MarsOne/"MerkurOne": Langfristige Evakuierung der Erde

[Bynaus]

Für einige Prozent der Lichtgeschwindigkeit bräuchte man wohl noch eine zusätzliche Beschleunigung, etwa durch einen erdbasierten Laser, oder einen nuklear-elektrischen Antrieb. In diesem Centauri-Dreams Artikel sind es nach dem Sundiver ca. 400 km/s, oder 0.12% c.

Was könnte man mit einem nuklear-elektrischen Antrieb erreichen? Einige Ionentriebwerke haben 100 km/s Ausströmgeschwindigkeit. Wenn wir unsere Treibstofffraktion auf 90% setzen, können wir damit - gemäss der Raketengleichung - eine Geschwindigkeit von 100 km/s x ln(100%/10%) = 230 km/s. Auch bei 99% kommt man nur auf gut doppelt so viel. Das ist sogar schlechter als was sich mit dem Sonnensegel rausholen lässt.

Nukleare Pulsantriebe können jedoch effektive Ausströmgeschwindigkeiten von 1000 km/s erreichen. Entsprechend kommt man mit Nutzlastfraktionen von ~10% auf einige Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

 

[Bynaus]

Wer gerne - aus aktuellem Anlass (Start von Bepi Colombo) - über Merkur-Kolonien diskutieren möchte, kann das jetzt auch hier tun...

https://www.final-frontier.ch/das-ist-der-beste-ort-fuer-eine-siedlung-auf-dem-merkur

 

[JensU]

Aber wenn wir müssten, könnten wir das.

Ich sehe einen extremen Leidensdruck als Schlüsselelement bzw. Motivation für eine langfristige Evakuierung von der Erde.
Wenn die sogenannten Experten Stützmasse in einer Rakete mitschleppen und beschleunigen wollen, sollten sie bei der riesigen Rakentenmasse jetzt mit
dem Bau beginnen um in ca. 70 Jahren zu starten.

Aktuell geht es aber allen gut und daher keine Motivation etwas zu bauen und zu finanzieren.
Das Problem ist die Denkweise der Menschheit.

Gruß,
Jens

 

[Aries]

Wenn die Sonne zu heiß wird, sollte man die Erde nicht aufgeben, sondern ihre Umlaufbahn nach außen verschieben, indem man Asteroiden so ablenkt, dass sie wiederum die Erde etwas ablenken. So einen guten Planeten wie die Erde finden wir kein zweites Mal.

 

[Herr Senf]

Das kostet alles knappe Ressourcen, einfacher wäre es die Keplerschen Gesetze per Mehrheitsbeschluß zu ändern.
Oder mit unserem inzwischen verdreckten Ozeanwasser die Sonne direkt abzukühlen, wenigstens Recycling.

 

[Bynaus]

Wenn die Sonne zu heiß wird, sollte man die Erde nicht aufgeben, sondern ihre Umlaufbahn nach außen verschieben, indem man Asteroiden so ablenkt, dass sie wiederum die Erde etwas ablenken. So einen guten Planeten wie die Erde finden wir kein zweites Mal.

Das ist leichter gesagt als getan. Ich meine damit nicht einmal die Ablenkung selbst, sondern die Folgen davon. Das innere Sonnensystem ist nur marginal stabil. Ein langsames "herauswandern" der Erde könnte z.B. dazu führen, dass sie irgendwo in eine Resonanz mit der Venus landet und so die Bahnen beider Planeten destabilisiert werden. Früher oder später käme sie sicher auch dem Mars in die Quere, und schliesslich dem Asteroidengürtel.

Zudem "altert" die Erde auch. Die innere Wärme wird zunehmend ans All abgegeben, der Motor der Plattentektonik wird irgendwann ins Stocken kommen, ganz egal, wo im Sonnensystem sich die Erde gerade befindet.

Alles hat ein Ende, auch die Zeit der lebensfreundlichen Erde. Ich glaube nicht, dass die Menschheit von der expandierenden Sonne zerstört wird - entweder gibt es uns dann längst nicht mehr, oder wir haben andere Planeten (auch jenseits des Sonnensystems) gefunden und besiedelt.

