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Thema: Was tun mit einem Impuls-Antrieb?

  1. #1
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    Standard Was tun mit einem Impuls-Antrieb?

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    Eine Frage, die mich derzeit aus verschiedenen Gründen beschäftigt, ist folgende: nehmen wir an, es wäre möglich, einen (lokal) reaktionslosen Antrieb zu entwickeln, der nur Energie braucht, um Schub zu entwickeln (und zwar so viel, dass die Energieerhaltung nicht verletzt wird), also keinen Treibstoff, und der eine genügend grosse spezifische Leistung entwickeln kann, um von der Erdoberfläche aus ins Weltall zu starten. Halt eben das, was in "Star Trek" der Impuls-Antrieb zu leisten vermag (Warp lassen wir jetzt mal weg ). Wie das genau gehen soll, spielt keine grosse Rolle, darum geht es mir hier nicht (man kann sich z.B. Dinge wie Woodwards Mach-Lorentz-Thruster denken).

    Zum Beispiel: Ein Flug zum Mond braucht im Minimum etwa ein Delta-v von 13 km/s. Für ein 10t Raumfahrzeug (sagen wir mal) würde das also bedeuten, E_kin (10t@13 km/s) = m/2 * v^2 = 5000 * 13000^2 = 845 GJ = 230 MWh. Das enstpricht etwa dem Energieinhalt von 140 Barrel Öl, was natürlich ziemlich viel ist (vor allem, wenn man nur 10 Tonnen Nutzlast damit transportieren kann...). Ein Lithium-Ionen Akku mit einer Speicherkapazität von 0.5 MJ/kg müsste 1690 Tonnen schwer sein, um diese Energie zu speichern. Anderseits würden natürlich auch 1 Gramm Uran-235 (83 TJ/kg) oder 10 Mikrogram Antimaterie (90 PJ/kg) die benötigte Energiemenge enthalten, wobei die Apparaturen, um die Energie aus diesen Trägern freizusetzen, natürlich ungleich schwerer wären.

    Was denkt ihr, was geschehen würde? Nehmen wir an, diese Erfindung wäre öffentlich und für alle zugänglich. Wie würde das unsere Welt verändern, welche positiven und negativen Entwicklungen würdet ihr sehen? Ich hab meine eigenen Gedanken dazu, die ich gerne im Verlauf des Threads einbringen werde, aber für den Moment will ich hier nicht in irgend eine Richtung vorbahnen.
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  2. #2
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    Was denkt ihr, was geschehen würde? Nehmen wir an, diese Erfindung wäre öffentlich und für alle zugänglich. Wie würde das unsere Welt verändern, welche positiven und negativen Entwicklungen würdet ihr sehen? Ich hab meine eigenen Gedanken dazu, die ich gerne im Verlauf des Threads einbringen werde, aber für den Moment will ich hier nicht in irgend eine Richtung vorbahnen.
    Hallo Bynaus,

    auch wenn Du das vermutlich gar nicht hören willst: ich würde den Hype zu nutzen versuchen und mich als Testperson zur Verfügung stellen, mal kostenlos zum Mond oder noch besser zum Mars zu fliegen.


    Freundliche Grüsse, Ralf

  3. #3
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    @ralf: ich wäre enttäuscht, wenn nicht zumindest die Hälfte der User hier das wollen würden! Aber ich hab das Gefühl, man denkt bei solchen Dingen immer nur erst bis zum ersten Hype, und selten darüber hinaus. Eure Gedanken zu dem, was nach dem ersten Hype geschieht, würden mich interessieren.
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  4. #4
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    Eure Gedanken zu dem, was nach dem ersten Hype geschieht, würden mich interessieren.
    Hallo Bynaus,

    ich verstehe leider zu wenig von diesen Dingen, insbesondere müsstest Du mir bei den Fragen helfen, wie schnell man sich mit dem Ding bewegen kann und wie weit man damit kommt.

    Wenn es möglich wäre, damit eine Art "Shuttle-Dienst" zum Mars einzurichten, so dürfte eine ähnliche Aufbruchstimmung herrschen wie damals, als man nach Amerika ausgewandert ist. Und zudem würde es wohl Forschungsstationen auf dem Mond und auf dem Merkur geben.

    Ob auch ein Forschungsflug zum nächsten Fixstern sinnvoll erscheint kann ich ohne weitere technische Angaben überhaupt nicht beurteilen; so Ideen, dass dann ganze Familien mit genügend grossen Raumschiffen losfliegen und die Urenkel dann ankommen könnten also völlig schwachsinnig sein.

