Wissenschaft der Zukunft An diesen kühnen Ideen arbeitet die Forschung

Zuglinien ins Weltall, Gehirne auf dem Computer: anbei die wagemutigsten Ideen, an denen Wissenschaftler ganz im Ernst arbeiten.

Fliegende Autos - Forscher Heinrich Bülthoff konzipiert Drohnen-Autobahnen für jeden – in der Illustration hebt er schon ab. Quelle: dapd

Mit einer Drohne ins Büro

Heinrich Bülthoff

Autos bewegen sich in drei Richtungen: vorwärts, schräg seitwärts oder rückwärts. Wenn Stau ist, fahren sie überhaupt nicht. Dabei stünde ihnen eine weitere Richtung offen: aufwärts. In eben diese Dimension will ein internationales Forschungsteam mit dem EU-Projekt Mycopter nun vordringen. Das Ziel: Luftautobahnen, auf denen computergesteuerte Flugautos ihre Passagiere ins Büro fliegen – ohne Umwege und den entsprechenden unnötigen Energieverbrauch. Ganz utopisch ist die Idee nicht: Erste Hybride zwischen Flugzeug und Auto sind bereits unterwegs, etwa das Modell Transition des US-Startups Terrafugia. Das Karlsruher Unternehmen e-Volo arbeitet sogar an einem elektrischen Helikopter, der sich ohne viel Übung fliegen lassen soll.

Spannende Entdeckungen
Higgs-Boson entdecktAuch wenn Physiker den Begriff
Genom des Denisova-Menschen entschlüsseltViel ist es nicht, was Wissenschaftler bislang vom Denisova-Menschen gefunden haben, der nach dieser Höhle in Sibirien benannt wurde: Ein Stück Finger, ein Stück Zeh, ein Backenzahn - mehr ist von dieser vor 40.000 Jahren lebenden Urmenschen-Spezies bislang nicht entdeckt worden. Immerhin genug Material, um Forschern des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie in Leipzig eine umfassende Erbgutanalyse zu ermöglichen. Sie belegt, dass sich die Entwicklungslinien von Denisova- und modernem Menschen vor spätestens 780.000 Jahren getrennt haben müssen - viel früher als etwa beim Neandertaler, dessen Entwicklungslinie sich spätestens vor 320.000 Jahren von der unseren abspaltete. Mehr zum Denisova-Menschen finden Sie hier. Quelle: Presse
Fruchtbare Eizellen aus Stammzellen gewonnenDieser Schnappschuss einer Maus mit Nachwuchs markiert ein weiteres Forschungs-Highlight 2012. Japanischen Wissenschaftlern ist es gelungen, bestimmte Gene in Mäuse-Stammzellen so zu aktivieren, dass sie sich zu Vorstufen von Eizellen verwandelten. Mäuse, denen diese künstlichen Geschlechtszellen eingepflanzt wurden, brachten gesunden Nachwuchs zur Welt. Mehr zu dieser Entdeckung finden Sie hier. Quelle: dpa
Der
Röntgenlaser liefert Waffe gegen die Schlafkrankheit60 Millionen Menschen sind - vor allem im südlichen Afrika - von der gefährlichen Schlafkrankheit bedroht. Ein Protein des Erregers Trypanosoma brucei könnte als Waffe zu einer erfolgreichen Bekämpfung der Krankheit dienen. Doch dazu musste zunächst die molekulare Struktur des Proteins mit hoher Genauigkeit entschlüsselt werden. Mit dem stärksten Röntgenlaser der Welt am US-Forschungszentrum SLAC in Kalifornien ist deutschen Forschern dies gelungen. Quelle: Presse
Gene leichter abschaltenUm zu untersuchen, wie unser Erbgut funktioniert, nutzen Wissenschaftler Techniken, mit denen sich einzelne Gene gezielt abschalten lassen. Ein neues und deutlich einfacheres Verfahren für diesen
Majorana-Fermion nachgewiesenNein, mit der bekannten Gewürzpflanze hat das Majorana-Fermion nichts zu tun. Seinen Namen verdankt dieses Elementarteilchen dem italienischen Physiker Ettore Majorana (1906-1938), der seine Existenz schon 1937 voraussagte. Doch erst 2012 veröffentlichten niederländische Wissenschaftler eine Untersuchung, welche die Existenz des Majorana-Fermions - dem eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Quantencomputern zukommen könnte - definitiv bestätigte. Quelle: Presse

