Proxima Centauri erreichen mit Teilchenbeschleuniger

Protuberanz

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Entschuldigung Jakob, Du hast mich falsch verstanden. Viele Satelliten? ja! Aber nicht nacheinander, sondern gleichzeitig. Und auch nicht in der Größe, die Du favorisiert hast, sondern deutlich größer.
Ich zeigte aber auch noch zusätzliche Probleme auf. Du benötigst zwingend eine Stromversorgung für die Reise. Das kann eigentlich nur mit einer Radionuklidbatterie, oder besser thermonuklear erfolgen. Wobei wir letztere Technologie noch nicht einmal ansatzweise verfügbar haben. Ein Radionuklidbatterie, bedeutet jedoch viel Gewicht und geringe Effizienz auf diese Distanz.
Auch um das Bremsen wirst Du nicht drum herum kommen. Denn die Satelliten müssen die Bilder aufnehmen, speichern und übertragen. Die Übertragungsrate wird auf diese Entfernung grottenschlecht sein. Wenn Du Dir vor Augen hältst, das New Horizons (mit einer perfekten Antenne, von über 2m Durchmesser) vom Pluto aus eine Datenrate von 600-700 Bit/s hat (und das sind nur ca. 36 AU), dann kannst Du Dir vielleicht vorstellen, das wir vom PC ein einzelnes Bit wahrscheinlich mehrfach pro Minute senden müssen, um eine einigermaßen fehlerfreie Übertragung zu haben. Hinzu kommt, das es nur eine Antennenmatrix ist. Wir also auf das hochrechnen durch Software angewiesen sind. Die Übertragung eines einzelnen Bildes wird so, je nach Auflösung, mehrere Wochen, bis Monate dauern.
Und dabei darf man nicht vergessen, das wir immer noch nicht das Problem der Beschleunigung und Lageregelung geklärt haben.
Ich halte ein solches Projekt, mit den derzeitigen technischen Möglichkeiten für ausgeschlossen.
 

Jakob5

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Hallo Protub, danke für deine Antwort.
In der Tat habe ich die Datenübertragung überschätzt.
Ich würde aber noch nicht so schnell aufgeben.
Sofern das Bremsproblem gelöst wäre, hätte ich eine Low-carb und Low-cost Lösung für die Datenübertragung:
Der Satellit positioniert sich in exakt der richtigen Entfernung vor Proxima Centauri. Durch z.B. eine Art Paddel verschattet er diese dabei kodiert. Auf der Erde wird das Signal empfangen. Das ist eine geniale und einfache Methode, Daten zu übertragen.
 

Jakob5

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Protub,
noch einmal im Ernst:

Ich glaube, die Lösung im Starshotproblem liegt WIRKLICH darin, dass wir, anstatt einen mittelgrossen, viele mini kleine Satelliten schicken. Die vielleicht auch unterschiedliche Aufgaben übernehmen, auf jeden Fall jedoch im Millimeterbereich liegen, damit sie überhaupt erst so hoch beschleunigt werden können.
 

Jakob5

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Wow, langsam eröffnet sich das Konzept wirklich!

Mit Hilfe eines Gummibands könnten z.B. 100e Kleinstsatelliten durch Impulsübertragung mindestens einen davon auf 0 kmh abbremsen! Kann es gerne erklären, wenn unverständlich.
 

mac

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Hallo Jakob 5,

rechne doch mal aus, wie groß das Paddel dafür sein müßte und wie weit weg vom Stern der Satellit sein müßte um z.B. 1 ppm des Sternenlichts abzudecken.

Herzliche Grüße

MAC

Und wenn Du schon dabei bist, dann rechne mal aus wie stark das Gummiband sein müßte und wie schwer diese mit den Satelliten zusammenhängende Masse wäre, die Du dann ja zunächst mal gleichzeitig beschleunigen müßtest. (Und es wäre auch kein Fehler, solche Rechnungen vor dem Posten durchzuführen)
 
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Jakob5

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Danke mac. Das mit dem Paddel müsste ich erst noch durchdenken. Ich nehme aber an, das ein paar hundert AUs ausreichen, um die Sonne komplett zu verdenken. Von so einer Distanz lassen sich schon schöne Fotos schiessen, bzw. so eine Distanz lässt sich, wenn Bremsen möglich ist, auch noch zurücklegen.

