auf Nachrichten warten.

  4. Ja, der Mensch ist biologisch zur Wegwerfwirtschaft geschaffen,so lange wir eine intakte Biosphäre hatte, die unsere Abfälle kostenlos wiederaufgearbeitet hat, war das auch kein Problem.

  5. Mit Crackpot-Theorien ohne Belege und Quellen sowie einem wirren Sprachstil nimmst du hier bestimmt niemandem die Träume, höchstens mir die Geduld: Ein Posting aufs Mal reicht, das hier ist kein Chat – ich habe deine Postings deshalb in ein einziges zusammengefügt.

  6. Ich halte Kernfusion für eine Sackgasse.
    Eher glaube ich an die Ausnutzung des Casimireffektes.
    Oder noch stärker an die Ausnutzung der Universumausdehnung mit Hilfe des faradäischen Käfigs(mit defekt).
    Wobei Universumausdehnung Elektronenabgabe verursacht und nur durch den Deffekt im geschlossenen faradäischen Käfig neue Elektronen in den Innenraum des käfigs gelangen können um wieder abgegeben werden zu können.
    also ein stetiger pluspol und über Verbraucher zu Erde nachzuladen mit Elektronen.
    Leider Riesig mit 120metern Durchmesser.
    Basis ist begrenzter Widerstand der Luft und Wiederstandsminderung mit Querschnitterhöhung durch große Oberfläche.
    Warum nicht realisiert?
    Weil Russland vom Erdgasverkauf lebt.
    Eine Atommacht ohne Einnahmen ist gefährlich!
    Somit zahlen wir mit unseren Energiekosten für unsere Sicherheit!
    Ich wollte euch nicht die schönen Träume rauben, aber irgendwann hättet ihr euch gewundert, wie bei soviel Wissen so wenig Vorteil für den Menschen bleibt.
    Wir sind nicht allein auf der Welt.

    BYNAUS: Posts zusammengefügt.

  7. Braucht es überhaubt noch Atombomben, wenn man kompakte Fusionsreaktoren hat oder kann die ein Fusionsreaktor nicht explodieren?

    Wenn Energiekosten wirklich keine Rolle mehr spielen, würde es auf der Erde keine Armut mehr geben und damit auch weniger Konfliktmaterial für Auseinandersetzungen zwischen verschiedenen Gruppierungen.

  8. hi, erstmal danke für diesen guten Artikel. Ich muss erlich sagen mich schockt das szenario von vielen im Raum verstreuten Habitaten, weil es im Moment so unwahrscheinlich erscheint, dass das Leben auf der Erde gefährlicher sein soll als im Weltall und das kleine Gruppe von Menschen sich überall im Sonnensystem (oder darüber hinaus) verstecken. Aber trotzdem könnte es so werden (das hast du in deinem Artikel ja gut beschrieben). Außerdem ist es für mich nicht ganz einfach zu aktezptieren, dass die Kernfusion, die uns vielleicht mal das \“Tor\“ zum Weltall öffnet, die Menschheit auch wieder in eine Stuation bringen kann, in der sich verschiedene Gruppen gegenseitig mit Atomwaffen in Schach halten.
    Mir ist aufgefallen, dass auf dieser Seiten viele Artikel sind, die sich mehr oder weniger oft auch die Kernfusion erwähnen. Ich selbst interessiere mich seit einger Zeit für die Kernfusion, aber mir fehlen noch die math. Grundlagen um das ganz wirklich zu verstehen (studium beginnt erst nächstes jahr). Deshalb würde ich von dir gerne mal wissen, wie deiner Meinung nach die Realisierung der Kernfusion aussieht (wenn das überhaupt möglich ist), also welches Konzept würdest du favorisieren und wie würde die Umsetzung aussehen.

  9. Ich habe davon noch nie gehört, scheint mir aber ziemlich hirngespinnstig zu sein: die Masse von Neutrinos ist so winzig und sie tragen so wenig Energie (in ihnen ist nur ein winziger Bruchteil der Energie die bei der Kernfusion frei wird, gespeichert), dass selbst, wenn man sie irgendwie einfangen könnte es wohl kaum ausreichen würde, um ein ferngesteuertes Schiff zu betreiben…

  10. kernfusion wird sicher das effizienteste sein. so macht es ja unsere sonne. interessant fand ich auch ein bericht über nikola tesla der anscheinend was mit neutrinos anfangen konnte. in einem clip sah man ein ferngesteuertes schiff mit einer \“antene\“, das den strom aus dem raum bezieht. ??
    weiss nicht ob das hirngespinste sind aber hört sich zumindest spannend an. weisst du was darüber ?

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