 

[Aries]

Das ist leichter gesagt als getan. Ich meine damit nicht einmal die Ablenkung selbst, sondern die Folgen davon. Das innere Sonnensystem ist nur marginal stabil. Ein langsames "herauswandern" der Erde könnte z.B. dazu führen, dass sie irgendwo in eine Resonanz mit der Venus landet und so die Bahnen beider Planeten destabilisiert werden. Früher oder später käme sie sicher auch dem Mars in die Quere, und schliesslich dem Asteroidengürtel.

Eine Aufblähung der Sonne an sich führt aber schon zu einem leichten Herauswandern der Umlaufbahnen der Planeten, verhältnismäßig umso stärker je näher der Planet der Sonne ist. Vielleicht muss man da sogar eingreifen, damit das System stabil bleibt.

Zudem "altert" die Erde auch. Die innere Wärme wird zunehmend ans All abgegeben, der Motor der Plattentektonik wird irgendwann ins Stocken kommen, ganz egal, wo im Sonnensystem sich die Erde gerade befindet.

Wenn man so eine verschlechterte Erde aber mit dem Mars oder Proxima b vergleicht, kommt sie mir immernoch besser vor.

Der bemannten Raumfahrt sollte auf jeden Fall nachgegangen werden, aber ich zweifle daran, ob sie je massentauglich wird. Man kann vielleicht kleinere Gruppen von Menschen zu Exoplaneten schicken, und diese sich dort fleißig vermehren lassen, aber für den Großteil der irdischen Bevölkerung sehe ich das eher nicht als Lösung. Zumindest sollte man die Umlaufbahnen der Erde und ihrer Nachbarplaneten solange manipulieren wie dadurch noch erträgliche Bedingungen sichergestellt werden können.

 

[astrofreund]

Wieso führt ein Aufblähen der Sonne zu einer veränderten Erdbahn?
Ist es nicht der Massenverlust der Sonne in den nächsten 1 bis 2 Milliarden Jahren (dann etwa soll die Sonne zum Roten Riesen werden), der die Anziehungskraft auf die Planeten verringert? Ich vermute, eher dadurch verändern sich deren Bahnparameter. Ob dann stabil oder nicht kann heute noch keiner sagen. Mir (durch Vortrag) bekannte Berechnungen haben ca. 3 bis 5 Millionen Jahre in die Zukunft im Blickfeld und da ist lt. diesen Berechnungen alles stabil. Ein Zeitraum, der ausreicht, um diesen einmaligen Planeten an die Wand zu fahren oder doch alles vernünftiger zu organisieren und diese Apocalypse zu verhindern. Darauf sollte die belebte Materie dieses Planeten ihre Aufmerksamkeit richten, statt hunderte Milliarden für Aufrüstung und Kriege auszugeben. Friedliche Raumfahrt, Grundlagenforschung aller Art für friedliche Zwecke und Beseitigung von Hunger und Elend wären da ebenfalls sinnvolle Schritte.

 

[ralfkannenberg]

Wieso führt ein Aufblähen der Sonne zu einer veränderten Erdbahn?

Hallo astrofreund,

dazu gab es meiner Erinnerung nach mal eine Publikation. "meiner Erinnerung nach" ist natürlich zu wenig - vielleicht finde ich den Link, dann werde ich ihn hineinstellen.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Aries]

Wieso führt ein Aufblähen der Sonne zu einer veränderten Erdbahn?

Wenn die gesamte Sonnenmasse an einem einzigen Punkt wäre, dann würde die gesamte Anziehungskraft zu diesem Punkt hin wirken. Umso mehr die Sonne hingegen aufgebläht ist, desto weniger einheitlich wirkt die Anziehungskraft in eine Richtung. Nehmen wir mal an die Sonne wäre "rechts" von der Erde, dann würde bei einer aufgeblähten Sonne ein Teil der Anziehungskraft auch nach "rechts-vorne", "rechts-hinten", "rechts-oben" und "rechts-unten" gehen. Dadurch schwächt sich der Effekt insgesamt ab. Je mehr sich der Raumwinkel, den die Sonne am Himmel einnimmt, in aboluten Zahlen ändert, desto mehr vergrößert sich die Umlaufbahn, also beim Merkur wesentlich mehr als beim Neptun.

 

[ralfkannenberg]

vielleicht finde ich den Link, dann werde ich ihn hineinstellen.

