Raumschiffantrieb

@Cesair

Cesair schrieb:um rotogravitation dauerhaft lebensfreundlich zu gestalten würde ein Ring benötigt der MINDESTENS 6km Durchmesser hat!

Auf Grund wessen welcher Grundlage kommst du auf diese Zahl, dass würde mich mal interessieren?

Cesair schrieb:Da machen Konzepte a la Star Trek mehr Sinn.

Ja, sie würden mehr Sinn machen, würde man über solche Techniken verfügen. Da wir allerdings noch "Lichtjahre" davon entfernt sind, diese überhaupt theoretisch zu formulieren, ist Rotation wohl die einzige reelle Möglichkeit, die uns in naher oder eher ferner Zukunft zur Verfügung steht.

@Fedaykin

Fedaykin schrieb:die Antimaterie für einen Photonenantrieb zu nutzen halte ich für ineffektiv, der braucht nämlich viele Megawatt für einen lausigen Newton schub.

Hmmm, ich hab das jetzt mal aus Spaß ausgerechnet, wenn die Austrittsfläche 5 m² betragen würde und die Zeitspanne der Antriebsphase auf 3600 s festgelegt ist. Gilt allerdings nur, wenn man die gesamte freigewordene Energie in eine Richtung lenken könnte.

1 kg hat die Energie von 9*10^16 J, was auch 9*10^16 Ws sind.

9*10^16 Ws / 3600 s = 2,5*10^13 W

Beispiel: P = 2,5*10^13 W, Fläche A = 5 m²

u = Energiedichte /// pst = Strahlungsdruck /// P = Leistung /// A = Fläche /// c = Lichtgeschw.

u und pst haben nicht nur die gleiche Dimension, sondern sind auch gleich. Also pst = u

u= P / A * c = 2,5*10^13 W / 5 m² * 3*10^8 m/s = ~ 16.666,667 J/m³

u = 16.666,667 J/m³ sind ebenfalls pst = 16.666,667 N/m²

Wenn man jetzt noch F = p * A rechnet (16.666,667 N/m² * 5 m²), würde eine Kraft von ca. 83.333,333 N je sekunde wirken über eine Zeitdauer von 3600 Sekunden.

Jetzt kommt es natürlich noch auf die Masse des Raumschiffes an, wenn man hier bspw. von 10.000.000 kg ausgehen würden. Dann würde bei F = m * a folgende Beschleunigung auftreten:

a = F / m
a = 83.333,333 N / 10.000.000 kg
a = 0,0083 m/s²

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Würde man 500 kg Materie und 500 kg Antimaterie in 3600 s verbrauchen, würde man immerhin schon konstant mit plüschigen 8,333 m/s² Beschleunigen.

Was bei v = a * t -----> 8,333 m/s² * 3600 s immerhin bedeuten würde, dass man nach einer Stunde 29.998,8 m/s schnell wäre.

Hätte man 500 t Antimaterie und 500 t Materie als Treibstoff an Bord, so könnte man immerhin auf eine Spitzengeschwindigkeit von ca. 29998,8 km/s kommen, würde man weiterhin konstant 1 Tonne in einer Stunde verbrauchen.

Immerhin würde man dafür nur ungefähr 42 Tage brauchen. Und man hätte schon mehr als das
11-fache der Entfernung von Erde zu Pluto zurückgelegt.

Meiner Meinung nach, geht da schon was vorwärts, wenn auch nur langsam und kostenintensiv. Wüsste man nicht mehr wohin mit der Antimaterie und würde in dem Zeugs sprichwortlich schwimmen, wäre dies sicherlich eine Alternative.^^

So gebe ich dir aber recht, dass diese Variante zu teuer in der praktischen Anwendung ist.

Fedaykin schrieb:das besete konzept für ein Antimateriebetriebenes Schiff ist die Valkyry von Charles Pellegrino (Das design wurde abgewandetl für das Schiff im Film Avatar)

Welches Prinzip wird dort verwendet, so ähnlich wie hier beschrieben, bzw. welche Zahlen und Daten werden für die Valkyrie angegeben und welchen Verbrauch hat dieses Raumschiff?