    Nehmen wir also mal an, eine Kolonialisierung der nicht zu ungemütlichen Nachbarplaneten/-Monde (d.h. Schwefelsäureregen bei hohen Drücken ist ungemütlich !) würde sich realisieren lassen, so würde das m.E. auch geschehen.

    Eine weitere Frage ist, ob eine solche Entdeckung auch einen technologischen Einfluss auf der Erde selber haben könnte; ein solcher würde wohl noch vor der Kolonialisierung von Mond/Mars/Merkur stattfinden.

    Möglicherweise gibt es auch Materialien oder Fabrikationen, die "weit weg" von der Erde im schwerelosen Raum besser funktionieren, z.B. Fabriken, die mit dünnen Sonnensegeln betrieben werden, die hunderte von Kilometern gross sind. Wenn man preisgünstig an solche Orte hinkommt, könnte ich mir auch solche "Fabriken" vorstellen.

    Und seien wir ehrlich: es würde auch Unfälle geben; je nach Schwere könnte das diese Technologie verzögern oder gar ganz stoppen.

    Fazit:
    (1) Kolonalisierung erdähnlicher Planeten in der Nähe
    (2) Nutzung der neuen Technologie auf der Erde
    (3) Nutzung neuer Fabrikationsmöglichkeiten im Weltraum "in der Nähe"


    Freundliche Grüsse, Ralf

  5. #5
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    Hallo Bynaus,

    die wichtigste Information fehlt noch: Was kostet die kWh?

    Herzliche Grüße

    MAC

  6. #6
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    @Mac: Ich würde mal von der heutigen Welt ausgehen. Man könnte sich auch fragen, was passiert, wenn bestimmte neue Technologien die kWh-Kosten auf einen bestimmten Betrag senken.

    @Ralf:

    ich verstehe leider zu wenig von diesen Dingen, insbesondere müsstest Du mir bei den Fragen helfen, wie schnell man sich mit dem Ding bewegen kann und wie weit man damit kommt.
    Es ist der Weltraum: du kannst dich mit dem Ding so schnell bewegen wie du willst (innerhalb der Relativitätstheorie, sprich, <c natürlich), und du kommst beliebig weit, wenn du beliebig viel Zeit mitbringst. Der limitierende Faktor wird wohl, wie angedeutet, das Gewicht der Energiequelle sein, die du mitnehmen kannst, um damit den Antrieb zu betreiben.

    Da man damit von der Erdoberfläche abheben können muss (wie ich angedeutet hatte), kannst du daraus schliessen, dass die spezifische Leistung zumindest für eine stete Beschleunigung mit 1 Ge ausreicht.

    Die Möglichkeiten, die du nennst, sind natürlich auch jene, die mir zuerst einfallen würden und die, sagen wir, dem "standard-Sci-Fi-Szenario" entsprechen. Nun zeichnet sich aber Geschichte gerade dadurch aus, dass es nie so kommt, wie man zuvor gedacht hatte, dass es kommen könnte. Welche Brüche mit dem klassischen Szenario, welche Überraschungen sind denkbar?
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  7. #7
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    Hallo Bynaus,

    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    @Mac: Ich würde mal von der heutigen Welt ausgehen.
    OK, dann passiert fast das Gleiche wie heute: fast nix. Nur weil man schneller zum Mars kommt, wird es ja nicht viel billiger, also die Bruttopersonalkosten der Astronauten waren da sicher nicht der entscheidende Kostenfaktor. Wenn es wirklich billiger wird z.B. 1/100 der heutigen Kosten, dann sieht das Ganze schon wieder anders aus.

    Tourismus? Vielleicht, aber auch zu 1/100 der heutigen Kosten sehe ich da noch keinen Massentourismus.
    Industrie? Das ist ein langer Weg. Die bekannten industriellen Fertigungsprozesse benötigen Gravitation. Die unbekannten müssen erst noch entwickelt werden. Das hängt aber nicht nur von den Energiekosten ab. Wenn es dazu Parallelentwicklungen gäbe, z.B. 1,2E11 Pa Seile, (und dergleichen mehr) dann sieht das Ganze schon wieder anders aus, dann könnte man auch irdische Fertigungsprozesse ins All verlegen.

    Muß jetzt erst mal schluss machen, vielleicht später noch mehr?