Nochmal zu dem Abbremsvorgang:
Die Gummistärke ist ein Resultat, der Freihzeitsgrad ist die Anzahl Satelliten. Meinetwegen erhöhe sie auf 10 000 Minsatelliten.

ÜBRIGENS liesse sich damit auch der Startvorgang ausführen. Ich stelle mir eine Rampe vor, die 9 999 "Gewichte" verschiesst, und einen Kleinstsatellit. Durch Aktio-Reaktio und "Gummibänder" können diese den Kleinstsatellit auf 20% Lichtgeschwindigkeit bringen.

Das klingt nach einem Konzept! Meint ihr nicht?
 

Jakob5

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zabki, das liegt wahrscheinlich an meiner Wortwahl (Gummibänder).

Versuche bitte, von meiner laienhaften Wortwahl abzusehen, ich bin Ingenieur auf einem anderen Gebiet. Versuche von der Semantik wegzusehen, und dich mehr auf den Inhalt zu fokussieren.
 

Wolverine79

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Ich glaube, die Lösung im Starshotproblem liegt WIRKLICH darin, dass wir, anstatt einen mittelgrossen, viele mini kleine Satelliten schicken.

Wieso ist das ein Starshotproblem? Genau das ist doch das Konzept des Starshot-Projekts. Man will statt einem Satelliten, dutzende Nano-Satelliten ins All schießen.

Edit: Und die Segel beim Starshot-Projekt sollen nicht "50 km2 Segel mit ein paar Gramm Gewicht" haben, wie von Jakob5 weiter oben behauptet, sondern nur 4x4m² bei einem Gramm Gewicht.
 
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mac

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Hallo Jakob5,

Das mit dem Paddel müsste ich erst noch durchdenken.
das ist das was ich meinte, als ich von rechnen vor dem Posten schrieb!
Wenn Du es doch wenigstens jetzt getan hättest!

Ich nehme aber an, das ein paar hundert AUs ausreichen, um die Sonne komplett zu verdenken. Von so einer Distanz lassen sich schon schöne Fotos schiessen, bzw. so eine Distanz lässt sich, wenn Bremsen möglich ist, auch noch zurücklegen.
irgendwie passt das nicht zu dieser Aussage?

ich bin Ingenieur


Simpler Dreisatz:
Proxima Centauri Radius 101.500.000 m, Entfernung rund 4,2 Lichtjahre, rund 267000 astronomische Einheiten.
(1 m², rund) Paddel Radius 0,564 m
Damit die Kreisscheibe des Paddels 1 Millionstel der sichtbaren Fläche von Proxima Centauri abdecken kann, muß sie 180 tausend mal näher am Betrachter sein, als Proxima Centauri
Faktor = (101.500.000/1000)/0,564
/1000 deshalb, weil ich mit den Radii rechne. Ins Quadrat, ist das der Faktor 1 Million.

Proximal Centauri ist von uns rund 267000 astronomische Einheiten entfernt, also muß ‚Dein‘ Paddel 1,48 astronomische Einheiten von Dir (bzw. rund 267000 astronomische Einheiten von Proxima Centauri) entfernt sein, um maximal 1 Millionstel der Sternenscheibe von Proxima Centauri abzudecken (alles nur rein geometrisch und deshalb falsch, weil die Lichtbeugung einen großen Teil dieser Abdeckung wieder aufhebt. Ist also völlig unbrauchbar, um nicht zu sagen Stuß)

Von einem Ingenieur hätte ich eigentlich erwartet, daß er das vorher nachrechnet und dann erst gar nicht postet - denn es kostet viel Zeit diesen haarstäubenden Unfug wieder gerade zu rücken für die, die sowas auf Anhieb nicht rechnen können, aber vielleicht mitgelesen haben.

Herzliche Grüße

MAC

Nachtrag: Was glaubst Du, mit welcher Baudrate Du dieses Paddel mechanisch drehen kannst, ohne Kraftwerk an Bord?
 
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mac

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Noch etwas zu Deinen Gummibändern.