Wikipedia: Antriebsmethoden für die Raumfahrt#Antimaterieantrieb

@mirror6
darum geht es ja gerade -_-

@Bananengrips
das kann man berechnen, ich kann dir zusätzlich aber auch nochmal ne Quelle nennen:

Solange die Rotationszeit eines großen Wohnzylinders nur größer ist als zweieinhalb oder drei Minuten, bleiben die Gezeitenkräfte, (d.h. die Gravitationsunterschiede zwischen Scheitel und Fußsohle eines 1.80 m großen Menschen), nahezu unmerklich. Auch die Corioliskräfte (eigentlich sind es nur Scheinkräfte), die wirken, wenn ein Bewohner eines Habitats sich z.B. senkrecht zur Rotationsachse bewegt, wären bei diesem Konzept zwar meßbar, aber nicht spürbar.

Aber: damit bei einer langsamen Umdrehung innerhalb von drei Minuten, trotzdem eine normale Schwerkraft von 1 g auftritt, müßte der Radius eines solchen Wohnzylinders ca. 3 km betragen, der Durchmesser also 6 km!

http://www.drg-gss.org/typo3/html/index.php?id=68 (Archiv-Version vom 02.09.2012)

gab auch noch andere Quellen die auf etwa die Werte kamen, aber die sind mir leider nicht mehr zugänglich.

http://de.memory-alpha.org/wiki/Tr%C3%A4gheitsd%C3%A4mpfer
:)

@Bananengrips

1 kg
...
Masse des Raumschiffes ... 10.000.000 kg
...
a = 0,0083 m/s²

Und das für 3600s ergibt 30m/s

Das kommt mir recht wenig vor. Ich weiss auch nicht warum du es so kompliziert rechnest. Es gilt doch:
E = 1/2 * m * v²
oder
v = wurzel(2*E/m)

wobei E die von dir berechneten 9*10^16 J sind. m sind deine 10^7 kg
Das ergibt nach meinem Taschenrechner 134164 m/s also 134km/s.

Ist aber auch nicht viel besser.

@zodiac68

Das ganze gerechne basiert darauf, dass ich ausrechnen wollte, wie Sinnvoll nun so ein Photonen-Impulsantrieb ist. So ein Impulstriebwerk funktioniert auf der Basis der Impulserhaltung, eine Menge wird hinten hinausgetrieben und dadurch bewegt sich das Raumschiff in die entgegengesetzte Richtung.

Bei der Materie/Antimaterie-Annihilation werden die beiden Massen vollständig in Strahlung umgewandelt, nämlich in Gammastrahlung und diese besteht aus hochenergetischen Photonen.

Möchte ich nun, dass dieses Raumschiff ausschließlich durch diese Photonen via Rückstoßprinzip angetrieben wird, muss ich nun erstmals den Strahlungsdruck berechnen. Dazu brauche ich Angaben, wie zu Beispiel, auf welche Fläche x m², wieviel Leistung einwirkt. Den Strahlungsdruck berechnet man eben mit der Formel:

u = P / A * c

Damit erhalte ich dann die Kraft in N, die auf die beliebige Fläche x m² einwirkt.

Danach kann ich dann die Beschleunigung mit F = m * a in m/s² ausrechnen. Tadaa....

zodiac68 schrieb:Und das für 3600s ergibt 30m/s

Naja, wenn man bedenkt, dass 1 kg eine Masse von 10.000 Tonnen bewegt ist das nicht zu verachten. Für interstellare Raumfahrt allerdings wäre die Masse von 10 kT wohl noch wesentlich zu gering ausgewählt.

Die Leute vergessen immer wieder, dass die Materie/Antimaterie-Annihilation keine Fantasieenergiemengen freisetzen kann, mehr als E = m * c² geht eben nicht. Desweiteren kommt es auch drauf an, wie man diese freigewordene Energie in nutzbare Energie umwandelt. Ein Photonenantrieb ist dann doch ziemlich "kostspielig", was den Verbrauch betrifft. Allerdings warte ich erstmal ab, was die Werte von anderen Konzepten ergeben.

Wäre die Austrittsfläche nur 0,01 m² groß, so würde man mit 1 kg über 3600s hinweg, auf eine Geschwindigkeit von 3000 m/s kommen. Allerdings würde es einem dabei das ganze Heck wegschmelzen, wenn soviel Energie auf solch einen kleinen Ausgang treffen würde.^^

Wenn ich die Formeln E = m° c² und E = 1/2 m v² gleichsetze m°c²=1/2mv² und dies dann nach m° umstelle....

m°=(1/2mv²)/c²

bekomme ich mit den Werten von oben und deinen 134164 m/s auch wieder auf 1 kg Materie, die für diese Geschwindigkeit benötigt würde. Allerdings ist das ziemlich allgemein gehalten und sagt nicht wirklich etwas darüber aus, welches Konzept nun das beste von allen ist, da mit dieser Rechnung jeder Vorschlag mit dem gleichen Resultat abschneiden würde.

