Antimaterie für Antriebe nutzen?

julian apostata

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Ist es dir wirklich so vollkommen unmöglich, einfach nur zu lesen, was ich schreibe?

Das liegt vielleicht auch an folgender Bemerkung.

"v" ist eigentlich eine Rapidität, erst deren tanh ist die Geschwindigkeit.

Als ich das las, kannte ich die Formel noch nicht, verstand also erst mal rein gar nichts. Und ich fragte mich, was soll das? Warum kann er nicht Klartext reden? Warum benutzt er eine Rätselsprache?

Mit diesem Vorurteil ging ich an deine weiteren Texte ran. Und eigentlich versteh ich diesen Satz da oben immer noch nicht. Vielleicht kann ihn ja mal jemand anders allgemein verständlich erklären.

Du musst aber lesen, was die zu der Formel schreiben: "If all the energy to accelerate the fuel comes from an external source...".

Dabei kam eigentlich recht frühzeitig von dir eine klare Aussage, die aber irgendwie an mir vorbei ging, schlicht und einfach deswegen, weil ich gar keine klare Aussage (wegen obiger Bemerkung) mehr erwartete.

Wenn du konstante Beschleunigung dazu brauchst, dann hast du's unnötig eingeschränkt und kompliziert gemacht.

Sicher mag es wohl andere Ableitungsmöglichkeiten geben. Andererseits ist es bei mir so, dass ich weder ein Mathe noch ein Physikstudium vorweisen kann.

Ich beherrsche allenfalls die einfachsten Grundlagen in Integral und Differentialrechnung.

Und wenn du meinst, du hast eine einfachere Ableitung wie ich, welche ohne konstante Beschleunigung auskommt…

…na dann bitte, her damit!
 

Bernhard

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Und wenn du meinst, du hast eine einfachere Ableitung wie ich, welche ohne konstante Beschleunigung auskommt…

…na dann bitte, her damit!
Hallo Julian,

gerade wenn man das Internet als Ort zum Austausch von Informationen, bzw. Wissen betrachtet, kann eine kurze Herleitung auch ziemliche Nachteile bringen. So rechtfertigt sich in deiner Ableitung der Bezug zum radioaktiven Zerfall des "Photoniums" erst durch das korrekte Ergebnis, das eigentlich auf einem ganz anderem Weg und weit weniger trivial hergeleitet wird.

Etwas besser gefällt mir deswegen die weit umfangreichere Seite http://www.relativitycalculator.com/relativistic_photon_rocket.shtml. Mag sein, dass sich auf dieser Seite auch der ein oder andere Fehler befindet, aber das grobe Konzept besteht darin, die relativistische Raketengleichung auch wirklich anhand des Relativitätsprinzips herzuleiten und damit gefällt mir diese Seite aus pädagogischer Sicht einfach etwas besser, als dein pdf. Das soll aber nicht heißen, dass dein pdf für Kenner nicht interessant zu lesen ist.

Nur so als Anregung meinerseits.
Gruß
 
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julian apostata

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Hallo Julian,

gerade wenn man das Internet als Ort zum Austausch von Informationen, bzw. Wissen betrachtet, kann eine kurze Herleitung auch ziemliche Nachteile bringen. So rechtfertigt sich in deiner Ableitung der Bezug zum radioaktiven Zerfall des "Photoniums" erst durch das korrekte Ergebnis, das eigentlich auf einem ganz anderem Weg und weit weniger trivial hergeleitet wird.

Etwas besser gefällt mir deswegen die weit umfangreichere Seite


Jetzt aber mal ganz ehrlich. Hast du diese Seite wirklich selbst durchgearbeitet?

Und dann sollte man vielleicht auch noch Folgendes bedenken. Wie viele von denen, die hier mitlesen, haben überhaupt Ahnung von höherer Mathematik? Und wer bringt soviel Geduld auf, sich meterlange Ableitungen rein zu ziehen?

Also ich hab’s gern ein wenig trivialer und da bin ich wahrscheinlich nicht der Einzige. Trotzdem werd ich mir die Seite mal auf mein ipad rüber ziehen und genauer unter die Lupe nehmen.