20% c wären 60.000.000 m/s. Aufgeteilt auf ‚Deine‘ 10000 Satelliten müßte eine Differenzgeschwindigkeit von 6 km/s (fast die Geschwindigkeit für eine Umlaufbahn) von einem Gummiband abgebremst werden. (bei 1kg Masse sind das rund 18 Megajoule kinetische Energie)

Schlag nach, wie ein Gummiband, oder eine Feder beschaffen sein müßte, um einen z.B. 1 kg schweren Satelliten und sich selbst zu stoppen.

Herzliche Grüße

MAC
 

Jakob5

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Hallo mac,

danke fürs Durchrechnen, die Idee mit dem Paddel ist damit endgültig gestorben.
Jedoch die Grundidee, den Stern vor Ort zur Informationsübertragung zu nutzen, finde ich nach wie vor nachdenkenswert - schliesslicht hat man schon massenhaft Photonen, die genau den Weg zur Erde gehen. Es lohnt sich immer, an bestehende natürliche Bedingungen anzuknüpfen, so wie wir z.B. hier auf der Erde die Wasserkraft der Flüsse benutzen, um Waren fortzubewegen. Aber nicht mit dem Paddel, da sind wir uns beide einig. Habe für einen moment meine Optik-Kinderstube vergessen ;)

Ich rechne nicht alles sofort durch, weil es ja hier im Forum auch um einen Gedankenaustausch geht, Raumsonden bauen werden wir wohl nicht bzw. erst wenn wir zu einem plausiblen Ergebnis gekommen sind ;)

Hat jemand Argumente gegen die Aktio-Reaktio Beschleunging? Technisch natürlich schwierig umzusetzen.
 

mac

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Hallo Jakob5,

Hat jemand Argumente gegen die Aktio-Reaktio Beschleunging? Technisch natürlich schwierig umzusetzen.
Ja!

Welchen Sinn soll es machen, 10000 Satelliten (je 1 kg) auf 20% c zu beschleunigen, also 0,5 * 10000kg * (60.000.000 m/s)² = 1,8*10^19 Joule Energie zu verbraten, um anschließend einen der Satelliten mit 1,8*10^15 Joule abzubremsen? (Alles mit idealem, masselosen Gummiband und ohne die Masse des Energieträgers, was im wirklichen Leben nicht existiert)

Für die gleiche Information verbrätst Du 10000 mal so viel Energie wie nötig und das sogar ohne die Masse der ‚Gummibänder‘

Herzliche Grüße

MAC
 
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Jakob5

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Hallo Mac,

Ich habe meine Idee wohl nicht ausreichend erklärt. Es müssen auch keine Bänder sein, für den Beschleunigungsvorgang reicht auch das Stoßprinzip.

Ich erkläre es mal mit 24 Gewichten in Realität wurden wohl 10 000e gebraucht. Ausserdem wäre in Realität noch unser kleiner Satellit, der jetzt mal weglassen wird, um die Theorie zu erklären.

24 Gewichte werden auf 1000 m/s beschleunigt.
12 Gewichte haben 100 kg, diese stoßen die anderen zwölf Gewichte, die nur 1-10kg wiegen mit einer bestimmten Differenzgeschwindigkeit. Nach Impulserhaltung werden die deutlich leichteren Gewichte stark beschleunigt, die 100kg Gewichte abgebremst. Das Spiel geht weiter: von dem verbleibenden Gewichten stoßen 6 10 kg Gewichte die 6 Gewichte mit 100g- 1 kg... Und so weiter.

Diese Kettenreaktion braucht natürlich eine enorme Justierung. Aber durch vielleicht ein Dutzend " Stöße" kann so ein Minisatellit auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden, auch wenn ALLE Ausgangssatellitten die Rampe mit "nur" 1000 M/s verlassen haben!

Inwieweit 20%C erreicht werden kann müsste man durchrechnen.
 

Jakob5

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Anmerkung: natürlich haben NICHT alle Ausgangssatellitten 1000m/s, sondern alle haben bestimmte Differenzgeschwindigkeiten und natürlich auch einen leicht unterschiedlichen Abschusszeitpunkt, damit quasi das eine das andere Gewicht von hinten stoßen kann. Vom Material denke ich an eine flummiartige Hülle.
 