Hallo zusammen,

da wäre mal ein Anfang: Sonne wird Erde schlucken

Einige Ausschnitte:

„Wir hatten ursprünglich kalkuliert, dass die Sonne bei ihrer Ausdehnung Masse in Form eines starken Winds verlieren wird, der sehr viel stärker ist als der heutige Sonnenwind”, erklärt Smith. „Das würde dann die Anziehungskraft der Sonne auf die Erde reduzieren und es dem Erdorbit ermöglichen, sich nach außen zu bewegen.“

„Wenn das der einzige Effekt wäre, würde die Erde ihrer endgültigen Zerstörung entgehen“, so Smith. „Aber die äußere Atmosphäre der Sonne erstreckt sich weit über deren Oberfläche hinaus und es zeigt sich, dass die Erde innerhalb dieser dünnen äußeren Schichten kreisen würde.“ Die Zugkraft dieses Gases reicht trotz dessen geringer Dichte aus, um die Erde nach innen driften zu lassen. Dort wird sie letztlich von der Sonne eingefangen und verdampft.

Freundliche Grüsse, Ralf

 

[Bynaus]

Es ist nur der Massenverlust (via stärkerem Sonnenwind) der alternden Sonne, der die Bahnen nach aussen wandern lässt. Die Grösse der Sonne spielt dafür keine Rolle (höchstens bei Gezeiteneffekten, aber die sind in diesem Kontex egal), man muss sich auch bewusst sein dass der aufgeblähte Teil der Sonne nur einen winzigen Bruchteil ihrer Masse enthält. Tatsächlich ist ein Roter Riese viel stärker zu seinem Zentrum hin kompaktiert als die Sonne! Der Wandereffekt durch Massenverlust dürfte aber für alle Planeten ähnlich sein, in dem Sinn dass das einzige, was sich in der Keplergleichung ändert, der Term M für die Masse der Sonne ist.

Langfristig sind grosse rotierende Habitate im freien Raum sehr viel attraktivere Wohnsitze für Menschen als die Erde. Sie haben frei wählbare Gravitation, kontrollierte Umweltbedingungen, einfachen Zugang zu Ressourcen und Energie, und sie sind mobil. Man kann sie nach Bedarf nach aussen im Sonnensystem bewegen - oder gleich zu einem anderen Stern schicken.

 

[Bynaus]

Wenn die gesamte Sonnenmasse an einem einzigen Punkt wäre, dann würde die gesamte Anziehungskraft zu diesem Punkt hin wirken. Umso mehr die Sonne hingegen aufgebläht ist, desto weniger einheitlich wirkt die Anziehungskraft in eine Richtung. Nehmen wir mal an die Sonne wäre "rechts" von der Erde, dann würde bei einer aufgeblähten Sonne ein Teil der Anziehungskraft auch nach "rechts-vorne", "rechts-hinten", "rechts-oben" und "rechts-unten" gehen. Dadurch schwächt sich der Effekt insgesamt ab. Je mehr sich der Raumwinkel, den die Sonne am Himmel einnimmt, in aboluten Zahlen ändert, desto mehr vergrößert sich die Umlaufbahn, also beim Merkur wesentlich mehr als beim Neptun.

Die Summe der Vektorlängen ändert sich nicht, und damit auch die Wirkung auf die Erdbahn. Bzw, die Summe nimmt ab, und darauf reagiert die Erde, nicht auf den Raumwinkel, den die Vektoren öffnen. Dazu kommt, wie gesagt, sass bei einem Roten Riesen der Vektor, der zum Kern zeigt, einen grösseren Anteil an der Sunme hat wie bei der Sonne!

 

[Aries]

Die Summe der Vektorlängen ändert sich nicht, und damit auch die Wirkung auf die Erdbahn. Bzw, die Summe nimmt ab, und darauf reagiert die Erde, nicht auf den Raumwinkel, den die Vektoren öffnen.

Wenn die Sonne sich ausdehnt, wird mit der Entfernung der Sonnenpartikel von der Achse Erdmittelpunkt-Sonnenmittelpunkt, auch die Entfernung dieser Teilchen von der Erde zunehmen. Hinzu kommt, dass sie nicht mehr alle in dieselbe Richtung hin anziehen werden, was die Gesamtwirkung abschwächt. Auf der anderen Seite wird sich die Anziehungskraft durch die Aufblähung direkt in Richtung Erde stärker erhöhen als sie durch die Aufblähung in die genau entgegengesetzten Richtung abnehmen wird. Es ist sehr kompliziert, vielleicht gleichen sich die Effekte bei einer kugelförmigen Verformung genau aus. Ich weiß es nicht.

