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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

10 Beiträge, Schlüsselwörter: Physik
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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 20:18
Ich bin gerade am überlegen wie man eine Art künstliche Schwerkraft auf dem Mond erzeugen kann.

Die Fallbeschleunigung auf dem Mond ist 1,62 m/s²
Die Fallbeschleunigung auf der Erde ist 9,81 m/s²

Mit dem Satz des Pythagoras mit der Hypotenuse 9,81 und einer Seite 1,62 habe ich die notwendige seitliche Beschleunigung berechnet = 9,675 m/s².

Für die Dimensionen habe ich die Grundlage von dieser Webseite angenommen.
https://www.leifiphysik.de/mechanik/kreisbewegung/ausblick/kuenstliche-gravitation

Anstatt der 9,81m/s² habe ich allerdings die 9,675 m/s² verwendet, als Radius kommt dabei 3528,86m heraus, was einem Umfang von 22172,48m entspricht.

Wenn der Zug die Strecke in 120s zurücklegen muss, was der Rotationsdauer entspricht, dann muss er mit einer Geschwindigkeit von 665,17km/h fahren.

Jetzt kann das alles was ich gerechnet Mist sein aber wenn man nun auf dem Mond einen Ring aufbaut mit eben diesem Radius 3528,86m oder dem Umfang von etwa 22km, möglichst mit beweglichen Gondeln und dieser Zug mit einer Geschwindigkeit von 665,17 km/h die Strecke passiert. Dann sollte innerhalb des Zuges wenn sich die Gondeln korrekt ausgerichtet haben eine Art künstliche "Schwerkraft" existieren.

Insofern sehe ich nicht wirklich einen Grund warum man dann eine rotierende Raumstation aufbauen sollte, man kann auf dem Mond derartiges viel leichter erreichen. Man kann die Anlage auch in der Tiefe aufbauen wenn man einen entsprechenden Tunnel ähnlich dem Cern gräbt oder auf der Mondoberfläche und dann darüber eine Schicht mit Regolith als Schutz vor der Strahlung aufschüttet. Die Anlagen können auch größer ausfallen und durch das Vakuum dürfte der Energieaufwand auch machbar sein.

Interessanterweise gibt es für eine derartige Art der künstlichen "Schwerkraft" auf Mond kaum was zu finden, hab ich hier was übersehen?


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 21:26
Hey!

Gute Frage

über die Zentrifuge ( „ mit“ ohne seitlicher Beschleunigung)
4 π² r n²

Bei einem Radius von 3528 m wären das dann ~ 0,99 g mit 0,5 U/min und ~660 km/h

Kommt hin
1 g kann man immer gebrauchen

Warum nicht am Mond?
Kommt vielleicht noch...
eine Frage
der Kosten
der Notwendigkeit
des Zeitrahmens einer Mission
Usw.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 22:14
therealproton
schrieb:
Warum nicht am Mond?
Kommt vielleicht noch...
eine Frage
der Kosten
der Notwendigkeit
des Zeitrahmens einer Mission
Usw.
Natürlich würde dies nur bei einer größeren Mission sinnvoll sein. Eine 22km "Bahnstrecke" wäre jetzt nicht so die Herausforderung, bei einer Geschwindigkeit von ~660km/h muss dies aber schon mit höherem Aufwand aufgebaut werden. Hier müsste dann fast schon eine Maglev eingesetzt werden. Es fällt aber mit dem Luftwiderstand einer der größten Hürden hier auf der Erde weg, 574 km/h war der schnellste Zug auf normalen Schienen, 603 km/h aktuell schnellster Maglev. Die 660 km/h wäre wohl möglich aber damit diese Dauerhaft bestehen bleiben kann muss die Konstruktion sehr sicher sein. Grundsätzlich wäre dies aber eine Option wenn man von einer kleinen Kolonie auf eine größere Besiedlung gehen möchte. Wenn man die 22172m voll nutzt und der Zug eine Breite von 3m hat und jeder Person ca. 30m² zur Verfügung stellen möchte, dann kann man auf einem Ring ca. 2271 Personen unterbringen. Bei 1 Millionen wie es z.B. Musk auf dem Mars vor hat, wären dies dann ca. 440 Ringe. Da müsste man schon überlegen, entweder die Breite zu erhöhen oder mehrere Stockwerke zu verwenden.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 22:45
Am Mars? Mhh... ob das den Aufwand lohnt bei 38% Schwerkraft... das ist schon ganz ordentlich!
Im Weltraum, bei langen Missionen wäre Schwerkraft unabdingbar!

