Sichtbarkeit interstellarer Raumschiffantriebe

UMa

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Hallo,

ich beschäftige mich seit langem damit, ob und wie Antriebe interstellarer Raumschiffe aus der Ferne sichtbar sein könnten. Leider komme ich zu keinem vernünftigen Ergebnis.

Mein Modellbeispiel ist ein 'normaler' (Fusions-)Rückstoßantrieb. Dabei werden über Jahre 0.1 kg/s He4 (Plasma) mit 0.1 c in einem schmalen Strahl ausgestoßen. Zur Vereinfachung soll das Raumschiff nahezu ruhen.
Was passiert mit dem He4 und seiner kinetischen Energie? Vermutlich wird der Strahl vom interstellaren Medium abgebremst. Doch nach welchem Weg, einige AE oder viele Lichtjahre?
Und in welcher potentiell sichtbaren Form wird die abgegebene Energie frei. Gammastrahlung, oder im Sichtbaren, oder Radiostrahlung und zu welchem Anteil, oder verschwindet alles in der Temperatur des interstellaren Mediums?
Und lassen sich evtl. Analogien zu Jets von komsmischen Objekten sinnvoll nutzen, oder geht das wegen Unterschieden im Masseausstoß und/oder der Geschwindigkeit nicht?
Vielleicht kann mir jemand dabei weiterhelfen.

Grüße UMa
 

Dgoe

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Hallo UMa,

ich würde 'mal ganz laienhaft annehmen, dass der Effekt viel zu gering ist und von daher 'untergeht'. Ansonsten hätte die NASA doch bestimmt schon etwas veröffentlicht!?

Gruß,
Dgoe
 

Ich

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Du stellst Fragen.
Keine Ahnung, aber: der Proton-Proton Wirkungsquerschnitt liegt nach Internet im relevanten Energiebereich bei ~50 Millischeunen. Proton-Luft bei 200 oder so, dann legen wir Helium-Proton einfach mal auf 100 = 10^-25 cm².
Bei der Wasserstoffdichte kriegt man auch keine genauen Zahlen, hängt stark von der Gegend ab. Sagen wir 10^-3 pro cm³.
Dann ist die Eindringtiefe 10^-25 cm²/10^-3 cm-³ = 10^28 cm = 10 Mrd Lj.
0,1^kg sind ungefähr 10^25 Atome, dann gibt's einen Stoß alle 10 m pro Sekunde - über den gesamten Strahlquerschnitt. Hört sich nicht nach viel an.
Dann hab ich also entweder was falsch gemacht, oder man sieht gar nichts, wenn man nicht einigermaßen nah am Strahl ist. Oder das Raumschiff gerade in eine fette Moleülwolke leuchtet.
Wenn man was sieht, dann vermutlich Bremsstrahlung im keV bis MeV-Bereich.
 

Nathan5111

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Hi "Ich",

damit ist das goldene Schlabberlätzchen für Beweise für das Jahr 2013 wohl vergeben!

Herzlichen Glühwurm
Nathan
 

Kibo

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Wird der Plasmastrahl nicht von selbst langsamer ohne extra wo gegen stoßen zu müssen?
0.1 c Ausströmgeschwindigkeit entspricht ja einer bestimmten Plasmatemperatur. Diese Wärme wird dann mittels Strahlung abgebaut. Wenn man die Plasmatemperatur jetzt hätte, könnte man sogar den Frequenzbereich abschätzen und wie lange der Strahl nachleuchtet bevor er auskühlt.
Sollte ich mich irren (was sehr wahrscheinlich ist) bitte einmal kurz umreißen warum.

mfg
 

UMa

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Hallo 'Ich',

erstmal danke für die Antwort. Aber 10 Mrd Lj? Nach deiner Berechnung würde der Strahl einfach so die Galaxis verlassen?! Wie kommt es dann zu den anderen kosmischen Jets, wieso sind die beobachtbar? Außerdem wird z.b. die kosmische Strahlung im Bereich von unter 1GeV stark durch den Sonnenwind beeinflusst. Die He4 Kerne hätten nur 19MeV, ich würde daher eher eine Eindringtiefe von unter 1000AE erwarten. Oder?
Vielleicht liegt es ja auch an Wechselwirkungen mit Magnetfeldern, statt am Stoß einzelner Teilchen.

@Kibo: Die Geschwindigkeit des Strahls kann so nicht abgebaut werden.
Denn die Impulserhaltung sollte gelten.