 

[ralfkannenberg]

vielleicht gleichen sich die Effekte bei einer kugelförmigen Verformung genau aus. Ich weiß es nicht.

Hallo Aries,

bei einer kugelförmigen Verteilung darfst Du das Birkhoff-Theorem anwenden und somit die Masse im Schwerpunkt konzentriert annehmen.

Ich habe nicht überprüft, ob das auch für Probe-Massen innerhalb der Zentralmasse gültig ist, also beispielsweise einer Erde innerhalb der Sonnenoberfläche, aber das ist m.E. auch gar nicht nötig, weil Du schwerkraftmässig die äusseren Schichten der Sonne vernachlässigen darfst. Oder wenn Du es genau wissen möchtest spaltest Du die Sonne in zwei Bereiche auf, einen Bereich innerhalb der Erdbahn und einen Bereich ausserhalb der Erdbahn.

Der andere Effekt ist dann derjenige der "Reibung", weil sich die Erde durch die äusseren Sonnenschichten bewegen wird und deswegen gebremst wird. Das hat aber nichts mit der Schwerkraft der Partikel in den äusseren Sonnenschichten zu tun: wenn Du durch Wasser oder durch Honig schwimmst, so kommst Du im Honig langsamer voran. Aber nicht deswegen, weil der Honig auf Dich irgendwie mehr Schwerkraft ausüben würde, sondern wegen dessen Zähigkeit.


Freundliche Grüsse, Ralf

 

[astrofreund]

Hallo Ralf,

Danke für den Link und der letzte Textteil:
"Das könnte bereits ausreichen, um das Leben um fünf Milliarden Jahre länger zu erhalten und möglicherweise sogar die Phase des Roten Riesen zu überstehen. „Es klingt wie Science Fiction“, so Smith. „Aber es scheint, dass wir den Energiebedarf für so etwas gerade decken können und die Technologie in den nächsten Jahrhunderten entwickelt werden könnte.“ Eine realistischere Lösung wäre demgegenüber vermutlich, bis zu diesem Zeitpunkt andere Planeten in sicherer Entfernung zu kolonialisieren…"
gefällt mir am besten. Ich frage mich dennoch, was nützt es 5 Mrd. Jahre den Roten Riesen zu überleben, wenn er dann schon 2 oder 3 Mrd. Jahre ein kalter Weißer Zwerg ist. Aber die Frage erübrigt sich, wenn andere bewohnbare Planeten gefunden würden oder noch besser, wenn die "grosse rotierende Habitate im freien Raum" kommen. Dafür hat die Zivilisation viele Millionen Jahre Zeit und wenn das nichts würde, was kann dann überhaupt werden? Letztendlich steht bei Zeiträumen von Mrd. Jahren auch die Frage im Raum: Wie lange kann eine Zivilisation überhaupt existieren - schaffen wir es überhaupt bis zum Roten Riesen oder dessen Beginn in einer Mrd. Jahre?

 

[Bynaus]

Wenn die Sonne sich ausdehnt, wird mit der Entfernung der Sonnenpartikel von der Achse Erdmittelpunkt-Sonnenmittelpunkt, auch die Entfernung dieser Teilchen von der Erde zunehmen. Hinzu kommt, dass sie nicht mehr alle in dieselbe Richtung hin anziehen werden, was die Gesamtwirkung abschwächt. Auf der anderen Seite wird sich die Anziehungskraft durch die Aufblähung direkt in Richtung Erde stärker erhöhen als sie durch die Aufblähung in die genau entgegengesetzten Richtung abnehmen wird. Es ist sehr kompliziert, vielleicht gleichen sich die Effekte bei einer kugelförmigen Verformung genau aus. Ich weiß es nicht.