Übrigens weiß ich jetzt auch, was Rapidität bedeutet.

Ganz einfach und trivial: g*t’/c

g ist dabei die im Raumschiff per Waage ermittelte (konstante) Beschleunigung und t’ die Raketeneigenzeit.

Es gilt ja Rapidität=g*t’/c=u/c*ln(1/m)

Und deswegen v=c*tanh(Rapidität)=c*tanh(g*t’/c)=c*tanh[u/c*ln(1/m)]

Auf kompliziertere Ableitungen wird die Mehrzahl der Leser schlichtweg keinen Bock haben!

Trotzdem noch ein kleiner Nachtrag für “anspruchsvolle Leser”

Bei nicht konstanter Beschleunigung gilt:

Rapidität=Integral(g)dt’/c
 

Bernhard

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Jetzt aber mal ganz ehrlich. Hast du diese Seite wirklich selbst durchgearbeitet?
Diese Seite zeigt, wie man ausgehend von der relativistisch verallgemeinerten newtonschen Bewegungsgleichung mit Hilfe mathematisch logischer Schlußfolgerungen zu der zugehörigen Raketengleichung kommt. Und damit ist diese Seite als Unterrichts- und Übungsmaterial IMHO definitiv geeignet. Wem das zu kompliziert ist, der kann von mir aus (auf eigene Verantwortung) auch gerne andere Quellen zu nutzen.
Gruß
 

Runzelrübe

Registriertes Mitglied
@julian

Stimmt, für einen KFZ-Mechaniker ist natürlich ein Tangens Hyperbolicus eines Radianten und eines Logarithmus Naturalis echt höhere Mathematik.. wow. Und falls Du den Zaunpfahl jetzt nicht sehen solltest, achte mal auf Deine eigenen Kommentare.
 

julian apostata

Registriertes Mitglied
@Runzelrübe

Anstatt mit irgendwelchen Zaunpfählen rumzufuchteln könntest du ja mal was zum Thema beitragen und erklären, warum der Zusammenhang

Spezifischer Impuls=c*Wurzel(2*n-n²)

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_rocket

anscheinend nur beim 1. 5. und 6. Tabellenelemente korrekt berechnet ist.

Also, bitte beim Thema bleiben. Handelt es sich hier um Druckfehler oder hab ich da was falsch verstanden?
 

Runzelrübe

Registriertes Mitglied
@julian

... könntest Du ja mal ... Okay, könnte ich mal, da Du ja bereits den Beitrag aus einem Zusammenhang gerissen und in ein einseitiges Streitgespräch überführt hast.

Du kannst mir sicherlich eine nachvollziehbare Erklärung liefern, aus welchem Grund genau Du mich mittels Deiner Wortwahl persönlich auserkoren hast, eine Antwort auf die Frage zu finden, warum ein Artikel in Wikipedia, mit dem ich auch für Dich völlig offensichtlich nichts zu tun habe, so ist, wie er ist. Ich bin gespannt.

Meine derzeit einzig sinnvolle Antwort auf Deine Frage lautet: Ich bedaure zutiefst, dass es mir unmöglich sein wird, ohne eine Menge Telefonate mit Server-Providern und Datenschutzbeauftragten sowie ohne ausführliche E-Mail-Korrespondenz mit den Erstellern des durch Dich verlinkten Wikipedia-Artikels herauszufinden, ob und vor allem (in Bezug auf Deine Frage) warum diejenigen, die einen spezifischen Anteil an diesem Artikel hatten, ihre Worte und Werte so gewählt haben, wie sie dort stehen. Erschwerend kommt wohl auch hinzu, dass ich die Wertigkeit eines Wikipedia-Artikels als unzureichend genug empfinde, um in ihm mehr als eine Schlagwortsammlung zu sehen. Nimm Dir die Zeit, die Diskussionseite zu studieren. Wirf mal einen Blick hinein in die verschlungenen Pfade einer demokratischen Abstimmung zwischen interdisziplinär angesiedelten Hobby-Verfassern.