Unter Leitung von Heinrich Bülthoff, Professor am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen, wollen die Mycopter-Forscher nun klären, wie sich solche Fluggeräte zu Drohnen für Pendler weiterentwickeln lassen – und wie sich Städte und Behörden darauf einstellen müssen: Welchen Führerschein brauchen Selbstflieger in Zukunft? Wie lässt sich der individuelle Flugverkehr lenken, wie in Städte integrieren? Schon bis 2014 wollen die Forscher alle Fragen beantworten, damit Fliegen mindestens so einfach wird wie Autofahren.

Berge zu Batterien machen

Eduard Heindl

Der Physiker Eduard Heindl will einen Energiespeicher aus Granitgestein bauen, der fast so riesig in die Landschaft ragen soll wie der Ayers Rock in Australien. Quelle: Creative Commons-Lizenz

Für den Komplettumstieg auf erneuerbare Energien muss Deutschland Berge versetzen – und zwar buchstäblich. Das zumindest schlägt Eduard Heindl von der Hochschule Furtwangen vor. Der Physiker will einen Energiespeicher aus Granitgestein bauen, der fast so riesig in die Landschaft ragen soll wie der Ayers Rock in Australien. Der Plan: Mit Bohrtunneln und Gesteinssägen will Heindl einen Zylinder aus einem Granitfelsen lösen, mehr als 500 Meter hoch und einen Kilometer breit. Lücken und Wände werden abgedichtet. Gewaltige Pumpen, angetrieben von Überschussstrom aus Windrädern und Solarzellen, sollen dann riesige Wassermengen unter die Steinsäule drücken, um sie um Hunderte Meter anzuheben. Brauchen die Stromnetze Energie – etwa bei Windflaute –, fließt Wasser unter dem Druck des Granitzylinders ab und treibt Turbinen an. Ein solcher sogenannter Lageenergiespeicher soll im Bau eine Milliarde Euro kosten und 1.600 Gigawattstunden Strom bunkern – das 40-Fache aller deutschen Pumpspeicherkraftwerke und mehr, als ganz Deutschland an einem Tag verbraucht.

Im Überschallzug reisen

Zehn zufällige Erfindungen
LSD-Tabletten auf einer Hand Quelle: dpa
Mann legt Auflauf in die Mikrowelle Quelle: dpa
Eis am StielIn Kinderaugen das vielleicht beste Missgeschick aller Zeiten: 1905 vergisst der elfjährige US-Amerikaner Frank Epperson ein Glas Limonade mitsamt Löffel auf der Veranda. Am nächsten Morgen ist das Getränk gefroren, schmeckt aber trotzdem. 18 Jahre später lässt sich Epperson, mittlerweile Brausehersteller, die Idee patentieren. Nur kurze Zeit später legt der Amerikaner ebenfalls ein Patent vor – für gefrorenes Vanilleeis am Stiel. Quelle: dpa/dpaweb
Penizillinmoleküle von Fleming Quelle: AP
Viagra-Tabletten von Pfizer Quelle: dpa
FotografieDie Camera Obscura, der Vorläufer der Fotokamera, ist schon seit vielen Jahrhunderten bekannt. Aber nicht die Bilder, die sie erzeugt. Jacques Mandé Daguerre suchte vor über 170 Jahren nach einem Verfahren, um die flüchtigen Bilder festzuhalten. Er hatte bereits festgestellt, dass Bilder auf lange belichteten Silberplatten für eine kurze Zeit festgehalten wurden. Bei seinen Versuchen im Freien überraschte ihn ein Gewitter. Er legte eine belichtete Platte in einen Schrank in seinem Labor. Am nächsten Tag stellte er fest, dass das Bild noch zu erkennen war, weil zufälligerweise Quecksilberkügelchen in dem Schrank waren. Das Mittel zur Fixierung war gefunden. Die Daguerrotypie war das erste praktikable Fotografie-Verfahren. Quelle: GNU
Mann giesst Porzellan Quelle: dpa