Grüße UMa
 

mac

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Hallo UMa,

die Reichweite von Alpha-Teilchen in Luft beträgt nur wenige cm (5,5 MeV bringen es auf rund 4 cm) und bei Deinen 19 MeV würde ich für Luft, ohne es nachzurechnen, über den groben Daumen (der Graphik) großzügig mit 0,5 m ansetzen.

Bei NN und 20°C beträgt die Luftdichte rund 1,2 kg/m^3, was zu rund 2,5E25 Teilchenpaaren (N2 und O2) führt, also rund 2,5E22 mal mehr Teilchen, als die von Ich fürs interstellare Medium angesetzten 1000 Wasserstoffatome pro m^3. Wenn ich dann alle Effekte durch die unterschiedlichen Massen der Stoßpartner und durch das ‚Wegfreipusten‘ weglasse, komme ich auch auf eine Weglänge von gut 1E22 m, oder rund 1 Million Lichtjahre.

Herzliche Grüße

MAC

http://www.exphys.uni-linz.ac.at/Stopping/
http://de.wikipedia.org/wiki/Bethe-Formel
http://de.wikipedia.org/wiki/Bremsvermögen#cite_note-Stopping_Power_Graphs-2
 

Ich

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Na, dann liegen wir ja nur 4 Größenordnungen auseinander. Mir ist noch aufgefallen, dass ich Daten für 1 GeV genommen habe, da bin ich doch noch relativ weit weg. Da kann sich schon noch deutlich was tun. Ein anderer Unterschied ist, dass ich von neutralem Helium ausgegangen bin, aber dafür bleibt das Plasma realistischerweise wohl zu heiß.

Aber wir sind uns einig, dass wir locker durch eine Galaxie durchkommen sollten mit dem Strahl.
 

Ich

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Hi Kibo,
0.1 c Ausströmgeschwindigkeit entspricht ja einer bestimmten Plasmatemperatur. Diese Wärme wird dann mittels Strahlung abgebaut.
Die 0,1 c entsprechen im Falle ungeordneter Bewegung einer bestimmten, ziemlich hohen, Temperatur. UMa geht davon aus, dass er diese mit ziemlich gutem Wirkungsgrad in eine gerichtete Bewegung umwandeln kann, mit deren Rückstoß er sein Raumschiff antreibt. Diese gerichtete Bewegung wird der Strahl auch durch Auskühlen nicht mehr los, das ginge gar nicht wegen der Impulserhaltung.
 

mac

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Hallo Ich und UMa,

Na, dann liegen wir ja nur 4 Größenordnungen auseinander.
och, da lass ich mit mir handeln ;)


Da kann sich schon noch deutlich was tun. Ein anderer Unterschied ist, dass ich von neutralem Helium ausgegangen bin, aber dafür bleibt das Plasma realistischerweise wohl zu heiß.
Aber man muß die Elektronen gemeinsam mit den Protonen/Alpha-Teilchen abstoßen, sonst funktioniert der Antrieb nicht. Egal wie schnell die sind, untereinander sind sie nicht so schnell/so heiß. Und ja, die Zahlen die ich genannt habe stammen aus Messungen mit Ionen. So lange freie Strecken im Vakuum gibt es ja hier nicht.

Aber wir sind uns einig, dass wir locker durch eine Galaxie durchkommen sollten mit dem Strahl.
vielleicht nicht längs durch die Staubschicht der Milchstrasse, aber senkrecht dazu wohl überall.

Zur Frage von UMa gibt es noch einen anderen Ansatz: Dein Raumschiff, UMa verbrät 0,5 kg/s, die Sonne verbrät in der selben Zeit 1E12 mal so viel. Wie weit kann man einen Stern mit solcher Leuchtkraft noch 'sehen', besonders wenn er sein 'Licht' über eine Strecke von vielen Lichtjahren verteilt? Wenn er uns nicht direkt 'beleuchtet' (Gammablitz) glaube ich nicht, daß wir mit derzeitiger Technik eine Chance haben. Selbst wenn in einer Galaxis wie der Milchstrasse gleichzeitig 1E11 oder meinetwegen auch 1E15 von diesen Schiffen gleichzeitig beschleunigen, dann verändert das das Energiespektrum dieser Galaxis doch nur so viel, wie es 0,1 bis 1000 Sterne könnten. Ich weiß zu wenig über die Auflösungsmöglichkeiten unserer Beobachtunginstrumente um auch nur eine Vorstellung von der Größenordnung ihrer Leistunsfähigkeit zu haben, aber mir würde der Unterkiefer runter klappen, wenn sie das könnten.

