Titan

[_Mars_]

Beschäftige mich gerade mit dem Saturnmond. Dabei haben sich einige Fragen aufgetan:
Wie Lang fliegt man zum Titan?
Wann sind Startfenster?
Kann man mit heutiger Technologie Menschen hinbringen (glaube ich nicht) auf Holmanbahnen?

Könnte man dort eine Forschungstation aufauen, oder wäre der Energieaufwand zur Heizung zu groß? Denn die Atmosphäre ist ja ziemlich kalt, und würde dauernd das Habitat abkühlen. (Auf jeden Fall würde damit die Effizienz von Passivhäuser-forschung gebraucht)
Theoeretisch könnte man ein Hab hinfliegen mit Vakkuum drinnen. Dann die Türe aufmachen, dann sind 1,3 Bar Stickstoff drinnen. Darin kann ein Mensch leben, es ergibt aber keinen Über - oder Unterdruck, der auf Dauer in starkem Luftverlust enden würde. Dann Sauerstoff rein, und ein bisschen Stickstoff raus.
Mit dem Sabatierprozess könnte man wieder Sauerstoff erzeugen (über einen Umweg)

Wie ist die Temperatur dort? Bei wikipedia steht 96K (also rund 180Grad unter Null), was aber nicht möglich scheint, da sonst die Atmosphäre wohl flüssig wäre!?

[Infinity]

Wie du sicherlich weißt, ist Lander Huygens vor fast genau 4 Jahren auf Titan gelandet. Die Mission mit dem Orbiter hat 2648 Tage (7 1/4 Jahre) gedauert.
Weitere Flüge zum Saturnmond sind zumindest nur geplant, wie TANDEM, die in mindestens 10 Jahren starten kann.
Die Atmosphäre von Titan besteht zu über 98% aus Stickstoff, der bei etwa -196 °C flüssig vorhanden ist.
Unter den enorm kalten Temperaturen wird Sauerstoff selbst natürlich flüssig (oder fast: -183 °C).

Wenn du den Titan heizt, kann die Atmosphäre auch nicht mehr flüssig vorhanden sein, da diese Elemente erst bei sehr geringer Temperatur flüssig werden.

[frosch411]

Könnte man dort eine Forschungstation aufauen, oder wäre der Energieaufwand zur Heizung zu groß? Denn die Atmosphäre ist ja ziemlich kalt, und würde dauernd das Habitat abkühlen. (Auf jeden Fall würde damit die Effizienz von Passivhäuser-forschung gebraucht)

Ich bezweifle, dass ein Passivhaus auf Titan möglich ist. Ein Passivhaus auf der Erde ist so gut gedämmt, dass Temparaturunterschiede zwischen Tag und Nacht, im Idealfall sogar zwischen den Jahreszeiten ausgeglichen werden und dass die Wärmeenergie der Bewohner und der Haustechnik im Normalfall ausreichen, um für die Bewohner angenehme Temparaturen zu erreichen. Aber Dämmung verlangsamt nur den Temparaturausgleich, so dass auf Titan wohl schon ordentlich zugeheizt werden muss.
Fragt sich, ob man mit den Kohlenwasserstoffen, z.B. den Methanseen, etwas anfangen kann, also ob eine Pumpe mit Schlauch in den See reicht, um eine Gasheizung im Habitat zu betreiben. Aber der Sauerstoff wird auch benötigt, zm Atmen und zum Verbrennen. Und generell wird man mit Sonnenenergie auf Titan nicht weit kommen. Also um eine Mannschaft von Wissenschaftlern am Leben zu erhalten und dort arbeiten zu lassen, ist die Energieversorgung sicher das größte Problem.

o_o

[_Mars_]

Ja eben. Ich meinte Passivhaus so -> dass die Abkühlung durch Interaktion mit der Atmosphäre so langsam von Statten geht, dass die Energie für die Heizung (mit heutiger Technologie) zu bewerkstelligen wäre.
Sonnenenergie ist die einzige, dauerhaft energieerzeugende Technologie. Vlt. auch Windkraft.

Bei der Planung einer Menschlichen Station würde man sich wohl nicht auf Atomkraft verlassen. Denn geht der Brennstoff aus, geht das Leben zwangsweigerlch aus. Mit Sonnenenergie und Windkraft kann sie auch ohne Evakuierung Jahre überleben.

[frosch411]

Ja eben. Ich meinte Passivhaus so -> dass die Abkühlung durch Interaktion mit der Atmosphäre so langsam von Statten geht, dass die Energie für die Heizung (mit heutiger Technologie) zu bewerkstelligen wäre.