Elon Musk

Er hat mit PayPal das Bezahlen im Internet erleichtert, mit dem Tesla Roadster das Elektroauto salonfähig gemacht und mit SpaceX die Raumfahrt privatisiert. Als Nächstes will der US-Unternehmer Elon Musk der Welt ein völlig neues Verkehrsmittel schenken, das doppelt so schnell wie ein Flugzeug und sogar preiswerter sein soll. Über sein Geheimprojekt Hyperloop macht Musk nur Andeutungen: Es handle sich um eine Mischung aus einer Concorde auf dem Erdboden und einer Schienenkanone. Bei Letzterer wird ein Projektil durch ein Magnetfeld beschleunigt.

Der US-amerikanische Unternehmer und Visionär der privat finanzierten Raumfahrtindustrie, Elon Musk, will der Welt mit seinem mysteriösen Geheimprojekt

Die 600-Kilometer-Strecke von San Francisco nach Los Angeles legt der mysteriöse Hyperloop laut Musk in einer halben Stunde zurück. Die nötige Energie könnten Solarzellen entlang der Strecke liefern. Zudem lägen die Baukosten für die Strecke bei sechs Milliarden Dollar – einem Zehntel der Summe, die der Bau eines geplanten Hochgeschwindigkeitszugs in Kalifornien verschlingen soll.

Das Licht überholen

Harold White

Russell Bewick schlägt vor, einen Asteroiden zur Erde zu lotsen und diesen in vierfacher Mondentfernung zu zerstäuben. Die resultierende Staubwolke soll soviel Solarstrahlung abfangen, um die globale Erwärmung zu stoppen. Quelle: AP

Wenn Mister Spock & Co. in der US-Fernsehserie Raumschiff Enterprise zu fernen Galaxien aufbrechen, schalten sie ihren Warp-Antrieb an. Der rafft die Raumzeit zusammen wie eine Tischdecke und reißt selbst das entlegenste Reiseziel blitzschnell heran. Bisher galten solche Trips mit Überlicht-Tempo als enorm energiefressend und daher unmöglich. Auf einer Nasa-Konferenz im September überraschte nun der Physiker Harold White vom Nasa Johnson Space Center in Texas die Fachwelt: Eine bestimmte Bauform, sagte White, senke den Energieverbrauch eines Warp-Antriebs enorm. Reisen mit zehnfacher Lichtgeschwindigkeit würden vorstellbar. In seinem Labor versucht White, die Raumzeit im kleinen Maßstab zu verändern. Serienfans wissen, was Mister Spock dazu sagen würde: Faszinierend!

Den Kilometer-Turm bauen

Adrian Smith

Er hat den Burj Khalifa entworfen, das höchste Gebäude der Welt. Aber das ist Adrian Smith nicht genug: Der US-Architekt will nun in der saudi-arabischen Hafenstadt Dschidda am Roten Meer die Ein-Kilometer-Grenze knacken. Die exakte Höhe seines Kingdom Tower, den Smith im Auftrag der saudi-arabischen Investitionsgesellschaft Kingdom Holding Company konzipiert hat, ist geheim, aber mehr als 1000 Meter sollen es werden. Im Frühjahr 2018 könnte der Bau fertig sein. Dann sollen 59 Fahrstühle mit zehn Metern pro Sekunde täglich Tausende Menschen durch das höchste Gebäude der Welt befördern.