Es kommt also darauf an, welcher Vorschlag am besten die freigesetzte Energie in nutzbare Energie verwandelt.

also das Beispiel für den Klasscihen Photonenantrieb liegt bei 300 Megawatt für einen Newton Schub



Wikipedia: Nuclear photonic rocket

@Fedaykin

Also, wenn ich mit denen 300 Megawatt rechne und wieder von einer Zeitdauer von 3600s ausgehe, komme ich erneut auf die 83.333,333 N Schub von oben. So scheinen sich meine Berechnungen mit den Angaben des Wiki-Artikels zu decken.

wäre ein antrieb mit dunkler materie nicht effizienter? dunkle materie müsste man doch nur unterwegs einsammeln...

@Leibhaftiger
Da ist nur die sache das noch nicht einwandfrei Beweisen wurde das es sie gibt. Zu mal wie soll man die denn einsammel?

@Leibhaftiger

Leibhaftiger schrieb:wäre ein antrieb mit dunkler materie nicht effizienter?

Darüber können wir reden sobald wir wissen was die Dunkle Materie überhaupt ist.

Wenn ich ein Raumschiff bauen würde würde ich es mit Fantasie steuern und betreiben!
Fantasie Antrieb geht schneller als Lichtgeschwindigkeit :O

Bananengrips schrieb:Also, wenn ich mit denen 300 Megawatt rechne und wieder von einer Zeitdauer von 3600s ausgehe, komme ich erneut auf die 83.333,333 N Schub von oben. So scheinen sich meine Berechnungen mit den Angaben des Wiki-Artikels zu decken.

mmh ist der ISP überhaupt richtig? Dann müsstest du eine Energieaufwand haben von 24900MW? ( Du hast doch da US SChreibweise oder sollen das gar 83Tausen Newton sein?

es ich also wieviel Megwatt Äuqivalent wäre denn 1KG Materie Antimaterie?

Licht kann nicht mehr SChub haben als ein Ionentriebwerk, zumindest nicht bei gleicher Energieinput

die Beschleunigung wird hier mit 3m pro Jahr angegeben.

@Fedaykin
@1.21Gigawatt
Das könne euch interessieren:
Vorbild Star Trek: NASA-Physiker halten echten Warp-Antrieb nun doch für vorstellbar
http://grenzwissenschaft-aktuell.blogspot.de/2012/09/vorbild-star-trek-nasa-physiker-halten.html (Archiv-Version vom 19.09.2012)

Gruß

mirror6 schrieb am 14.09.2012:Vieleicht können wir ja irgendwann kleine Portale öffnen,

Oder wir müssen auf alle Ewigkeit auf diesen Planeten aushaaren!

1.21Gigawatt schrieb:Wenn ich ein Raumschiff bauen würde würde ich es mit Fantasie steuern und betreiben!
Fantasie Antrieb geht schneller als Lichtgeschwindigkeit :O

Nach einigen Theorien wäre das durchaus denkbar.

Dieser Gedanke lässt sich auch physikalisch umsetzen, mit einem Quanten Phasen Antrieb. Bei diesem höchst spekulativen Antrieb (Im Netz werdet ihr nichts dazu finden) wird zunächst ein Raumschiff und seine Besatzung in eine Quantenphase überführt, wo sich die einzelnen Wellenfunktionen der Atome einander ausrichten und synchronisieren.

In diesem Zustand verhält sich das Raumschiff wie eine einzige makroskopische Superwelle, mit ebensolchen Eigenschaften wie Superposition und dreidimensionale Wahrscheinlichkeitsdichte. Sie ist also nicht mehr lokal zu betrachten. Hebt man den Zustand wieder auf, wird das Raumschiff wieder real und materialisiert sich in seinen Wahrscheinlichkeitsraum.