Nun ja, natürlich ist sicher auch da das Dämmen wichtig, aber immerhin müssen so ca. 200K Temperaturunterschied überwunden werden. Da aber irgendwann auch bei bester Dämmung die Wärme nach Außen kommt, muss die Station so gebaut werden, dass ihre Oberfläche möglichst klein ist (z.B. rund).

Sonnenenergie ist die einzige, dauerhaft energieerzeugende Technologie. Vlt. auch Windkraft.

Aber nicht auf Titan. Windkraft ja, aber Sonnenenergie dürfte auf Titan doch sehr wenig ankommen.

In Wikipedia steht über den Titan:
"Durch die viel größere Entfernung von der Sonne und den Dunst in der Atmosphäre ist das Tageslicht auf Titan nur ungefähr ein Tausendstel so hell wie das auf der Erde."

Da kommt also nicht viel an, mit dem man die Station versorgen könnte. Und würde die Sonnenenergie dort zum Heizen reichen, wäre der Titan auch wärmer. Bleibt wirklich nur dort vorhandene Kohlenwasserstoffverbindungen zu verbrennen oder Atomkraft. Sollte es mal gelingen, einen effektiven Fusionsreaktor zu bauen, wäre genug Wassereis vorhanden. Aber Sonnenenergie dürfte auf Titan wirklich zuwenig ankommen.

[fspapst]

Da kommt also nicht viel an, mit dem man die Station versorgen könnte. Und würde die Sonnenenergie dort zum Heizen reichen, wäre der Titan auch wärmer. Bleibt wirklich nur dort vorhandene Kohlenwasserstoffverbindungen zu verbrennen oder Atomkraft. ... Aber Sonnenenergie dürfte auf Titan wirklich zuwenig ankommen.

Die Kohlenwasserstoffverbindungen zu verbrennen ist recht schwierig, da freier Sauerstoff wohl dort nicht vorkommt!

Ich vermute mal, dass Atomstrom die einfachste Alternative jenseits des Asteroidengürtels ist, mit der genug Energie für anthropogene Bedürfnisse erzeugt werden kann. (Wärme, O2, Wasser, Computerspiele....)

Wind wird es zwar auf Titan geben, aber vermutlich auch nur recht wenig bei so geringer solarer Einstrahlung.

Eventuell sind ja irgendwelche Gezeiteneffekte nutzbar respektive Geothermie (oder wie man das auf Titan nennen sollte), aber vermutlich mit weit mehr Aufwand verbunden als auf der Erde.
Ich bin jedenfalls außerhalb der Erde kein Grüner oder Öko und setze auf Atomstrom.

Gruß
FS

[frosch411]

Die Kohlenwasserstoffverbindungen zu verbrennen ist recht schwierig, da freier Sauerstoff wohl dort nicht vorkommt!

Ja, und aus dem Wassereis den Sauerstoff herauszuholen dürfte mehr Energie brauchen als beim Verbrennen herauskommt. Muss man trotzdem machen, damit die Leute atmen können.

Ich vermute mal, dass Atomstrom die einfachste Alternative jenseits des Asteroidengürtels ist, mit der genug Energie für anthropogene Bedürfnisse erzeugt werden kann. (Wärme, O2, Wasser, Computerspiele....)

Allerdings wäre die Titanstation auf ständige Lieferungen von spaltbarem Material angewiesen. Von der Erde? Das wird nicht lange gutgehen. Manche Leute haben ja schon Angst vor Raketen mit Sonden, die mit Radioisotopenbatterien ausgestattet sind, wie soll man da die Brennstäbe für den Atommeiler auf Titan in den Weltraum bringen, ohne dass sich die Umweltschützer an die Startrampe ketten? Wird jedenfalls ein recht teurer Strom...
Für Selbstversorgung wäre dann höchstens ein Fusionsreaktor geeignet, wenn er denn einst mal mit positiver Energiebilanz funktioniert. Immerhin wird das Kühlen der supraleitenden Magnetspulen dort leichter.

Eventuell sind ja irgendwelche Gezeiteneffekte nutzbar respektive Geothermie (oder wie man das auf Titan nennen sollte), aber vermutlich mit weit mehr Aufwand verbunden als auf der Erde.

Gezeiten dürfte es schon geben, immerhin reichen die Gezeitenkräfte wohl aus, um unter der Eisschale einen flüssigen Ozean zu halten.
Geothermie dürfte recht mager ausfallen. Um z.B. mit "Titanwärme" die Station zu heizen, müsste die Wärmepumpe sehr tief unter dem Eis die wärmeren Schichten erreichen und dem immer noch kalte Wasser noch Wärme für einen Temperaturunterschied von c. 200K herausziehen. Ob das sinnvoll machbar ist?