Asteroiden zerstäuben

50 Jahre Weltraumforschung
La Silla ObservatoriumDie Sterne rotieren während einer Nacht um den südlichen Himmelspol am La Silla-Observatorium der ESO im Norden Chiles. Die diffusen Bereiche auf der rechten Seite des Bildes sind die Magellanschen Wolken, zwei kleinen Begleitgalaxien unserer Milchstraße. Die im Vordergrund sichtbare Kuppel beherbergt das 3,6-Meter-Teleskop mit dem HARPS-Instrument, dass dem zur Zeit erfolgreichsten Exoplanetenjäger der Welt. Das kastenförmige Gebäude unten rechts beherbergt das 0,25-Meter-TAROT-Teleskop, das so konstruiert ist, dass es besonders schnell auf Gammastrahlenausbrüche reagieren kann. Weitere Teleskope auf La Silla sind das 2,2-Meter-MPG/ESO Teleskop und das 3,6-Meter-New Technology Telescope, das erste Teleskop an dem aktive Optik zum Einsatz kam und somit Vorläufer aller modernen Großteleskope. La Silla war das erste Observatorium der ESO und ist nach wie vor eines der führenden Observatorien auf der Südhalbkugel. Quelle: Pressebild
ALMADer ESO-Fotobotschafter Babak Tafreshi hat dieses bemerkenswerte Bild der Antennen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Arrays (ALMA) vor der Kulisse der prächtigen Milchstraße aufgenommen. ALMA ist eine internationale Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb des Observatoriums ist die ESO zuständig für den europäischen Beitrag, das National Astronomical Observatory of Japan für Ostasien und das National Radio Astronomy Observatory für den nordamerikanischen Beitrag. Das Joint ALMA Observatory übernimmt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA. Die Detailfülle in diesem Foto bestätigt die unübertroffenen Beobachtungsbedingungen für die Astronomie auf dem 5000 Meter hohen Chajnantor-Plateau in Chiles Atacama-Region. Die Aufnahme zeigt die Sternbilder Carina (der Schiffskiel) und Vela (das Segel). Die dunklen, schmalen Staubwolken der Milchstraße erstrecken sich von der Mitte links oben zur Mitte rechts unten. Der helle, orangefarbene Stern links oben ist Suhail im Sternbild Vela, der ähnlich orange gefärbte Stern in der oberen Bildmitte ist Avior im Sternbild Carina. Nahe dieser Sterne formen drei blaue Sterne ein „L“: die zwei linken davon gehören zum Segel, der rechte zum Schiffskiel. Genau in der Bildmitte zwischen diesen Sternen leuchtet der rosafarbene Carinanebel (eso1208). Quelle: Pressebild
Die MilchstraßeDie zentralen Bereiche unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, beobachtet im nahen Infrarot mit dem NACO-Instrument am Very Large Telescope der ESO. Da sie seit mehr als 16 Jahren die Bewegungen der Sterne in unmittelbarer Umgebung verfolgen, konnten Astronomen die Masse des Schwarzen Lochs bestimmen, das sich dort verbirgt. Quelle: Pressebild
 Das Handout der Zeitschrift «NATURE» zeigt eine Illustration eines schwarzen Loches in einem Kugelsternhaufen. Quelle: dpa
PferdekopfnebelDieses Gebilde nennen die Astronomen den Pferdekopfnebel. Die Farbkomposition des Nebels und seiner unmittelbaren Umgebung basiert auf drei Einzelbelichtungen im sichtbaren Licht, die am 1. Februar 2000 mit dem FORS2-Instrument am 8,2-Meter Kueyen-Teleskop auf dem Paranal aufgenommen und dem wissenschaftlichen Archiv des VLTs entnommen wurden. Quelle: Pressebild
WeihnachtsbaumhaufenDiese Farbaufnahme zeigt eine Himmelsregion namens NGC 2264, die die leuchtend blauen Sterne des Weihnachtsbaumhaufens und den Konusnebel enthält. Aufgenommen wurde das Bild durch vier verschiedene Filter (B, V, R und H-alpha) mit dem Wide Field Imager am La Silla Observatorium der ESO in 2400 Metern Höhe. Der abgebildete Nebel hat einen Durchmesser von etwa 30 Lichtjahren. Quelle: Pressebild
OrionnebelAuch diese Großfeldansicht des Orionnebels (Messier 42) entstand in Chile. Das VISTA-Infrarotdurchmusterungsteleskop am Paranal-Observatorium der ESO zeichnete den Nebel auf, der sich in einer Entfernung von 1350 Lichtjahren von der Erde befindet. Mit dem riesigen Gesichtsfeld des neuen Teleskops lässt sich der gesamte Nebel zusammen mit seiner Umgebung in einer einzigen Aufnahme abbilden. Beobachtungen im Infraroten ermöglichen es, auch in die Bereiche des Nebels vorzudringen, die sonst von Staubwolken verdeckt sind, und machen die aktiven, jungen Sterne sichtbar, die sich darin verbergen. Quelle: Pressebild