Wie in jedem Thema, an dem ich teilnehme und an dem ich Interesse habe, liegt es mir ab einem gewissen Unterschreiten an Informationsgehalt nahe, einen Appell an die Beteiligten zu richten. Sollten Folgethemen entstehen, dann können diese separat abgearbeitet werden. Das hier vorliegende Thema galt ursprünglich der Diskussion um die Nutzung von Antimaterie für die Raumfahrt. Dies ist anhand der letzten drei Seiten nicht mehr rekonstruierbar. Man kann sich natürlich immer einreden, eine Diskussion um das Wachstumsverhalten einer Made zu führen hätte etwas mit dem Projektieren von Apfelplantagen zu tun.

Es gibt individuelle Grenzen in einem Forum, bis zu denen jeder bereit ist, Zeit in Erklärungen zu investieren. Hierbei spielen Wissen, Intuition und Umgangston eine gewisse Rolle, um die Prioritäten festzulegen. Stellt jemand all seine Fragen voreingenommen oder mit einem geringschätzigen Unterton, dann darf man von ihm auch die unaufgeforderte Erklärung seiner Auffassung der logischen Zusammenhänge erwarten. Und da hast Du bisher nicht viele Pluspunkte gesammelt. Die Absicht, Beleidigungen hinter jedem Deiner Kommentare zu verstecken, ist offensichtlich. Dieses Forum ist keine Kontaktbörse und auch kein soziales Netzwerk, in dem nach Belieben aus der Nutzermasse eine wissens- und intelligenzärmere Untermenge erstellt werden kann. Wenn Du also anfängst, uns die Kompetenz abzusprechen, dann wird das Echo kein Schweigen sein.

Nicht, wer am lautesten schreit, hat Recht, er hat einfach nichts an Wert beizutragen und versucht die Wertigkeit dadurch zu erhöhen.
 

julian apostata

Registriertes Mitglied
@runzelrübe

Jetzt red keinen Blödsinn, du weichst jetzt komplett vom Thema ab. Ich habe ein Posting vorher klipp und klar eine Frage zum Thema gestellt, nämlich welcher spezifische Impuls bei Materie-Antimateriereaktionen heraus zu holen ist.

Wenn das nichts mit dem Thema zu tun hat, dann weiss ich auch nicht. Die entsprechenden Angaben im Wikipediaartikel find ich äusserst widersprüchlich, aber vielleicht kann jemand diese Widersprüche aufklären.

Da du es anscheinend geausowenig kannst wie ich, würde ich mich an deiner Stelle mal aus der Diskussion raushalten, wenn du hier Nichts Konkretes beizutragen hast.
 

Ich

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ok, ich möchte das noch kurz aufarbeiten. War ja weg.
julian apostata schrieb:
Ich schrieb:
"v" ist eigentlich eine Rapidität, erst deren tanh ist die Geschwindigkeit.
Und eigentlich versteh ich diesen Satz da oben immer noch nicht. Vielleicht kann ihn ja mal jemand anders allgemein verständlich erklären.
Das heißt: wenn man das "v" in der klassischen Formel als Rapidität und nicht als Geschwindigkeit deutet, ist das schon die richtige relativistische Formel.
Und wenn du meinst, du hast eine einfachere Ableitung wie ich, welche ohne konstante Beschleunigung auskommt…

