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Thema: Sichtbarkeit interstellarer Raumschiffantriebe

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  1. #1
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    Standard Sichtbarkeit interstellarer Raumschiffantriebe

    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

  2. #2
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    Standard

    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

  3. #3
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    Standard

    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.

  4. #4
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    Standard

    Hi "Ich",

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

    Herzlichen Glühwurm
    Nathan
    Raum IST, Zeit IST.

  5. #5
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    Standard

    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

  6. #6
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    6.503

    Standard

    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/Bremsve...Power_Graphs-2

  7. #7
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    Standard

    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.

  8. #8
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    Standard

    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
    101010

  9. #9
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    Hi Kibo,
    Zitat Zitat von Kibo Beitrag anzeigen
    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.

  10. #10
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    Standard

    Hallo,

    Zitat Zitat von UMa Beitrag anzeigen
    ..., 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.
    Geändert von Dgoe (28.07.2013 um 03:11 Uhr)

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