Herzliche Grüße

MAC
 

Dgoe

Gesperrt
Hallo,

..., ob und wie Antriebe interstellarer Raumschiffe aus der Ferne sichtbar sein könnten.
...

aus welcher Ferne denn? Von der Erde? Gibt es dazu noch wesentlich mehr Alternativen?

Nein, nix "sichtbar"!

Schlicht und ergreifend! Oder?

Gruß,
Dgoe


EDIT/P.S.: selbst theoretisch, höchstens von nah dran. Geht das nicht sonst in der kosmischen Strahlung oder Hintergrundstrahlung und vor allem dem Sonnenwind unter - und dann gibt es doch auch noch etliche Magnetfelder, Sonne (Heliopause) und dann auch galaktische... Millionen oder Milliarden... sind doch reine Utopien.
 
Zuletzt bearbeitet:

mac

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Hallo Dgoe
aus welcher Ferne denn? Von der Erde? Gibt es dazu noch wesentlich mehr Alternativen?
es war nicht so gemeint, wie Du es hier interpretierst. Eine mögliche Überlegung dazu: Solche Schiffe wird es nicht als Einzelstücke geben, sondern sie werden sich wie ein wuchernder Teppich in einer Galaxis ausbreiten und danach auch immer wieder zwischen den Sternen und innerhalb der Sternsysteme bewegen. Welche Möglichkeit hätten wir, um sie wahrzunehmen bevor sie bis hier her gekommen sind und welche Möglichkeit hätten wir, sie in anderen Galaxien wahrzunehmen.

Herzliche Grüße

MAC
 

Dgoe

Gesperrt
Hallo Mac,

Achso, mehr im Sinne von SETI? Ein Muster oder eine Signatur müsste sich vom Hintergrund abheben, unterscheidbar sein. Aber wieso denn Fusionsantrieb? Das erinnert mich analog an Jules Vernes Reise zum Mond, als man sich noch nicht vorstellen konnte, wie man anders dorthin kommen sollte, als mithilfe einer Kanone dorthin geschossen zu werden.

Gruß,
Dgoe
 

mac

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Hallo Dgoe,

Achso, mehr im Sinne von SETI? Ein Muster oder eine Signatur müsste sich vom Hintergrund abheben, unterscheidbar sein.
Ja, wenn ich UMa richtig verstehe, eher sowas.


Aber wieso denn Fusionsantrieb? Das erinnert mich analog an Jules Vernes Reise zum Mond, als man sich noch nicht vorstellen konnte, wie man anders dorthin kommen sollte, als mithilfe einer Kanone dorthin geschossen zu werden.
das wäre vielleicht denkbar. Aber auch wir kommen, wie auch schon Jules Verne, nicht um die Tatsache herum, daß man nur mit dem Werkzeug arbeiten kann, welches zur Verfügung steht. Welche Alternative hättest Du denn zum (nebenbei bemerkt, immer noch nicht beherrschten) Fusionsantrieb?

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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Hallo UMa,

am ehesten könnte ich mir vorstellen, daß man die Dyson-Sphären aus Habitaten entdecken kann und wenn deren 'Bauteile' gerade mit den interstellaren Flügen beginnen, daß man ein mehr oder minder großes, zusammenhängendes Gebiet in einer Galaxis sehen kann, welches eine ungewöhnlich hohe Leuchtkraft im infraroten Bereich hat. Also am wahrscheinlichsten Galaxien, die zwar die erwartete Energiemenge abstrahlen, aber mit einer deutlich ins rote verschobenen Spektrallverteilung, ohne einen dazu passenden z-Wert.

Herzliche Grüße

MAC
 
Zuletzt bearbeitet:

Dgoe

Gesperrt
... Aber auch wir kommen, wie auch schon Jules Verne, nicht um die Tatsache herum, daß man nur mit dem Werkzeug arbeiten kann, welches zur Verfügung steht. Welche Alternative hättest Du denn zum (nebenbei bemerkt, immer noch nicht beherrschten) Fusionsantrieb?

