Antimaterieantrieb

Gemini

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Für einen Antimaterieantrieb gibt es ja heute schon theoretische Modelle.
Warum wurde diese noch nicht in die Wirklichkeit umgesetzt? :confused:

Ich meine, es reicht schon eine geringe Menge an Antimaterie um ein kleines Raumschiff, sagen wir bis zum Mars zu bringen. Rein technisch ist es außerdem heute schon möglich Antimaterie herzustellen (CERN). Und die theoretischen Modelle funktionieren einwandfrei in den Computersimulationen.

Warum also haben wir uns diese Technologie noch nicht zu Nutze gemacht? Ist den Raumfahrtbehörden das Risiko eines Unfalls, der mit Sicherheit einen Totalschaden auslösen würde, einfach zu groß? Oder gibts andere Gründe für diese Nicht-Nutzung heutzutage?
 

Martin

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Im CERN werden Antimaterie - Atome (Anti-Wasserstoff) wirklich einzeln hergestellt, Das sind so winzige Mengen, das man damit wahrscheinlich nichtmal eine Kaffeemaschine betreiben kann. Und die Energie, die man reinstecken muß ist unvergleichlich höher. Ich habe zwar keine konkrete Zahl, darum bitte ich um Korrektur, aber für eine Kleinstadt würde die Energie wohl reichen, die man zur Herstellung der paar Atömchen Antimaterie benötigt.

Martin
 

Gemini

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Hi Martin! :)

Na gut, du hast recht: es gibt einfach nicht genügend Antimaterie.
Aber man müsste ja nicht gleich bis zum Mars fliegen, das ist, zugegeben, ein bisschen Zukunftsmusik. Eine kleine Sonde zum Mond, die auch schon mit winzigsten Mengen Antimaterie funktioniert, wäre aber schon denkbar. Ich finde, man sollte diese Technologie wenigstens in Ansätzen versuchen zu erforschen, weil sie ziemlich viel Potenzial hat. Ich meine, 1 Gramm Antimaterie setzt die gleiche Energie frei wie 23 Spaceshuttle-Tankfüllungen. Das ist schon eine ganze Menge!
Was aber dagegen spricht sind eben Kosten und Ernergieaufwand, die einfach keiner auf sich nehmen will. (Warum nur? :( )
 

Martin

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Gemini schrieb:
Was aber dagegen spricht sind eben Kosten und Ernergieaufwand, die einfach keiner auf sich nehmen will. (Warum nur? :( )

Hallo,

das warum ist ziemlich einfach: weil man mit der gleichen Energie, die man braucht, um das 1 g Antimaterie herzustellen, weit mehr als 23 Shuttle - Tanks füllen kann, Antimaterie ist energetisch eine Verlustrechnung. Es gibt Antriebsformen, die haben da mehr potential, Ionentriebwerk, Kernspaltung, Kernfusion (vielleicht erleben wir das als Rentner noch), Sonnensegel usw..

Martin
 

Gemini

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Martin schrieb:
Es gibt Antriebsformen, die haben da mehr potential, Ionentriebwerk, Kernspaltung, Kernfusion (vielleicht erleben wir das als Rentner noch), Sonnensegel usw..
Weil du sagst Kernfusion: Gibt es eigentlich schon Pläne, mal eine Sonde mit diesem Antrieb hochzuschicken? Ich meine, in näherer Zukunft, nicht erst wenn wir Rentner sind. :)
 

Martin

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Konkrete Pläne sicherlich nicht, aber in Schuladen lieht da sicherlich was rum. Aber zuerst sollten wir mal ITER in Frankreich zum laufen bringen. In den 50ern gabs mal ziemlich konkrete Okäne für ein Raumschiff, das durch die Explosion von Kernwaffen angetrieben werden sollte, aber aus verschiedenen Gründen wurde das Projekt dann gestoppt.

Martin
 

Gemini

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Martin schrieb:
In den 50ern gabs mal ziemlich konkrete Okäne für ein Raumschiff, das durch die Explosion von Kernwaffen angetrieben werden sollte, aber aus verschiedenen Gründen wurde das Projekt dann gestoppt.
Darüber habe ich mal was gelesen.
Das war ein Projekt der Amerikaner, das "Orion" hieß. Die wollten da mit Hilfe der Druckwelle einer Explosion von einer Atombombe ein Raumschiff antreiben. Leider wäre das einfach zu gefährlich gewesen für die Astronauten, deswegen wurde das Projekt auch gekippt. Trotzdem hat die NASA 2003 ein Projekt namens "Prometheus" für 2011 angekündigt, dass genau diese Technik nutzen soll.
Leider weiß ich nicht ob diese Pläne noch stehen oder mitlerweile auch gekippt wurden. Würde mich aber mal interessieren.
 