Ich bin jedenfalls außerhalb der Erde kein Grüner oder Öko und setze auf Atomstrom.

So gehts mir auch, aber wenn dafür von der Erde große Mengen gefährlicher Stoffe über den doch recht unsicheren Transportweg über Raketen oder Shuttels in den Weltraum geschossen werden sollen, dann frage ich mich, ob wir das Risiko wirklich eingehen sollten.

[fspapst]

Allerdings wäre die Titanstation auf ständige Lieferungen von spaltbarem Material angewiesen. .... wie soll man da die Brennstäbe für den Atommeiler auf Titan in den Weltraum bringen, ohne dass sich die Umweltschützer an die Startrampe ketten? Wird jedenfalls ein recht teurer Strom...

Tja, entweder Fussion, oder Uran aus dem Weltall. Beides ist mal wieder aufwändig.

Gezeiten dürfte es schon geben, immerhin reichen die Gezeitenkräfte wohl aus, um unter der Eisschale einen flüssigen Ozean zu halten. Geothermie dürfte recht mager ausfallen. Um z.B. mit "Titanwärme" die Station zu heizen, müsste die Wärmepumpe sehr tief unter dem Eis die wärmeren Schichten erreichen und dem immer noch kalte Wasser noch Wärme für einen Temperaturunterschied von c. 200K herausziehen. Ob das sinnvoll machbar ist?

50°K Temperaturunterschied könnten schon ausreichen, um Energie zu produzieren (Metankreislauf zur Stromerzeugung) der dann weiter komprimiert auch schnuckelige 25°C produzieren kann.

So gehts mir auch, aber wenn dafür von der Erde große Mengen gefährlicher Stoffe über den doch recht unsicheren Transportweg über Raketen oder Shuttels in den Weltraum geschossen werden sollen, dann frage ich mich, ob wir das Risiko wirklich eingehen sollten.

Die Erde den Grünen, den Rest des Universums für alle Anderen!

Für Titan könnte man noch Solarkraft in Umlaufbahn per MASER zur Oberfläche funken. Das sollte eigentlich recht gut klappen und ist auch grünen-konform.

Gruß
FS

[mac]

Hallo,

Bei Solarzellen (http://de.wikipedia.org/wiki/Solarze...nschichtzellen ) mit 10% Wirkungsgrad braucht man im Abstand von Saturn, rund 1000 m^2/kW, also eine Fläche von 1 km^2 für ein MW. Diese Fläche kann man in einer Umlaufbahn um Titan stationieren und mit mehreren solcher Satelliten sowohl ununterbrochene Versorgung (außer während des Saturnschattentransits) als auch Redundanz schaffen. Die empfangene Energie kann via Mikrowellen zur Station abgestrahlt und dort durch geeignete Antennen empfangen werden.

Setzt man das in Bezug zum Problem Menschen gut 10 mal schneller, unversehrt auch ‚nur‘ bis zum Mars und wieder zurück zu bringen, dann kommt mir das Heizkostenproblem auf einer bewohnten Titanstation ‚heutzutage‘ schon etwas surreal vor, oder?

Herzliche Grüße

MAC

[_Mars_]

Ja, wie geschrieben, Kohlenwasserstoffe kann man nicht gut verbrennen, da zu wenig freier Sauerstoff verfüg bar wäre (bzw. jener viel zu kostbar, das wäre als ob man bei uns mit geldscheinen und nahrungsmittel heizt).

Atom macht abhängig.
Einer Wärmepumpe genügen 4°C Temperaturunterschied.
Windkraft ist immer ein Ergebnis von Temperaturdifferenzen. Die müssten annähernd so groß sein wie die der Erde.

Wasser - das wichtigste Lebenselement als fusions-brennstoff nehmen??
Nehmen wir lieber mal Helium, das is für nix gut (Ausser Inertgas - und auf Ballons zum Weltspartag,etc. wird man wohl oder Übel verzichten müssen)

Ja, und aus dem Wassereis den Sauerstoff herauszuholen dürfte mehr Energie brauchen als beim Verbrennen herauskommt. Muss man trotzdem machen, damit die Leute atmen können.

Eigentlich entsteht genau die selbe energie (Wärmeverluste), die verbraucht wird - diese könnte man direkt verheizen. Das dient maximal der Energiespeicherung (Brennstoffzelle)

2 Chemikalien, die Energie liefern kommen praktisch nie auf dem selben Planeten/himmelskörper ungebunden vor. Denn diese sind 4,5 Mrd Jahre alt; und die Wahrscheinlichkeit, dass bereits alles reagiert hat ist über 100%
dass kann 100 Jahre od 100Mio dauern, aber nach solch einer Zeitspanne...