Hallo Mac,

Zu Jules Vernes Zeiten wurden solche Kanonen auch nicht "beherrscht", daran hat sich bis heute auch nichts geändert. An die Stelle ist eine andere Technologie getreten, die Vision wurde aber war. Das Werkzeug der Wahl wäre meiner Meinung nach 'Spekulation', was das Ganze ohnehin schon ist. Und da gibt es nun heutzutage ein reichhaltiges Angebot an "Spekulationsantrieben", wie Gravitationsantrieb, Warpantrieb, oder wie wär's mit DunkleEnergieAntrieb oder DunkleMaterieAntrieb, Wumlochantrieb, Tunnelnantrieb, Beamen-Antrieb, Unwahscheinlichkeitsantrieb... In guten Illustrationen oder Kinofilmen bleibt der klassische Rückstoßprinzip-Antrieb natürlich unersetzlich!

Gruß,
Dgoe
 

mac

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Hallo Dgoe,

Zu Jules Vernes Zeiten wurden solche Kanonen auch nicht "beherrscht",
und trotzdem hat er sie (mit gleichem Recht wie UMa) als ‚Mittel der Wahl‘ gesehen.



daran hat sich bis heute auch nichts geändert.
Hm. http://www.shortnews.de/id/810326/1-100-meter-kanone-soll-nutzlasten-in-den-weltraum-schiessen



An die Stelle ist eine andere Technologie getreten, die Vision wurde aber war.
Ja.



Das Werkzeug der Wahl wäre meiner Meinung nach 'Spekulation', was das Ganze ohnehin schon ist.
Fast so spekulativ, wie die Annahme daß die Erde nicht die einzig Leben tragende Insel im Universum ist. Deine läßt sich, so unspezifisch wie Du sie hier aufschreibst, allerdings nicht für eine Eingrenzung dessen, wonach man suchen müßte, verwenden.



Und da gibt es nun heutzutage ein reichhaltiges Angebot an "Spekulationsantrieben", wie Gravitationsantrieb, Warpantrieb, oder wie wär's mit DunkleEnergieAntrieb oder DunkleMaterieAntrieb, Wumlochantrieb, Tunnelnantrieb, Beamen-Antrieb, Unwahscheinlichkeitsantrieb...
Und? Wonach würdest Du da mit den heutigen technischen Möglichkeiten ausschau halten? Incl. quantitativer Vorüberlegungen, die es Dir zumindest von der Größenordnung her gestatten, eine Kostenschätzung für diese Suche anzugeben.

Du hast UMa vielleicht auch noch weiter gehend missverstanden. Seine Fragestellung war, so wie ich ihn hier im Forum wahrnehme, absolut seriös und ernst gemeint. Und gerade weil solche Vorschläge wie Du sie hier, wohl nicht ganz ernsthaft, eingestellt hast, unüberschaubar weit weg von jeglicher Realität, bezogen auf das hiesige Thema sind, ist die Kernfusion die einzige, über die man heute wenigstens ganz grob seriös quantitative Überlegungen anstellen kann. Es gibt auch noch andere theoretische Möglichkeiten (Fission z.B., Antimaterie wohl eher nicht) Die aber gegenüber der Kernfusion, zumindest im großen Stil, keine absehbar brauchbare Alternative darstellen.

Kurz zu
Gravitation.
Die einzige heute erkennbare Methode Gravitation einzusetzen, wäre entsprechende Masse zur Verfügung zu haben, die man aber mitschleppen müßte und dafür dann wieder noch viel viel mehr Masse brauchen würde, um am Ende festzustellen, daß man sich nicht an den eigenen Haaren aus dem Sumpf ziehen kann.

Warp Antrieb
Negative Materie: Eine Sonnenmasse?
Normale Materie: Eine Sonnenmasse?
beides mitschleppen Folgen: Siehe oben.
By the way, Negative Materie, schon mal gefunden?

Dunkle Energie Antrieb
Schöner Name. Dunkel und geheimnisvoll. Erklär mal!

Wurmlochantrieb
Sagenhaft. Wurmloch herstellen! Erklär mal!

Tunnelantrieb
und der unterscheidet sich vom Wurmloch genau wie?

Beamen Antrieb
was soll das sein? Beamen war die produktionskostengünstige Lösung um auf 'fremden' Planeten landen zu können, ohne die Enterprise tricktechnisch aufwändig in Szene setzen zu müssen. Übrigens, wenn Du auf Basis sehr frei extrapolierter heutiger quantenphysikalischer Experimente über das Beamen nachdenkst, dann könnte Dir ganz schlecht werden vor Angst.

Unwahrscheinlichkeitsantrieb
Terry Pratchett! Ja, Papier ist geduldig. Es gibt da allerdings manchmal einige fundamentale Unterschiede zwischen den Problemlösungen von Schriftstellern und denen von Ingenieuren.
Es gibt aber auch noch andere, allerdings etwas seriösere Ideen: Sonnensegel z.B. Weniger seriös auf die Spitze getrieben bei Avatar.