Russell Bewick

Seit dem Erfolg des Hollywoodstreifens Armageddon sind Asteroiden als Planetenkiller verschrien. Russell Bewick will mit den kosmischen Schleudersteinen das Gegenteil erreichen: die Erde retten. Der Weltraumforscher an der University of Strathclyde im schottischen Glasgow schlägt in einem jüngst veröffentlichten Aufsatz vor, den 32 Kilometer großen Asteroiden 1036 Ganymed ins Schwerefeld der Erde zu lotsen.

Reisen wie Mister Spock & Co.: Der Physiker Harold White ist überzeugt, dass der Warp-Antrieb mit einer bestimmten Bauform nicht bloß Fiktion bleiben könnte. Quelle: dpa

In vierfacher Mondentfernung sollen Maschinen den Kleinplaneten zerstäuben und eine Staubwolke rund um die Erde pusten. Sie soll genug Sonnenlicht abfangen, um die Erderwärmung zu stoppen. Bis die Technik aber reif ist, Riesenasteroiden wie 1036 Ganymed einzufangen, ist das Klima wohl bereits ein paar Grad wärmer.

Gehirne kopieren

Dmitry Itskov

Dmitry Itskov will mit seinem Projekt

Menschen könnten ewig leben, ließe sich ihr Geist auf einer Festplatte speichern. Diese Idee will der russische Medienunternehmer Dmitry Itskov verwirklichen. Bei seinem Projekt "Avatar", das der vermögende Russe im vergangenen Jahr ins Leben gerufen hat, sollen Wissenschaftler das menschliche Gehirn im Computer nachbauen. Dann sollen sie virtuelle Kopien echter Gehirne erstellen. In 20 Jahren, hofft Itskov, können Menschen den Tod überwinden, indem sie ihren Geist auf Roboter übertragen. Im Jahr 2045 will Itskov die Roboter sogar durch Hologramme mit menschlichem Bewusstsein ersetzen.

Mit Tempo 4100 fliegen

Guy Gallic

Ein Team des Luftfahrtkonzerns EADS entwickelt ein Flugzeug, das Tagesreisen um den Globus ermöglichen soll. Quelle: dpa

In zweieinhalb Stunden von Paris nach Japan fliegen: Im Forschungsprojekt Zehst – kurz für Zero Emission High Supersonic Transport – entwickelt ein Team des Luftfahrtkonzerns EADS unter Leitung von Guy Gallic ein Flugzeug, das Tagesreisen um den Globus ermöglichen soll. Es fliegt bei Tempo 4100, vier Mal schneller als der Schall.

