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Thema: Was tun mit einem Impuls-Antrieb?

  1. #21
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    Und ja, ich erwarte dann eine interstellare Mission.
    Wie könnte denn so eine realistischerweise aussehen? Schauen wir mal: Nehmen wir an, wir wollen mit 1 Ge beschleunigen, also brauchen wir 50 Watt pro kg, und unser Atomreaktor liefert 200 Watt pro kg. Sagen wir, mal ganz grob, in interstellares Raumschiff, das Menschen transportiert, hätte eine Masse von 100'000 Tonnen. Dann bräuchte eine Beschleunigung mit 1 Ge also 50 Watt pro kg x 100'000'000 kg = 5 GW. Das ist machbar, das entspricht in etwa der Leistung eines sehr grossen AKWs. Flüssigsalz-Thorium-Reaktoren könnten dereinst aus einer Tonne Thorium permanent 1 GW Strom liefern, und man muss etwa ein Jahr lang mit 1 Ge beschleunigen, um Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen. Das heisst, unser Thorium-Vorrat für eine interstellare Mission müsste 2 x 5 Tonnen betragen (schliesslich wollen wir am Ziel auch wieder bremsen...) - sehr gut machbar, angesichts von 100'000 Tonnen Schiffsmasse. Das erscheint mir sogar äusserst erstaunlich wenig... kann das wirklich stimmen?

    Gemäss dieser Seite hier erreicht man bei einer Beschleunigung von 1 Ge nach einem Jahr eine Geschwindigkeit von 0.77c (natürlich müsste man da aber auch anfangen, relativistisch zu rechnen). Das heisst, eine Reise nach Alpha Centauri würde dann 5.6 (Erd-)Jahre dauern, und die mittleren 3.6 Jahre würden in Schwerelosigkeit stattfinden (vielleicht könnte man die Crew für diese Zeit einfrieren?).

    Natürlich gibt es noch weitere Dinge zu beachten. So ist die Leistung eines Atomreaktors, der 1 GW Elektrizität liefert, tatsächlich drei mal so gross, aber der Rest wird in Form von Wärme produziert (dh, bei 5 GW sind das zusätzliche 10 GW an Wärme). Sagen wir, das Raumschiff ist ein Zylinder von 50 m Radius und 300 m Länge, dann hat es eine Oberfläche von 100 * Pi * 300 + 2 * 50^2 Pi = ~100'000 m^2. Sagen wir, wir wollen es auf einer angenehmen Temperatur von 300 K halten. Dann ist die dafür benötigte Leistung P = sigma * A * T^4 = 5.67e-8 * 100'000 * 300^4 = 46 MW, also sehr viel weniger als die Leistung, die aus den Rekatoren kommt. Ohne Radiatoren oder sonstige Wärmesenken würde das Raumschiff (in der Beschleunigungsphase) eine Temperatur von 1150 K erreichen... Um diese Wärme abzubauen, ist eine 300 K Oberfläche von 22 Mio m^2 nötig (z.B. eine Kugel mit einem Radius von 1.3 km).
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  2. #22
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    @Alex: warum wäre man auf 8 LJ beschränkt? Wenn man ein 100000 Tonnen Raumschiff mit nur 5 Tonnen Th pro Jahr mit 1 Ge beschleunigen kann, steht einem das Universum offen: ganz ohne Warpantrieb. Siehe den Link in meinem letzten Post. 100 Tonnen Th bringen die Crew in nur gerade 20 Jahren Schiffszeit ins Zentrum der Milchstrasse. Nur, die Sache mit der Rückkehr wird dann ein bisschen schwierig.

    EDIT: Hm, okay, da muss irgendwo ein Fehler drinstecken. Gemäss der verlinkten Seite braucht man für jedes kg Nutzlast und konstanter Beschleunigung zu Alpha Centauri 38 kg "Treibstoff" inkl. Abbremsen (in diesem Fall: zerstrahlte Materie - bei Thorium müsste es dann wohl deutlich mehr sein).
    Geändert von Bynaus (01.06.2013 um 19:25 Uhr)
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  3. #23
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    ...und die mittleren 3.6 Jahre würden in Schwerelosigkeit stattfinden...
    Warum nicht die deine Hälfte der Zeit beschleunigen, und gleich danach mit dem abbremsen beginnen?

    ...aber der Rest wird in Form von Wärme produziert...
    Wie wäre es mit mit einem Polywell Wiffle ball? Direkt Strom, ohne Umwege über Wärme, wäre dann natürlich Wasserstoff als Energiequelle.

    mfg
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  4. #24
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen

    Würdet ihr interstellare Missionen erwarten?
    Also ich denke eigentlich nicht, daß diese Entwicklung zu mehr Bedrohung führen würde - eher im Gegenteil. Sobald ein überfülltes Biotop verlassen werden kann sollte das Agressionspotential wohl reduziert werden. Ich würde erwarten, daß der Kampf um Rohstoffe sich entspannt oder wenigstens von der Erde weg verlagert.
    Umweltbelastende Schwerindustrie würde sich wohl in der Nähe der Rohstoffe oder an Verkehrsknotenpunkten ansiedeln. Das könnten dann Asteroiden oder Monde sein.

    Zunächst würde eine dauerhafte Besiedlung von Planeten oder Monden wohl nicht stattfinden, da künstliche Habitate und Weltraumstädte effizienter, komfortabler und sicherer wären.

    Ein interessanter Schritt des Erkenntnisgewinns wäre wohl die Nutzung der Gravitationslinse unserer Sonne. 550 AE sollten für diesen Antrieb ja wohl kein Problem darstellen.