…na dann bitte, her damit!
Aus der Impulserhaltung folgt im Raketensystem (u ist die Ausstoßgeschwindigkeit, dm ein kleines bisschen ausgestoßener Treibstoff):
m*dv = u*dm
bzw.
dv = u*dm/m.
Das kann man, wenn man klassisch rechnet, einfach integrieren zu (m1,m2: Start-, Endmasse)
Deltav = u*ln(m1/m2).
Relativistisch geht das nicht, weil die dv ja im Raketensystem gegeben sind und das Deltav sich auf das ursprüngliche Ruhesystem bezieht. Statt die vielen klitzekleinen dvs einfach zu addieren (=integrieren), müsste man sie relativistisch addieren, was die Formel ziemlich kompliziert macht.
Der Ausweg ist die Rapidität. Deren Hauptmerkmal ist, dass man sie einfach addieren kann. Man braucht also nur den richtigen Ansatz für die Rapidität statt der Geschwindigkeit, dann könnte man den einfach integrieren.
Das Schöne ist nun, dass für infinitesimal kleine Geschwindigkeiten die Rapidität exakt gleich der Geschwindigkeit ist. Das heißt also dv = dr (r ist die Rapidität).
Der klassische Ansatz bleibt also unverändert (bis auf den getauschten Buchstaben)
dr = u*dm/m,
also
Deltar = u*ln(m1/m2)
und damit, wegen v=tanh(r),
Deltav = tanh(u*ln(m1/m2)),
mithin die exakte relativistische Formel ohne weitere Einschränkungen. Zumindest ich finde diese Herleitung einfacher, und man lernt auch noch einen sehr nützlichen Begriff kennen.

Handelt es sich hier um Druckfehler oder hab ich da was falsch verstanden?
Rate mal.
Ich geb dir einen Tipp:
Wikipedia schrieb:
...assuming no losses...
[...]
assuming no losses if not specified otherwise
Bei 2,3,4 ist es otherwise specified. Einmal werden nur die Pionen genutzt, ein anderes Mal werden Elektronen einfach geschluckt oder gestreut, statt alle nach hinten zu werfen. Du musst nur lesen.
 
Zuletzt bearbeitet:

julian apostata

Registriertes Mitglied
Bei 2,3,4 ist es otherwise specified. Einmal werden nur die Pionen genutzt, ein anderes Mal werden Elektronen einfach geschluckt oder gestreut, statt alle nach hinten zu werfen. Du musst nur lesen.

Die Elektronen stehen aber in Tabellenelement 1. Und da hat der Autor anscheinend den vollen spezifischen Impuls angegeben.

Ich verstehe das nun so, dass die perfekte Photonenrakete nur mit Elektronen und Antielektronen funktioniert.

Verschmilzt man nun Protonen miteinander so wandeln sich nur 56% davon in Energie um und es würde sich errechnen:

I=c*Wuzel(2*0,56-0,56²)~0,9*c

Angegeben sind in der Tabelle allerdings nur 0,6*c.

Kann also bei dieser Reaktion die 56% Treibstoffenergie nicht vollständig in spezifischen Impuls umgewandelt werden?

Hab ich jetzt den Autor richtig verstanden?
 

Ich

Registriertes Mitglied
Die Elektronen stehen aber in Tabellenelement 1. Und da hat der Autor anscheinend den vollen spezifischen Impuls angegeben.
Mann, lies doch bitte einfach.
In 1, 3 und 4 steht electron-positron annihilation. In 1 ist nix otherwise specified, also geht die ganze Energie in Schub über. In 3 und 4 ist genau das specified, was ich gesagt habe, was zu Verlusten im Schub führt.
Ich verstehe das nun so, dass die perfekte Photonenrakete nur mit Elektronen und Antielektronen funktioniert.
Die perfekte Photonenrakete funktioniert gar nicht. Wenn man sie aber annähme, z.B. mittels eines hundertprozentigen Gammaspiegels (wie bei Scheinwerfern), dann ist die sauberste Annihilationsreaktion nun mal die von Elektronen und Positronen, weil da genau zwei Elementarteilchen miteinander reagieren und genau zwei Photonen erzeugen, sonst nichts. Deswegen steht das wohl als "realistischer" Annihilationsmechanismus drin.
Verschmilzt man nun Protonen miteinander so wandeln sich nur 56% davon in Energie um
Mag sein. Bei solchen Reaktionen entsteht auch jede Menge ungeladener Dreck, den man nicht irgendwie verwerten kann. Unter der (explicitly specified, btw) Annahme, dass man nur mit den Pionen was anfangen kann, und der Rest einfach verpufft, kommt dann wohl das raus, was die schreiben (ich hab's nicht geprüft).
Kann also bei dieser Reaktion die 56% Treibstoffenergie nicht vollständig in spezifischen Impuls umgewandelt werden?
Hab ich jetzt den Autor richtig verstanden?
Sieht so aus.