Martin

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Hallo,

Orion wurde nicht nur aus den Gründen der Gefährlichkeit gekippt, auch das Militär war dagegen, die wollte die Nuklearresourcen nicht für Raumfahrtprojekte verschwendet sehen, die hatten "besseres" damit vor. Ich weiß nicht, ob Prometheus diese Prinzip nutzen soll, es gibt auch andere Möglichkeiten, mit Kernspaltung Raumschiffe anzutreiben. Ein Projekt wie Orion würde glaube ich auch gegen den Atomwaffensperrvertrag verstoßen, der u. A. besagt, daß keine Kernwaffen im All stationiert werden dürfen.
Das könnte auch für einen sehr hypothetischen Antimaterieantrieb zum Problem werden.

Martin
 

Gemini

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Ja, der Atomwaffensperrvertrag würde das verbieten. Aber ich dachte, dass die USA, der ich Projekte mit Atomwaffen am ehesten zutraue, diesen Vertrag gar nich unterschrieben hat. Dann wären sie in der Lage so einen Antrieb zu nutzen.
Aber warum würde ein Antimaterieantrieb auch unter diesen Vertrag fallen? Beim Zusammenstoß von Materie und Antimaterie entsteht, zumindest nach meinem Wissen, keine radioaktive Strahlung. :rolleyes:
 

stealthfish

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Martin schrieb:
Im CERN werden Antimaterie - Atome (Anti-Wasserstoff) wirklich einzeln hergestellt, Das sind so winzige Mengen, das man damit wahrscheinlich nichtmal eine Kaffeemaschine betreiben kann. Und die Energie, die man reinstecken muß ist unvergleichlich höher. Ich habe zwar keine konkrete Zahl, darum bitte ich um Korrektur, aber für eine Kleinstadt würde die Energie wohl reichen, die man zur Herstellung der paar Atömchen Antimaterie benötigt.

Martin

falsch soweit ich weiss, haben wir nichtmal genug davon um nen streichholz anzuzünden

aber ne andere frage dazu

wie lagert man antimaterie?

ich meine es muss ja nen tank geben von dem aus das ganze in den reaktor kommt

kann mir da nur vorstellen, dass man einen luftleeren raum und ein magnetfeld hat indem die antimaterie ist
nur dumm das es noch kein wirklich stabiles magnetfeld gibt --- sonst gäbe es schon fusionskraftwerke
 

Gemini

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falsch soweit ich weiss, haben wir nichtmal genug davon um nen streichholz anzuzünden

aber ne andere frage dazu

wie lagert man antimaterie?

ich meine es muss ja nen tank geben von dem aus das ganze in den reaktor kommt

kann mir da nur vorstellen, dass man einen luftleeren raum und ein magnetfeld hat indem die antimaterie ist
nur dumm das es noch kein wirklich stabiles magnetfeld gibt --- sonst gäbe es schon fusionskraftwerke
Ich weiß zwar nicht ob wir genügend Antimaterie haben um ein Streicholz anzuzünden, aber eines kann ich mit Sicherheit sagen: Man kann Antimaterie speichern. Das wurde sogar schon gemacht.

Man braucht dazu einen sogenannten "Penning Trap". Das funktioniert so ähnlich, wie es schon vermutet wurde: Eine Ringelektrode erzeugt ein Magnetfeld in einem Vakuum. Wenn dann die Antimaterie, die gerade frisch hergestellt wurde dort rein geleitet wird, bleibt sie dort in der Schwebe hängen. So einen Apperat könnte man sich dann auch in einem Antrieb vorstellen.
Aber das ist eher nicht für eine dauerhafte Lagerung geeignet. Dazu müsste man die Antimaterie auf wenige Grad über den absoluten Nullpunkt abkühlen. Dann wären die Teilchen nicht mehr reaktionsfähig, weil zu träge.
 

stealthfish

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aha
naja interessant ist das schon
kann mir gut vorstellen, dass in 100 bis 200 eine möglichkeit der herstellung gefunden ist

aber eine sache w+rde mich noch interessieren

antimaterie ist ja das gegenteil von materie (auf der atomschale sind positive teilchen und im kern negative)
bringt man antimaterie mit materie zur reaktion vernichtet man die teilchen und wandelt sie in energie um

so weit so gut

aber des ganze wiederspricht doch dem energieerhaltungssatz:

"energie kann weder hergestellt noch verbraucht werden, energie wird stets von einer energieform in eine andere umgewandelt"

mir ist zwar klar, dass derartiges im universum von statten geht, aber verstehen tu ich des noch net so da ja das oben genannte phsyikalische gesetz damit ausgehebelt ist
 

Sky Darmos

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E=mc^2

stealthfish schrieb:
"energie kann weder hergestellt noch verbraucht werden, energie wird stets von einer energieform in eine andere umgewandelt"

mir ist zwar klar, dass derartiges im universum von statten geht, aber verstehen tu ich des noch net so da ja das oben genannte phsyikalische gesetz damit ausgehebelt ist

Das erklärt sich dadurch dass Masse und Energie ineinander umwandelbar sind. Wenn du Masse in Energie umrechnest (nach E=mc^2), so siehst du dass die Gesamtenergie erhalten bleibt.
 

weird_Prometheus

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Aber warum würde ein Antimaterieantrieb auch unter diesen Vertrag fallen? Beim Zusammenstoß von Materie und Antimaterie entsteht, zumindest nach meinem Wissen, keine radioaktive Strahlung.

Wenn Materie und Antimaterie sich "vernichten" (also dass, was eigentlich hätte beim Urknall passieren sollen...), wandelt sich die Masse der beiden Reaktionspartner in reine Energie um.
Das Problem ist, dass es nicht einfach nur z.B. thermische Energie ist, sondern Gamma-Strahlung. Also die gefährlichste (am schwersten zu handhaben) Radioaktive Strahlung, die du finden kannst.

Und noch eins, Raumfahrt ist Wirtschaft.
Im Endeffekt ist alles auf wirtschaftliche Interessen zurückzuführen. (Vorsprung durch Fortschritt)
Und wenn sich ein Antimaterieantrieb nicht lohnt (was es nunmal nicht tut (siehe Energievergleich von Martin)), dann wird er auch nicht entwickelt. ...Außer es wird eine möglichkeit gefunden, preiswerter Antimaterie (und alles, was damit zusammenhängt) herzustellen, als andere Antriebsarten.
Aber falls wir einmal den Stellerator zum stehen bekommen (langzeit Kernfusion), könnten wir Energie im Übermaß haben, sodass die Frage der Wirtschaftlichkeit verschwindet.

...Aber da es ja bei Antimaterie auch um wichtige Waffenkonzepte geht, bin ich mir sicher, dass da die Ami's schon noch eine geniale Lösung finden... ;)
 

Martin

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Also so exotisch is Antimaterie ersmal gar nicht, so werden Positronen (das Antiteilchen von Elektronen) auch bei bestimmten rdioaktiven Zerfällen erzeugt, z.B. zerfällt Natrium 21 unter Abgabe eines Positrons. Trifft dieses auf ein Elektron, vernichten sich Beide unter der Bildung von zwei Gammaquanten. Nur im Komplettzustand, also Atome, gibt es sie in der Natur nicht.

Ich glaube nicht, daß das Militär in irgendeiner Form an Antimaterie interessiert ist, es gibt Kernwaffen im Bereich von 20t TNT Sprengkraft bis 100 Mio t TNT Sprengkraft. Für kleiner Waffen kommt man mit natürlichen Sprengstoffen hin, fü größere gibt es keine Verwendung. Die Sowjets haben ihre 100MT Waffe auch deashalb ad acta gelegt, weil kein entsprechendes Ziel da war.
Warum soll man also Antimateriewaffen bauen, mal abgesehen von den schon durchgesprochenen praktischen Problem. Die haben keinen Sinn (also noch weniger als existierende Atomwaffen).

Gammastrahlung als die gefährlichste Art radioaktiver Strahlung zu bezeichnen, ist nicht ganz richtig. Von den 3 üblichen in der Natur vorkommenden radioaktiven Strahlungsarten hat sie zwar die größte Durchdringunstiefe, aber nur eine sehr geringe biologische Wirkung. Das ist auch logisch, denn wenn die Strahlung tief in einen Körper eindringen kann, heißt das, sie wechselwirkt nur selten mit Materie, also richtet nur wenig Schaden an.
Noch deutlicher wird das bei Neutrinos, auch radioaktive Strahlung, welche aber praktisch ohne Wechselwirkung durch die Erde durchmarschieren können.