    Könnte gut sein daß sich dadurch interessante Fernziele ergeben und irgendwann sich das eine oder andere Habitat auf eine interstellare Reise macht.

    MT

  5. #25
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    Zitat Zitat von Kibo
    Warum nicht die deine Hälfte der Zeit beschleunigen, und gleich danach mit dem abbremsen beginnen?
    Ja, das stimmt natürlich. Wobei dann eben der Bedarf an Treibstoff sehr schnell sehr stark ansteigt (siehe EDIT im letzten Post).

    Wie wäre es mit mit einem Polywell Wiffle ball? Direkt Strom, ohne Umwege über Wärme, wäre dann natürlich Wasserstoff als Energiequelle.
    Oder Wasserstoff und Bor. Aber natürlich wird diese Energie dann immer noch freigesetzt (nachdem sie Arbeit am Impuls-Antrieb geleistet hat). Das heisst, man hat 5 GW, die weg müssen. Bei 300 K ist das immer noch eine Fläche von 11 Mio m^2 (11 Quadratkilometer). Das ist ein Aspekt von Raumschiffen, den die Science-Fiction nur allzu oft vergisst...

    Zitat Zitat von Major Tom
    Ein interessanter Schritt des Erkenntnisgewinns wäre wohl die Nutzung der Gravitationslinse unserer Sonne. 550 AE sollten für diesen Antrieb ja wohl kein Problem darstellen.
    Stimmt - das wäre eine ausgezeichnete Kombination! Einfach ein grosses Teleskop bauen, und nach Bedarf neu positionieren (das Teleskop muss ja die Sonne immer zwischen dem Spiegel und dem Ziel halten, wenn die Gravitationslinse funktionieren soll).
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  6. #26
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    100 Tonnen Th bringen die Crew in nur gerade 20 Jahren Schiffszeit ins Zentrum der Milchstrasse. Nur, die Sache mit der Rückkehr wird dann ein bisschen schwierig.
    Genau aus beiden Gründen (siehe fett markiert) würde man die Distanz nicht allzuweit setzen
    Man wird den Flug so planen daß Kontakt bei der Ankunft in menschlich nutzbarer Zeit zustande kommt. Und 20 Jahre Flugzeit sind für jedes nur erdenkliche Raumschiff und ihre Besatzung einfach immens.

  7. #27
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    J

    Das heisst, man hat 5 GW, die weg müssen. Bei 300 K ist das immer noch eine Fläche von 11 Mio m^2 (11 Quadratkilometer). Das ist ein Aspekt von Raumschiffen, den die Science-Fiction nur allzu oft vergisst...
    Hallo,

    das Problem erninert mich an das Dyson-Phären Thema


    Lösungsvorschlag:

    Thermische Energie in elektrische Umwandeln (mit max. 90 % Wirkungsgrad bei der Umwandlung) und via Laser wegschiessen!

  8. #28
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    Zitat Zitat von Alex74 Beitrag anzeigen
    Radius von weniger als 8 LJ beschränkt, das sind 4 Sternsysteme (Alpha Centauri, Barnards Pfeilstern, Wolf 359, Lalande 21185). Und wir sind uns sicher einig, daß das eine internationale Kooperation sein würde.
    Hallo Alex,

    egal ob man nun Schiffszeit nimmt oder eine Rückkehr zur Erde plant: wenn Du 8 Lichtjahre planst, so würde ich minimal grosszügiger planen und den nur wenig weiter entfernten Sirius mit seinem Weissen Zwerg auch noch in der Planung mitberücksichtigen.

    Zudem gibt es dazwischen auch noch ein Pärchen zweier Brauner Zwerge bei ungefähr 6.5 Lichtjahren Abstand.


    Freundliche Grüsse, Ralf

  9. #29
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    Die 8 LJ waren mehr oder weniger über den Daumen, der Sinn sollte klar sein: jedes bißchen Entfernung mehr müßte durch eine erheblich bessere Chance auf ein erheblich lohnenswerteres Ziel gerechtfertigt sein. Sirius wird durch die große Strahlenbelastung seiner Planeten eher nicht in der engeren Wahl sein, und die Motivation "nur" mal einen Weißen Zwerg aus der Nähe zu sehen ist für so ein Projekt zu wenig - wohl aber was für etwaige Sonden.
    Ähnlich ist das mit den Braunen Zwergen; bei einer Flugzeit von Jahrzehnten wird man das Projekt so planen, daß diese Leute zum großen Teil dort bleiben werden.
    Dazu ist es unerlässlich, daß man sicher einen Festkörper hinreichender Größe findet und auch Erfahrung damit hat, selbsterhaltende Kolonien aufzubauen. Ein Raumschiff, und sei es noch so groß, wird in sich niemals selbsterhaltend funktionieren können. Irgendwann ist die Technik verschlissen.

  10. #30
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    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)
    Wenn der Energieerhaltungssatz nicht verletzt werden soll, muss der Antrieb immer noch die Energiemenge aufbringen die am Ende kinetisch im Raumschiff steckt. Für 1/2c ist die kinetische Energie ca. 10^16 joule/kg (Wiki), das leistet keine uns zur Verfügung stehende Energiequelle.
    Um 1kg in einen Erdorbit zu bringen sind näherungsweise (potentielle Energie + kinetische Energie) 3.4*10^7 joule nötig (Link).

    Das Problem ist das Bynaus den Energiebedarf pro 10m Geschwindigkeitsänderung als Konstante angenommen hat. Das kann aber nicht gleichzeit mit Ekin=1/2m*v^2 gelten. Also Energieerhaltung in den Wind schiessen oder ausgeträumt?

    Gruss
    Michael

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