In guten Illustrationen oder Kinofilmen bleibt der klassische Rückstoßprinzip-Antrieb natürlich unersetzlich!
Dafür gibt es einen ziemlich guten Grund. Den nennt man Impulserhaltung.

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

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Solche Fragen wurden durchaus schon untersucht. Zum Beispiel:

http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF00653949.pdf
http://adsabs.harvard.edu/abs/1995ASPC...74..487Z

(google: detecatability interstellar propulsion SETI)

Es ist keinesfalls abwegig, nach solchen Signaturen zu suchen. Das Spektrum des so gefundenen "Signals" bzw. die rot / blauverschiebung von Spektrallinien darin sollte uns auch sagen können, ob die Quelle sich auf uns zubewegt oder von uns weg, und die Parallaxe des Signals sollte uns Informationen über dessen Distanz geben.
 

mac

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Hallo Bynaus,

interessant! Danke für die Links.

Aber, soweit ich das überflogen hab' kommen die auch auf keine deutlich abweichende Meinung, bezüglich UMa's Antrieb.

Herzliche Grüße

MAC
 

Sissy

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Hi Mac,

Dein Raumschiff, UMa verbrät 0,5 kg/s, die Sonne verbrät in der selben Zeit 1E12 mal so viel. Wie weit kann man einen Stern mit solcher Leuchtkraft noch 'sehen', besonders wenn er sein 'Licht' über eine Strecke von vielen Lichtjahren verteilt? ...Ich weiß zu wenig über die Auflösungsmöglichkeiten unserer Beobachtunginstrumente um auch nur eine Vorstellung von der Größenordnung ihrer Leistunsfähigkeit zu haben, aber mir würde der Unterkiefer runter klappen, wenn sie das könnten.

sooo unwahrscheinlich wäre das nicht. Mit Amateurmitteln ist es inzwischen möglich, Sternhaufen in der Andromedagalaxie zu detektieren, oder Protosterne in Sternentstehungsgebieten zu fotografieren.

Wenn ein Raumschiff sich zufällig radial von der Erde entfernen würde, könnten wir (Amateure) seinen Antrieb mindestens bis in einer Entfernung von ca. 700 LJ (grobe Schätzung meinerseits) tatsächlich fotografieren. Wir müßten halt "wissen", wo genau am Himmel es sich befindet. Weicht es auf seinem Kurs aber auch nur wenige Grad von der direkten Sichtlinie zur Erde ab, sehen wir vom Antrieb nix mehr. Wir müßten schon direkt "in seinen Auspuff" gucken mit den Kameras. ;)

Das könnte sogar schon geschehen sein, ohne daß man es gemerkt hat. :)

Leider gehen nur sehr wenige Astro-Fotografen her und checken ihre Bilder auf Kleinplaneten, Supernovaausbrüche oder sonstige "nicht verzeichnete Sterne". Denn das ist auch heute noch ne Menge Arbeit. Fremde Fotos darauf zu untersuchen ist noch schwieriger. Denn um zu entscheiden, ob ein in den Katalogen nicht verzeichneter Stern ein Kleinplanet oder ein "Raumschiffantrieb" ist, müßte zumindest das Aufnahmedatum genau bekannt sein. Damit man einen Kleinplaneten durch Rückrechnung seiner Bahn zum Aufnahmezeitpunkt ausschließen kann...

Bei Aufnahmen von fremden Galaxien machen wir eher selten Spektren. Und selbst 1.000.000 Raumschiffe würde mit ihren Antrieben keine für uns meßbare Veränderung erwirken. Jeweiter diese Galaxien von uns weg sind, desto weiter sehen wir ja in deren Vergangehheit.

Lebewesen, welche Raumschiffe mit interstellarem Antrieb entwickeln kann, brauchen nach meiner Einschätzung erstmal nen netten Planeten auf dem sie sich entwickeln können. Sterne der ersten Population hatten noch keine Planeten - für die waren einfach noch nicht genügend höhere Elemente vorhanden. Ich vermute, daß sich erst seit 5 oder 6 Milliarden Jahre die Voraussetzungen für lebentragende Planeten ergeben. Also würde ich nicht gerade in weit entfernten Galaxien danach suchen, sondern vor unserer Haustüre. Also in unserer Galaxie... Da erreichen wir auch eine gute Auflösung. :D

Grüße
Sissy
 
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