Große biologische Wirkung hat die Alphastrahlung, die man schon mit ein paar cm Luft abschirmen kann, aber wenn einmal in einer Zelle, dann den größten Schaden anrichtet.

Am gefährlichsten sind Neutronen, die ähnlich durch Material durchmarschieren wie Gammastrahlung, mit einer Ausnahmer, organischem (bzw. Wasserstoffreichen) Materials. Mit dem können Neutronen sehr stark wechselwirken, also Schaden anrichten. Deswegen gibt es ja auch die Neutronenbombe. Zur Abschirmung z.B. in Castor (TM) -behältern setzt man auch deshalb Kunststoffe ein.

Was Kernfusion angeht, so soll ja bald in Frankreich ITER, der erste richtige Fusionreaktor gebaut werden, eine spannende Sache. Aber man soll sich nicht täuschen, auch Kernfusion wird die Energieprobleme der Menschheit nicht lösen, sie wird vielleicht Konkurrenzfähig, aber bestimmt nicht billiger als fossile Brennstoffe.

Martin
 

weird_Prometheus

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Hallo Martin.

Also so exotisch is Antimaterie ersmal gar nicht, so werden Positronen (das Antiteilchen von Elektronen) auch bei bestimmten rdioaktiven Zerfällen erzeugt, z.B. zerfällt Natrium 21 unter Abgabe eines Positrons. Trifft dieses auf ein Elektron, vernichten sich Beide unter der Bildung von zwei Gammaquanten. Nur im Komplettzustand, also Atome, gibt es sie in der Natur nicht.

richtig. Das Problem ist und bleibt halt nur die Menge.
Und mit Menge ist ja eigentlich Masse gemeint. Denn die (vergleichsweise) einfach zu bekommenden Positronen nützen wegen der "geringen" Masse ja nur recht wenig... Man ist auf ganze Atomkerne angewiesen. ...und die sind ja nun wirklich exotisch...

Warum soll man also Antimateriewaffen bauen, mal abgesehen von den schon durchgesprochenen praktischen Problem. Die haben keinen Sinn (also noch weniger als existierende Atomwaffen).

Das ist richtig. Rein "wirtschaftlich" und strategisch sind sie sinnlos. Das interessiert aber in dieser Branche nur wenig Leute.
Die meisten Waffen werden gebaut, um nicht eingesetzt zu werden.
Die USA hat sicherlich ein riesen Interesse daran, als einzigster Staat solch eine Waffe zu besitzen.
Es ist ähnlich wie mit den Atomwaffen.
Im kalten Krieg war ja bekanntlich der absolute Höhepunkt dieser "hauptsache haben" Phase.
...und mittlerweile könnte man (ich weiss nicht mehr die genaue Zahl) die Erde ca. 120 mal zerstören.

Außerdem hätte eine Antimateriebombe so manche Vorteile. ...z.B. der unverhältnissig geringe Platzaufwand.
Denn, es geht ja nicht darum, eine Bombe in normaler Größe mit Antimaterie zu füllen, und so eine zerstörung ungeahnten Ausmaßes zu verursachen, sondern viel mehr, schon vorhandene Sprengwaffen zu "komprimieren" ...ein Minitorpedo, der unbemerkt als "Fisch" direkt in den Militärhafen von Frankreich einschlägt... (getreu dem Motto: GEBT UNS ELSASS LOTHRINGEN ZURÜCK!!! ;) )

Gammastrahlung als die gefährlichste Art radioaktiver Strahlung zu bezeichnen, ist nicht ganz richtig.

Jo :)
Deshalb hab ich ja auch geschrieben, die am schwersten zu handhabene.
(gut. ich hätte noch dazu sagen müssen: von den "gewöhnlichen" ("alltäglichen") Strahlungen...)

Alphastrahlung ist böse... ...aber ich denke, mein Pulli hält mich da schon "warm".
Gammastrahlung ist halt die am meisten gefürchtetste...
...gut... ...wir hätten da noch den "Kompromiss" aus beiden, in Form von Bettastrahlung, aber auch das kann man ja noch so einigermaßen handeln...


Zum Thema Kernfusion:
Meinst du nicht, dass damit wirklich all unsere Energieprobleme gelöst sein könnten?
Die Länder, die diese sogenannten Energieprobleme haben, sind in der Lage solche Anlagen zu bauen.
Und die, die zu Arm sind, benötigen sie auch nicht. ...vieleicht würden sie sich mehr über ein bisschen "chemische" als elektrische Energie freuen...