    Herzliche Grüße

    MAC

  8. #8
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    Es kommt meiner Meinung nach wirklich darauf an, ob man genug Impuls zum entkommen des irdischen Schwerkrafttrichters hat. Ist das nicht derfall müsste man ja erst einmal mit gewöhnlichen Antrieben zum LEO und dann sinken die Kosten natürlich kaum. (Nur in Kombination mit Weltraumlift)
    Hat man genügend Impuls, findet sich sicher auch eine Möglichkeit genügend Energie für den aufstieg bereitzustellen. Wahrscheinlich nimmt man dann nuklear, oder externe Versorgung mit Laser/Mikrowellen.
    Das taugt dann auf jeden Fall schon einmal als interplanetarer Antrieb, könnte einen Boom im Asteroidenbergbau auslösen.

    mfg
    101010

  9. #9
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    Ich denke, es wird Kloppe geben, da sich die Staaten und/oder Industrien nicht auf eine gemeinsame, friedliche Nutzung der Ressourcen im All einigen können.
    cs, Frank
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  10. #10
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    @Mac: Die Energiekosten sind ein marginaler Bruchteil der Kosten bei einer heutigen Weltraummission. Elon Musk meinte mal, dass das Auffüllen der Tanks einer Falcon 9 nur gerade 200'000 Dollar kostet. Das eigentlich teure an der Raumfahrt ist die fehlende Wiederverwendbarkeit - eine solche wäre mit einem Impulsantrieb problemlos möglich. Man bräuchte nicht einmal ein Wiedereintrittssystem für die Erdatmosphäre zu entwickeln: alles, was man tun muss, ist das Raumfahrzeug genügend abzubremsen, bevor es die Erdatmosphäre erreicht. Natürlich gibt es auch andere teure Aspekte: Lebenserhaltungssysteme, Strahlenschutz, Kommunikation, etc. Aber ich denke nicht, dass die Energiekosten derart limitierend wären.

    Ich hab mal ein bisschen recherchiert: weltraumtaugliche Atomreaktoren können heute bis zu etwa 200 W/kg entwickeln (hier sind Watt in Form von Elektrizität gemeint). Für 1 Ge Beschleunigung an der Erdoberfläche brauchen wir ca. 50 W/kg*, es sollte also mehr als genügend Schub für Nutzlast übrig bleiben. Das heisst, alles was wir brauchen, ist ein Raumschiff, das weniger als vier Mal schwerer ist als der Atomreaktor, der den Impuls-Antrieb mit Energie versorgt. Damit könnten wir dann überall hin (so lange halt der Treibstoff des Reaktors reicht).

    Die Frage ist: was genau würden wir damit tun? Klar, im ersten Moment: Touristenflüge, Bergbau auf Mond und Asteroiden. Es würde wohl auch wissenschaftliche Expeditionsraumfahrzeuge geben. Man muss sich nur mal die Möglichkeiten vorstellen: wohin würden wir? Auf den Mars? Zu den Polen des Merkurs? Zu den Geysiren von Enceladus? Zu den Vulkanen auf Triton? Und wer würde alles gehen, wer würde wohin gehen, aus welchen Gründen? Weder Strahlung noch langandauernde Schwerelosigkeit wären ein grosses Problem (es gäbe genügend Nutzlastreserven für Abschirmung, und bei stetiger Beschleunigung ist Schwerelosigkeit stets ein vorübergehender Zustand). Was würden Militärs damit anfangen wollen? Welche Prioritäten würden sie setzen?

    Ich sehe aber natürlich auch mögliche Probleme: Es wäre z.B. keine grosse Sache, einen solchen Impuls-Antrieb an einen Asteroiden zu kleistern und, sagen wir, auf Kollisionskurs mit der Erde zu bringen. Oder aber, ganz ohne Zugang zu Nuklearwaffen einen kinetischen Imaktor zu bauen, der im Kuipergürtel Anlauf nimmt um sein irdisches Ziel mit der Schlagkraft einer Atomwaffe, aber ohne jeglichen Fallout zu treffen (und entsprechend gäbe es wieder Möglichkeiten, einem solchen Impaktor rechtzeitig ein inertes Ziel, z.B. einen kleinen Asteroiden, in den Weg zu stellen - sofern man den Impaktor natürlich rechtzeitig entdeckt...).

    * So gerechnet: pro Sekunde wird die Geschwindigkeit um 9.81 m/s erhöht, sprich die kinetische Energie erhöht sich (pro kg) um 0.5 * 9.81^2 Joule, was einer Leistungsaufnahme von knapp 50 Watt entspricht.
    Geändert von Bynaus (01.06.2013 um 00:53 Uhr)
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