Übrigens, kannst du die Ableitung über die Rapidität nachvollziehen? Dazu kam jetzt irgendwie nichts mehr.
 

julian apostata

Registriertes Mitglied
In 3 und 4 ist genau das specified, was ich gesagt habe, was zu Verlusten im Schub führt.

In Fall 3 werden also alle Gammaquanten vom Triebwerk absorbiert und in Fall 4 werden Einige davon wieder reflektiert, wenn ich es richtig verstanden habe.

http://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_rocket

Übrigens, kannst du die Ableitung über die Rapidität nachvollziehen? Dazu kam jetzt irgendwie nichts mehr.

Bis zur Ableitung der klassischen Raketenformel: Ja. Für die Rapidität muss ich noch ein wenig genauer hinschauen, wenn ich Zeit habe, leider muss ich gleich wieder weg.
 

Ich

Registriertes Mitglied
In Fall 3 werden also alle Gammaquanten vom Triebwerk absorbiert
Die Hälfte.
in Fall 4 werden Einige davon wieder reflektiert
Einige oder alle, und in irgendwelche Richtungen. Der Artikel lässt sich da nicht aus, man will wohl bloß demonstrieren, dass man den Wirkungsgrad durch Reflexion verbessern kann. Im Extremfall könnte man alle Photonen in die richtige Richtung schubsen und den Wirkungsgrad fast auf 1 treiben.
 

Tobias8000

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Antimaterie lässt sich nicht lagern bzw. aufbewahren, das sie bei Kontakt mit normaler Materie explodiert und Energie freigesetzt wird. Ausserdem woher soll man die Energie hernehmen, um die Antimaterie herzustellen? Die Energie auf der Erde (fossile Energieträger, Elektrizität, Uran 235, Helium-3-Isotopeetc.) wird sowiso immer knapper. Alleinen in 1 Gramm Antimaterie steckt die Energie der Hiroshima Bombe !

Vergesst mal diese Utopie. Aussserdem lässt sich damit nur die Lichtgeschwindigkeit annähern. Um Reisen zu anderen Sonnensystemen zu ermöglichen, müssen jedoch Technologien für mehrfache Überlichtgeschwindigkeit entwickelt werden. Dazu müssen die Theorien von Einstein für nichtig erklärt oder umgangen werden.
 

Bynaus

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Antimaterie lässt sich nicht lagern bzw. aufbewahren, das sie bei Kontakt mit normaler Materie explodiert und Energie freigesetzt wird.

Magnetische Flasche? Speicherring?

Ausserdem woher soll man die Energie hernehmen, um die Antimaterie herzustellen?

Das hingegen ist eine gute Frage. Antimaterieantriebe sind was für Zivilisationen, die kein Energieproblem mehr haben.

Die Energie auf der Erde (fossile Energieträger, Elektrizität, Uran 235, Helium-3-Isotopeetc.) wird sowiso immer knapper.

Nah, das würde ich nicht sagen. Die auf der Erde verfügbare Energie ist immer etwa gleich gross: Auf die Sonne oder die Geothermie haben wir keinen Einfluss und das Uran können wir nur so langsam verbrauchen, dass es im Rahmen menschlicher Geschichte als erneuerbar gelten muss. Wir müssen bloss die richtigen Maschinen bauen, um die allseits verfügbare Energie zu nutzen.

Aussserdem lässt sich damit nur die Lichtgeschwindigkeit annähern.

Jep, wie mit allem anderen Methoden auch.

Um Reisen zu anderen Sonnensystemen zu ermöglichen, müssen jedoch Technologien für mehrfache Überlichtgeschwindigkeit entwickelt werden.