Wenn dem so wäre (dass es auf die Massenverteilung ankommt) dann müsste in der Formel der gravitativen Anziehung eben ein Term drin sein, der die Massenverteilung innerhalb der gravitierenden Körper (oder deren Grösse) berücksichtigt. Das gibt es aber nicht und ist auch nicht nötig. Die Anziehung, die die Erde von der Sonne erfährt, ist immer gleich, unabhängig von ihrer Grösse. Die könnte instantan in ein schwarzes Loch kollabieren und ihre Anziehungskraft auf die Erde würde sich nicht ändern.

 

[Bynaus]

Hallo Ralf,

Danke für den Link und der letzte Textteil:
"Das könnte bereits ausreichen, um das Leben um fünf Milliarden Jahre länger zu erhalten und möglicherweise sogar die Phase des Roten Riesen zu überstehen. „Es klingt wie Science Fiction“, so Smith. „Aber es scheint, dass wir den Energiebedarf für so etwas gerade decken können und die Technologie in den nächsten Jahrhunderten entwickelt werden könnte.“ Eine realistischere Lösung wäre demgegenüber vermutlich, bis zu diesem Zeitpunkt andere Planeten in sicherer Entfernung zu kolonialisieren…"
gefällt mir am besten. Ich frage mich dennoch, was nützt es 5 Mrd. Jahre den Roten Riesen zu überleben, wenn er dann schon 2 oder 3 Mrd. Jahre ein kalter Weißer Zwerg ist. Aber die Frage erübrigt sich, wenn andere bewohnbare Planeten gefunden würden oder noch besser, wenn die "grosse rotierende Habitate im freien Raum" kommen. Dafür hat die Zivilisation viele Millionen Jahre Zeit und wenn das nichts würde, was kann dann überhaupt werden? Letztendlich steht bei Zeiträumen von Mrd. Jahren auch die Frage im Raum: Wie lange kann eine Zivilisation überhaupt existieren - schaffen wir es überhaupt bis zum Roten Riesen oder dessen Beginn in einer Mrd. Jahre?

Die erste Rote-Riesen-Phase kommt erst in ca. 7 Milliarden Jahren. In 1 Milliarde Jahre ist die Sonne immer noch ein Hauptreihenstern, etwas kühler, etwas grösser und etwas heller als heute. Der Weisse Zwerg steht am Endpunkt der Entwicklung, in ca. 7.7 Milliarden Jahren.

Siehe etwa: http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Lectures/vistas97.html

 

[astrofreund]

Die erste Rote-Riesen-Phase kommt erst in ca. 7 Milliarden Jahren. In 1 Milliarde Jahre ist die Sonne immer noch ein Hauptreihenstern, etwas kühler, etwas grösser und etwas heller als heute. Der Weisse Zwerg steht am Endpunkt der Entwicklung, in ca. 7.7 Milliarden Jahren.

Siehe etwa: http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Lectures/vistas97.html

Sehr interessant - so genaue Rechnungen kannte ich bisher nicht. Am Ende hat die Sonne fast die Hälfte ihrer Masse verloren und die Erde bewegt sich fast in doppelter Entfernung von der Sonne wie heute. Nur ohne "Rettungsboote" (wenn ich richtig verstanden habe) wird sie die 2.Pulsphase der Sonne nicht überleben und wenn nach 7,7 Milliarden Jahren alles vorbei ist, die Erde in "sicherer" Entfernung kreist, dann bekommt sie zu wenig Energie vom Weissen Zwerg, um davon "leben" zu können. Na gut, ist noch genug Zeit - auch für meine Nachfahren - nach neuen Energiequellen, neuen bewohnbaren Planeten zu suchen und umzusiedeln - und wenn es die Habitate sind.

 

[mac]

Hallo Ralf,

Ich habe nicht überprüft, ob das auch für Probe-Massen innerhalb der Zentralmasse gültig ist

Das hatte Sir Isaak Newton freundlicherweise schon mal 'überprüft'.

hier
Im Innern einer elliptischen oder kugelsymmetrischen homogenen Massenverteilung, z. B. einer Hohlkugel, ist die von dieser Masse ausgehende Gravitationskraft null. Daraus folgt, dass in einem beliebigen Abstand
r vom Mittelpunkt einer kugelsymmetrischen Massenverteilung die Gravitationskraft genau von dem Anteil der Gesamtmasse erzeugt wird, der innerhalb einer Kugel mit dem Radius
r liegt.

Herzliche Grüße

MAC