Welche Antriebe haben die Raumschiffe der Zukunft?

Die Raumschiffe werden vermutlich – wie heute – mehrstufige Raketen mit chemischen Treibstoffen besitzen, um die Erdschwerkraft zu überwinden (d. h. eine Geschwindigkeit von mindestens 7,9 km/s zu erreichen).

Sind sie erst einmal im Raum angelangt, lassen sich unterschiedliche Antriebsalternativen denken; einige davon sind bereits in Planung. Für kleine und leichte Raumfahrzeuge ist der Ionenantrieb gedacht, der nach dem Rückstoßprinzip funktioniert: Ausgestoßen wird ein Ionenstrahl, dessen Ionen durch ein elektrisches Feld beschleunigt wurden; die Energie dazu stammt aus Solarzellen. Allerdings ist die Schubkraft eines Ionenantriebs wesentlich geringer als bei konventionellen (chemischen) Antrieben. Ionenantriebe werden daher für die Bahnregelung von Satelliten in hohen Umlaufbahnen eingesetzt, da hier nur geringe Kräfte aufgebracht werden müssen. Als sog. Marschtriebwerk wurden sie bislang in den Sonden Deep-Space 1 (NASA) und SMART-1 (ESA) erfolgreich getestet. Bei diesen interplanetaren Sonden sind Ionentriebwerke sinnvoll, weil hier lange Schubzeiten (bei kleiner Schubkraft) hingenommen werden können.

Das Sonnensegel ist ein bisher noch unerprobter Antrieb von Raumfahrzeugen. Er soll, ähnlich wie beim Segel von Schiffen, den Strahlungsdruck der Sonne als Antriebsquelle nutzten. Ein solches Segel muss extrem groß und leicht sein, da der Strahlungsdruck der Sonne nur sehr gering ist und quadratisch mit der Entfernung von der Sonne abnimmt. Prototypen aus Mylar-Fasern messen 20 × 20 m² bei einem Gewicht von wenigen Kilogramm, also etwa 10 g pro Quadratmeter.