Nein, warum? Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit erlauben Flüge innerhalb von Jahrzehnten zu den nächsten Sternen. Das ist, im Rahmen des Denkbaren, durchaus realistisch. Ausserdem, bei sehr hohen Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit ist die Zeitdilatation an Bord des Raumschiffs so gross, dass subjektiv eine viel kürzere Zeit vergeht. Es ist z.b. möglich, subjektiv gesehen in wenigen Tagen nach Alpha Centauri zu fliegen. Bloss wird man dann vor Ort feststellen, dass in der Zwischenzeit auf der Erde ein klein wenig mehr als 4.3 Jahre vergangen sind.

Dazu müssen die Theorien von Einstein für nichtig erklärt oder umgangen werden.

Soso. :) Nun, die Natur kümmert sich nicht darum, was wir für nichtig erklären oder was wir umgehen wollen. Jegliche Theorie ist stets eine mögliche Beschreibung der tatsächlichen Welt. Zumindest bisher macht es den Anschein, dass Einsteins Relativitätstheorien eine überaus gute Beschreibung der Realität sind. Was nicht heisst, dass sie vollständig sind (ganz abgesehen davon, dass die Allgemeine Relativitätstheorie mit ihren Wurmlöchern und Warpfeldgeometrien selbst einige Schlupflöcher offen lässt).

PS: Herzlich willkommen im Forum! :)
 

mac

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Hallo Bynaus,

Magnetische Flasche? Speicherring?
ich versuche gerade mir vorzustellen, wie eine magnetische Flasche für einige tausend Tonnen ionisierten Antiwasserstoff aussehen müßte, und wie man einige Tonnen Positronen von ihm fern hält und wenn das nicht geht, wie man ein solches Monstrum elektrisch isoliert

Und wenn es mit molekularem Antiwasserstoff geht, wieviel Tesla man braucht, um ihn, auf den absoluten 0-Punkt gekühlt, an Beschleunigungen teilnehmen zu lassen. Geht das überhaupt? Den Kernspin damit auszurichten heißt ja nicht, daß man ihn damit auch beschleunigen kann.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Bynaus

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Wer sagt, dass wir eine einzige grosse magnetische Flasche brauchen? Wer sagt, dass wir Antiwasserstoff speichern, und nicht z.B. Positronen (die wohl wesentlich leicher zu speichern wären)?

Worauf ich hinaus wollte: Der Umstand alleine, dass Antimaterie mit Materie reagiert, muss kein Grund sein, den Antimaterieantrieb grundsätzlich aufzugeben, wenn zumindest Methoden denkbar sind, diesen Kontakt zu verhindern.

http://www.centauri-dreams.org/?p=17111 (siehe auch verschiedene Links in den Kommentaren)
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

Wer sagt, dass wir eine einzige grosse magnetische Flasche brauchen?
mehr und kleinere Flaschen vergrößern das Problem, denn dadurch wird das Verhältnis Nutzmasse zu Strukturmasse schlechter.

Wer sagt, dass wir Antiwasserstoff speichern, und nicht z.B. Positronen (die wohl wesentlich leicher zu speichern wären)?
dadurch vergrößert sich das Problem mit der elektrischen Isolation um einen Faktor von gut 1836



Worauf ich hinaus wollte: Der Umstand alleine, dass Antimaterie mit Materie reagiert, muss kein Grund sein, den Antimaterieantrieb grundsätzlich aufzugeben, wenn zumindest Methoden denkbar sind, diesen Kontakt zu verhindern.
Ja, wenn! Die hab' ich ja gerade versucht mir vorzustellen.

Herzliche Grüße

MAC

PS: Es geht mir ja dabei nicht um die wenigen Attogramm, die in einer Struktur gespeichert werden, die vielleicht, eines sehr fernen Tages nur noch um 18 bis 22 Größenordnungen schwerer ist. Es geht darum, daß eine Speicherstruktur die so viel schwerer ist als ihre Nutzlast, alle Vorteile von Antimaterie als Energiespeicher für Raumschiffe zu Nichte macht. Und es tut mir ja auch selber weh, daß ich hier den Ingenieur so sehr raus hängen lassen muß.
 
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