Proxima Centauri erreichen mit Teilchenbeschleuniger

[Jakob5]

Hallo zusammen,

was mich seit einiger Zeit beschäftigt, ist die Starshot Initiative. Darin wollen sie den nächsten Stern, den Proxima Centauri, innerhalb von 20 Jahren erreichen.

Leider gibt es bisher kein einziges realistisches Konzept, wie das zu machen ist.

Was haltet ihr dagegen von meiner Idee?

1. Man baut so etwas wie einen Teilchenbeschleuniger, nur eben nicht für Teilchen, sonder für einen Kleinstsatelliten, entweder im erdnahen All oder auf dem Mond.
Gemeint ist ein grosse Röhre, die in ihrem Inneren den Satelliten immer mehr beschleunigt. Das muss kein elektrisches Feld sein wie im Teilchenbeschleuniger, es kann z.B. durch Laser, oder auch etappenweise, bspw. mechanisch, von statten gehen.

2. Ausserhalb der Erde, damit der beschleunigte Satellit nicht wieder durch die Atmosphäre abgebremst wird.

3. Der Kleinstsatellit soll möglichst kompakt gebaut werden, bspw. 1 mm3 Grösse. Inhalt soll nur eine Kamera und ein Funksystem sein plus eventuell Bremssystem.

4. Das Problem wird das Abbremsen vor Ort sein. Sonnensegel sind wohl zu schwach, ich würde etwas anderes vorschlagen: Eine Art "Anker" mit gummiartigem Seil, das vor Ort dann in den Planeten geschossen wird und als Bremse benutzt wird. Ich weiss dass da ungeheure Kräfte wirken, aber 1. ist der Satellit klein, und wenn es 2. nicht klappen sollte, kann der Satellit auch stattdessen, ein paar Fotos schiessen, ohne abzubremsen.

Auf eure Meinung bin ich gespannt!

LG Jakob

[MGZ]

Breakthrough Starshot hat ein Konzept, nämlich Sonnensegel plus Superlaser (salopp gesagt).

Ein Teilchenbeschleuniger wird nicht funktionieren, jedenfalls nicht ohne extrem hohen Materialaufwand. Die übertragene kinetische Energie ist sehr ähnlich wie die, die die Teilchen bekommen.
Die Sache mit dem Gummiseil ist noch viel weniger realistisch. Eigentlich gibt es zum Abbremsen noch keine plausiblen Vorschläge.

[Jakob5]

Ja, von dem Sonnensegel habe ich gehört, aber sie reden von 100 Jahren statt von 20, ausserdem ist das materialtechnisch noch nicht möglich (50 km2 Segel mit ein paar Gramm Gewicht - stabil bei riesigen Geschwindigkeiten).

Der Teilchenbeschleuniger muss ja nicht auf 99% Lichtgeschwindigkeit beschleunigen wie herkömliche, sondern eben nur auf 20%. Der Energie- und Materialaufwand wird ja vor allem in Richtung 100% c riesig, d.h. bei 20% sollte es noch deutlich machbarer sein.

[Bynaus]

Zum Abbremsen gibt es schon ein Konzept, ein Magnetsegel sollte mit moderaten Mitteln die Abbremsung von interstellaren zu interplanetaren Geschwindigkeiten ermöglichen. Sofern der Zielstern einen Sternwind hat. Aber bei Proxima ist das kein Problem...

[Jakob5]

Die Abbremsidee klingt gut. Wurde das mal durchgerechnet? Daran scheitert es oft.

Nochmal, wieso ich mechanische Be-und Entschleunigungen ins Spiel bringe:

Die schnellsten Geschwindigkeiten, die je erzeugt wurden, sind nicht die Raketen von Menschen, sondern die Sporen von bestimmten Pilzsorten.

Das heisst, wenn wir von denen lernen und das in einem technischen Massstab, können wir vielleicht an die % Lichtgeschwindigkeit heran.

[Jakob5]

Verzeihung, da hat sich Guila Enders in einem Artikel wohl verschrieben: Nicht die Geschwindigkeit, sondern die Beschleunigung von Pilzsporen ist höher als alles, was Menschen erreichen.

[Bynaus]

Die magnetische Abbremsung wird schon seit Jahren diskutiert. Siehe z.B. hier: https://arxiv.org/abs/1603.03015

Das Problem beim Teilchenbeschleuniger ist, neben dem materiellen Aufwand, die enorme Beschleunigung, die nötig ist - selbst für 20% der Lichtgeschwindigkeit. Sagen wir mal, optimistischerweise, wir machen die Beschleunigungsstrecke 1000 km lang. Welche Beschleunigung muss das Projektil dann aushalten, damit es am Ende mit 0.2 c die Mündung verlässt? Mit v^2 / 2s = a komme ich auf 180 Mio Ge...

[Jakob5]

Ja, deshalb sind ja Teilchenbeschleuniger oft kreisförmig, was sich in diesem Fall auch empfehlen würde. Die Fliehkräfte aufzufangen ist dann natürlich eine Herausforderung. Ich würde das Ding an einem hochfesten Seil befestigen und um einen Mittelpunkt zirkulieren lassen.

[Protuberanz]

Es kann eigentlich nur mit riesigen Sonnensegeln funktionieren. Denn wir benötigen noch ein weiteres Bauteil was sehr große Ausmaße haben muß. Das ist die Sendeantenne. Wenn die Antenne zu klein ist, würde man extrem leistungsstarke Sendeverstärker benötigen, um ein verständliches Signal über diese Entfernung transportieren zu können. Leistungsverstärker sind jedoch wieder sehr gewichtig, allein schon wegen der Kühlung, die sie benötigen. Außerdem fressen sie wieder eine Menge Strom, den wir auch nur dann haben, wenn der Generator groß und schwer ist. Und nicht zu vergessen, die goldene Regel der Funkübertragung, der beste Antennenverstärker ist und bleibt nun einmal die Antenne selbst. Das Antriebs-/Bremssegel und die Sendeantenne sollten also ein Kombigerät bilden.
Aber davon einmal abgesehen, sollte die Reisezeit auf jeden Fall deutlich unter 100 Jahren liegen. Denn die MTBF-Zeit unserer derzeitigen Halbleiterelektronik ist nicht dazu angetan, zu erhoffen, das die Geräte noch fehlerfrei funktionieren, wenn sie länger unterwegs sind. Schon gar nicht unter den verschärften Bedingungen der kosmischen Strahlung.

[Bynaus]

Ja, deshalb sind ja Teilchenbeschleuniger oft kreisförmig, was sich in diesem Fall auch empfehlen würde. Die Fliehkräfte aufzufangen ist dann natürlich eine Herausforderung. Ich würde das Ding an einem hochfesten Seil befestigen und um einen Mittelpunkt zirkulieren lassen.

Das ist komplett illusorisch. Du unterschätzt vollkommen, wie schnell 20% c wirklich sind. Wenn du mir nicht glaubst, kannst du ja mal ausrechnen, welche Fliehkräfte du bei einem rund um den Mondäquator gelegten Teilchenbeschleuniger bei 0.2 c "auffangen" müsstest... Und, welche Zugkraft an deinem "hochfesten" Seil ziehen würden...