Dafür müssen die Forscher das Flugzeug neu erfinden: Überschallflieger brauchen neue Motoren und eine neue Bauform. Zudem soll der flinke Flieger mit Biokerosin und Flüssigwasserstoff klimaneutral abheben. Ende des Jahrzehnts soll es einen kleinen Prototypen geben – die erste Überschallreise wird allerdings erst nach 2050 beginnen können.

Mit der Tram ins All fahren

USA testen neuen Hyperschalljet
Der X-51A Waverider donnert durch den Abendhimmel - zumindest auf dieser Grafik. Der neue Flugkörper soll jetzt getestet worden sein - über den Ausgang des Tests ist noch nichts bekannt. Im vergangenen Jahr stürzte eine X-51 ins Meer. Der Waverider bringt es, zumindest kurzzeitig, auf sechsfache Schallgeschwindigkeit. Quelle: dpa
Eine Grafik der US Air Force zeigt einen Entwurf des X-51A Waverider, wie er unter dem Flügel eines B-52 Stratobomber hängt... Quelle: dpa
... und so sieht es aus, wenn der richtige Stratobomber zum Einsatz kommt. Der vergleichweise kleine weiße pfeilförmige Waverider sieht dagegen richtig mickrig aus. Quelle: dpa
Der Bomber bringt den Waverider in die Luft, dann soll er selbst Geschwindigkeit aufnehmen und es auf bis zu 7000 Stundenkilometer schaffen. Quelle: dpa
Der Transport von Personen ist beim derzeitigen Stand der Technik allerdings noch Zukunftsmusik. Quelle: dapd

James Powell

Weltraumreisen sind eine Zumutung: Eng ist es in den Raketen, und jedes Kilogramm Gepäck kostet 10.000 Dollar. Der US-Physiker James Powell will den Kilopreis drücken – auf 40 Dollar. Powell hat in den Sechzigerjahren den Magnetschwebezug Maglev miterfunden. Nun plant er mit seinem Startup Startram die längste Zuglinie der Welt, mit Endhaltestelle im Erdorbit. Die Strecke: ein 130 Kilometer langes Rohr unter der Erde, in dem ein Vakuum herrscht.

Der US-Physiker James Powell plant mit seinem Startup Startram die längste Zuglinie der Welt, mit Endhaltestelle im Erdorbit. Quelle: Presse

Es endet im Hochgebirge in sechs Kilometer Höhe, wo ein Plasmafenster – ein spezielles Gas in einem Magnetfeld – das Vakuum von der Umgebungsluft trennt. Der Zug, der wie ein Spaceshuttle aussieht, schießt mit mehr als acht Kilometern pro Sekunde in den Himmel – schnell genug, um der Erdanziehungskraft zu entschlüpfen. 20 Milliarden Dollar soll die Strecke kosten. Die Star-Trams könnten Satelliten oder Teile riesiger Solarkraftwerke ins All befördern. Züge, die langsamer Fahrt aufnehmen, könnten gar Touristen ins All fliegen, glaubt Powell.

Städte unter die Erde legen

Arief Budiman

Jede hippe Metropole hat ihre Wolkenkratzer – Mexico City könnte als erste Stadt einen Erdkratzer bauen: ein Hochhaus unter Tage. Das schlägt jedenfalls Arief Budiman vor, Architekt des mexikanischen Architekturbüros BNKR. Wie eine umgedrehte Pyramide soll das neue Gebäude tief ins Erdreich ragen, abgeschlossen von einer riesigen Glasplatte, auf der Fußgänger spazieren.

In Arbeit
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Bis zu 35 Stockwerke tief sollen sich die Büros ausbreiten – über der Erde sind in Mexico City nur acht Stockwerke erlaubt. Durch einen Lichtschacht in der Mitte soll Tageslicht bis unten ins Gebäude dringen, frische Luft bringen Ventilatoren und hängende Gärten.

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