Jakob5

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Ich glaube, die Lösung der Starshotfrage ist nicht ein ominöses Asterix-Solarsegel, das dann doch 100e Jahre braucht, sondern: Die Kombination verschiedener mechanischer, magnetischer etc. Beschleunigungsarten:
- "Teilchenbeschleuniger"
- "Aktio Reaktio - Stösse"
- "Sonnensegel"
- "..."

All diese Antriebsmechanismen sollte man kombinieren und optimieren, sodass jede in dem für sie besten Arbeitsbereich beschleunigt. Beispiel: Der Beschleuniger bringt viele Kleinstsatelliten auf 0.01%c, durch Actio Reactio wird eins davon auf 1% c gebracht. Durch ein integriertes Solarsegel und auf Grund der optimalen Position versus der Sonne wird dieser dann auf 20% c gebracht.
 

mac

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Hallo Jakob5,

Ich habe meine Idee wohl nicht ausreichend erklärt. Es müssen auch keine Bänder sein, für den Beschleunigungsvorgang reicht auch das Stoßprinzip.
soweit ich mich erinnere hattest Du diese ‚Sache‘ eingeführt um

Mit Hilfe eines Gummibands könnten z.B. 100e Kleinstsatelliten durch Impulsübertragung mindestens einen davon auf 0 kmh abbremsen! Kann es gerne erklären, wenn unverständlich.
aber sei‘s drum.




Ich erkläre es mal mit 24 Gewichten in Realität wurden wohl 10 000e gebraucht. Ausserdem wäre in Realität noch unser kleiner Satellit, der jetzt mal weglassen wird, um die Theorie zu erklären.

24 Gewichte werden auf 1000 m/s beschleunigt.
12 Gewichte haben 100 kg, diese stoßen die anderen zwölf Gewichte, die nur 1-10kg wiegen mit einer bestimmten Differenzgeschwindigkeit. Nach Impulserhaltung werden die deutlich leichteren Gewichte stark beschleunigt, die 100kg Gewichte abgebremst.
So, so.

Meine Oma pflegte in solchen Fällen immer zu sagen: „Der Quatsch wird immer quätscher bis er quietscht!“

Schau Dir https://de.wikipedia.org/wiki/Stoß_(Physik) an und rechne das obige einfach nur für die Kombination von zwei unterschiedlich schweren Kugeln nach und vergiss nicht die Gesamtenergiebilanz mitzurechnen.

Herzliche Grüße

MAC
 

Jakob5

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Hallo mac,

danke für die Hilfestellung. Trotzdem, verzichte bitte darauf, beleidigend zu werden. Was man in einer Diskussion einem Gegenüber nicht sagen würde, sollte man auch im Internet nicht tun.

Ich habe die Rechnung nicht gemacht, mir geht es erst einmal um Ideen. Bei elastischen Stössen ist meiner Meinung nach eine Beschleunigung kleinerer durch grössere Massen möglich. Wieviele Potenzen wir dadurch bekommen, ist natürlich fraglich, vielleicht sind es nur 1-2.

Die Grundidee allerdings, mit allen verfügbaren Möglichkeiten einen Kleinstsatellit auf 10-20% Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen, jeweils angewandt im optimalen Geschwindigkeitsbereich, ist nach wie vor die realitischste Herangehensweise an Proxima Centauri.
 

Bernhard

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Hallo Jakob5,

Ich habe die Rechnung nicht gemacht, mir geht es erst einmal um Ideen.
für mich klingt das nach einem ziemlich grundlegenden Mißverständnis. Der Wert einer Idee wird doch erst durch qualitative Überlegungen (Rechnungen) ermittelt. Das kann natürlich eine schmerzhafte Erkenntnis mit sich bringen, aber das solltest Du aushalten können.

BTW: Du solltest MACs scherzhafte Bemerkung nicht persönlich nehmen.
 

Jakob5

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Ich stimme dir voll überein Bernard, das ist natürlich notwendig, so eine Idee zu evaluieren. Aber sie vorher zu formulieren, ohne zu rechnen, darf nicht verboten sein.

Ich habe die Rechnung bereits angefangen, bin aber nicht sofort zu einem Ergebnis gekommen. Auf Grund meiner 100% Arbeitsstelle und einiger ehrenamtlicher Tätigkeiten, muss ich es vorerst bei der Formulierung der Idee belassen, und hoffe auf wertvolle Impulse von Leuten in diesem Forum.
 
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