Außerdem ist ja der Knackpunkt, dass dann auf jedenfall das Energieproblem, bei der Antimaterieherstellung wesentlich geringer sein dürfte.

Diesen Stellarator find ich schon äußerst interessant.
...war vor kurzem im Max-Planck Institut für Plasmaphysik in Greifswald. Dort bauen sie gerade den ersten dieser Klasse. 2 Spulen sind schon fertig gewickelt... ...von ca. 50...
In 10 Jahren, dürfte das Experiment zum erstenmal in Betrieb genommen werden dürfen, und dann nochmal vieleicht 50 Jahre, für die "Serienreife".
...würde nur zu gern noch erleben, dass mein Strom aus der Steckdose durch ein Gerät entstanden ist, dass Temperaturen von über 100 Millionen Grad erzeugt... (heisser als die Sonne!)
...man man man... :)
 

Martin

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Welches Energieproblem haben wir den eigentlich? Wenn ich den Lichtschalter betätige, wirds hell. Da ist doch kein Problem. Und wenn der Stromverbauch steigt, bauen wir einfach ein Neues Kraftwerk, sei es fossil, Kernenergie oder was auch immer. Die Länder, welche Energieprobleme haben (das sind ja gerade die armen Staaten), werden sich Kernfusionskraftwerke eh nicht leisten können.
So ein Kraftwerk wird sicherlich ebensoviel kosten, wie ein Kernkraftwerk, also ich schätze mal vielleicht 2 bis 3Mrd €, wenn nicht mehr. Iter wird einiges mehr kosten, ist ja aber auch ein Prototyp. Brennstoffkosten sind sicherlich gering (weil so wenig gebraucht wird, aber absolut ist er dieser natürlich teurer als alle anderen), Personalkosten, Leitungsnetz (macht ja mit den größten Tel der Stromkosten aus) usw.. Am Ende wird sich der Preis (wenns funktioniert) bei den Kraftwerkstypen einpegeln.
 

weird_Prometheus

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Soweit ich weiss besteht unser Energieproblem huptsächlich darin, dass uns die Fossilen Brennstoffe aus gehen, und ein Großteil der betreffenden Zivilisation gegen Atomkraftwerke (Kernspaltung) sind.
Auswege in dieser Richtung sind Wind, Wasser, Licht und Geologische Energiequellen.
Neu währe da Kernfusion.
Was uns Energie in unvorstellbaren Mengen verfügbar machen würde.
Von dem finanziellen Aufwand habe ich zugegebenermaßen kaum eine Ahnung.
Doch auch wenn das "Gerät" an sich bei weitem komplizierter sind, so entfallen andererseits Massenweise Aspekte, wie Endlagerung, Gefahrengut-Transporte/Abbau, etc...
Auch wenn durch Neutronenausstoß die Hülle des Reaktors mit der Zeit radioaktiv wird, und ausgetauscht werden muss, sind im vergleich zum klassischen Atomkraftwerk eigentlich keine Negativen Aspekte zu finden.


...ach obwohl...
...das einzigste, was ich will, ist ein fertiges ITER sehen...
 

ryan

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weird_Prometheus schrieb:
Auswege in dieser Richtung sind Wind, Wasser, Licht und Geologische Energiequellen.

Jetzt mal ehrlich, Wind und Licht bringens doch nicht wirklich. Hier auf der Erde ist die Lichtausbeute zu gering, anders als im All. Und die Windräder oder ähnliches funktionieren ja auch nur wenn auch wirklich Wind da ist. Wenn keiner da ist, brauchst du wieder Energie aus Kraftwerken, das heißt du kannst die Atom-Kraftwerke nich5 ausschalten, weil so ein Ding braucht auch gut und gern mal 3 Tage um hochzufahren. Und in der Zeit gibts dann keinen Srom.

Da muss die Ausbeute noch verbessert werden, damit sich das lohnt.


ryan

weird_Prometheus schrieb:
Auch wenn durch Neutronenausstoß die Hülle des Reaktors mit der Zeit radioaktiv wird, und ausgetauscht werden muss, sind im vergleich zum klassischen Atomkraftwerk eigentlich keine Negativen Aspekte zu finden.

Seh ich genau so, ich weiß auch nicht, was einige Leute dagegen haben. Das ist genau so wie mit den Kernkraftwerken: Wenn man vernünftig damit umgeht, passiert auch nichts. Klar, es wird noch ne Weile dauern, aber wenns funktioniert...
 
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