Bringt man nun an dem Raumschiff aussen einen Körper an und bringt das Gesamtsystem erneut in die Quantenphase, so verschränkt sich das Raumschiff mit dem Fremdkörper und prägt sich diesen Zustand ein. Es bildet sich ein Memoryeffekt, welcher auf Verschränkung basiert und dieser führt dann zu folgendem Effekt:

Transportiert man diesen Fremdkörper mit normalen Mitteln auf den Mars ( 6 Monate Reisezeit) und positioniert ihn dort und bringt das Raumschiff auf der Erde wieder in Phase, wird sich das Raumschiff bei Abschalten der Quantenphase nicht mehr auf der Erde materialisiern, sondern auf dem Mars, direkt an dem Fremdkörper. Das liegt daran, dass dieser Fremdkörper, im realen Zustand, wie ein Kondensationskeim im Wahrscheinlichkeitsraum wirkt und die Materialisierung auf den Mars zieht.

Das Raumschiff selber könnte somit innerhalb von 20 Minute auf den Mars reisen. Zwar nicht überlichtschnell, aber schon mit Lichtgeschwindigkeit.

Hierzu folgen keine Formeln, keine Links. Wir spekulieren nur.

mmh, klingt nur nach Techbabbel ohne Grundlage

das prinzip wäre eher wie der Uendliche Unwahrscheinlichkeitantrieb aus dem Anhalter

wie gesagt wäre ja alles noch im Rahmen wenn Quantenmechanik im Macrokosmos funktionieren würde.

@factor
oh Grenzwissenschaftblog, da bin mal wieder gespannt was sie diesmal verbockt haben oder überinterpretiert (zwischen Verstößt nicht gegen Phyisk und Bauen können mehrere mio Jahre liegen)

@Fedaykin

Fedaykin schrieb:es ich also wieviel Megwatt Äuqivalent wäre denn 1KG Materie Antimaterie?

Naja, 1kg hat das Energieäquivalent von 9*10^16 Joule oder eben auch 9*10^16 Wattsekunden.

Mit der Formel P = W / t kann man dies einfach ausrechnen.

P = Leistung in Watt (W)

W = Arbeit in Joule (J) oder Newtonmeter (Nm)

t = Zeit in Sekunden (s)

P = W / t
P = 9*10^16 J / 1 s
P = 9*10^16 Watt

Also, sind 9*10^16 Joule auch 9*10^16 Watt, was dann 90 Milliarden Megawatt wären.

@Fedaykin

Fedaykin schrieb:mmh ist der ISP überhaupt richtig? Dann müsstest du eine Energieaufwand haben von 24900MW? ( Du hast doch da US SChreibweise oder sollen das gar 83Tausen Newton sein?

Das ganze gilt nur, wenn wir die gesamte freigewordene Energie bewusst in eine Richtung umlenken können.

Sagen wir einfach, wir bringen 1 kg (0,5 kg Materie + 0,5 kg Antimaterie) in 1 Sekunde zur Annihilation, so wird 9*10^16 Joule an Energie frei, was wie oben errechnet auch 9*10^16 Watt sind.

Mit der Formel u = P / A * c kann man dann die Energiedichte bzw. den Strahlungsdruck ausrechnen.

u = Energiedichte in J/m³ ---> pst = Strahlungsdruck in N/m²

P = Leistung in Watt

A = Fläche

c = Lichtgeschwindigkeit

u = P / A * c
u = 9*10^16 W / (1m²*(3*10^8 m/s))
u = pst = 300.000.000 N/m²

Das heißt, dass auf eine Flache von 1 m², eine Kraft von 300 Meganewton wirken.

Wenn wir jetzt die 300 MN durch eine Brenndauer von 1 Stunde teilen, dann kommen wir wieder auf die 83.333,333 N ------> 83,3 kN.

300.000.000 N / 3600 s = 83.333,333 N !!!

Das heißt, dass eine Annihilation von 0,00027 kg, unter optimalen Bedingungen, eine Kraft von 83,3 kN auf einen 1 m² ausübt.

Bananengrips schrieb:Also, sind 9*10^16 Joule auch 9*10^16 Watt, was dann 90 Milliarden Megawatt wären.

ja dann mag das Mathematisch so einen Schub geben, aber ich bezweifle das du irgendwas Bauen kannst was 90 Milliardne Megawatt standhält

wenn wir 90 Mrd Megawatt haben, dann könnten wir auch Sonnensegel + Laser verwenden.

Die Newotnkraft weniger auf m² als auf die Raumschiffmasse interessant. Aber gut das Thema hat sich soweit erstmal erledigt.