Der Mond wäre halt näher🤔

Musk hat Möglichkeiten
  • Tunnel zu bauen

  • „Züge“ darin fahren zu lassen

  • den ganzen Kram zu transportieren

  • denn Willen und das Geld

Lange muss es nicht mehr dauern, so „ungeduldig“ wie er ist!
taren
schrieb:
dann kann man auf einem Ring ca. 2271 Personen unterbringen.
Etwas Platz würde Technik und Versorgung auch benötigen!
Der Nachschub an Versorgungsgütern wäre auch nicht so dramatisch! Eigentlich müsste man nur anhalten und zuladen...
Ok... der Eine oder die Andere wird sich die Seele aus dem Leib kotzen ;)


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 22:53
therealproton
schrieb:
Am Mars? Mhh... ob das den Aufwand lohnt bei 38% Schwerkraft... das ist schon ganz ordentlich!
Im Weltraum, bei langen Missionen wäre Schwerkraft unabdingbar!
Nein, bin kein Fan von einer Marskolonisation im derzeitigen Entwicklungsstadium der Menschheit. Es ging mir nur um die Menge an Menschen die Musk für eine funktionierende Kolonie veranschlagt hat. Der Mond ist viel besser geeignet aus meiner Sicht und mit künstlicher "Schwerkraft" wäre das Hauptargument gegen eine Mondkolonie vom Tisch.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

28.05.2020 um 23:01
Tendiere auch eher zum Mond
taren
schrieb:
damit diese Dauerhaft bestehen bleiben kann muss die Konstruktion sehr sicher sein.
Naja, es gibt Achterbahnen die Jahrzehnte ähnlichen, wenn nicht höheren Anforderungen ausgesetzt sind!
Am Mond wäre die Umgebung brutal aber immerhin konstant!
Was nicht bedeuten soll es wäre ein Klacks!
(Aber sicher lösbar)


Mal auf die Schnelle:
https://web.de/magazine/reise/freizeitparks/groessten-holzachterbahnen-globus-31403560


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

29.05.2020 um 04:45
@taren
Warum sollte man auf dem Mond die Schwerkraft verändern? Die geringe Gravitation spricht eher für den Mond sie vieles einfacher macht. Nach der Mondlandung hat man wesentlich weniger Energie gebraucht um auf die Erde zurück zu kommen. Es wird ja Schwerkraft gebraucht wegen diverser Körperlicher Folgen. Dagegen reicht eine geringe Schwerkraft ja schon aus.

Gegen eine Mondkolonie spricht der Rest z. B. Kaum verwendbare Ressourcen auf dem Mond, keine Atmosphäre usw.

Meine Frage wäre: wozu? Jetzt als was wäre möglich oder soll das einen Sinn erfüllen. Willst du die Ganze Kolonie auf dieser Gravitationsbahn lagern oder nur die Schlafwagons?

OT: vlt wäre es ja Sinnvoller wenn Musk an nem Weltraumlift entwickeln lassen würde, das wären viel größere Probleme der Raumfahrt beseitigt.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

29.05.2020 um 06:55
Miles1701
schrieb:
Warum sollte man auf dem Mond die Schwerkraft verändern? Die geringe Gravitation spricht eher für den Mond sie vieles einfacher macht. Nach der Mondlandung hat man wesentlich weniger Energie gebraucht um auf die Erde zurück zu kommen. Es wird ja Schwerkraft gebraucht wegen diverser Körperlicher Folgen. Dagegen reicht eine geringe Schwerkraft ja schon aus.
Wesentlich für die körperliche Gesundheit und da ist die Schwerkraft auf dem Mond zu gering, jedenfalls wenn der Aufenthalt länger ist
Miles1701
schrieb:
Gegen eine Mondkolonie spricht der Rest z. B. Kaum verwendbare Ressourcen auf dem Mond, keine Atmosphäre usw.
Warum denkst du Ressourcen sind auf dem Mond nicht verwendbar, auf dem Mond sind fast alle wesentlichen Ressourcen wie auf der Erde zu finden. Die fehlende Atmosphäre sehe ich als Pluspunkt an, da keine Atmosphäre = wesentlich geringere Korrosion und wesentlich weniger Veränderung an der Oberfläche durch Wind etc. Die wesentliche Änderung an der Oberfläche ist der Beschuss durch Strahlung aber hier hilft auch eine Atmosphäre nur wenig. Wie sich dies auswirkt auf das Equipment werden wir sehen wenn die Apollo Landungsgebiete untersucht werden.
Miles1701
schrieb:
Meine Frage wäre: wozu? Jetzt als was wäre möglich oder soll das einen Sinn erfüllen. Willst du die Ganze Kolonie auf dieser Gravitationsbahn lagern oder nur die Schlafwagons?
Erstmal nur die Rückzugsräume zum Schlafen und zur Entspannung, dann auch Geschäfte, Arbeitsstätten evtl. aber hier ist die geringere Schwerkraft zum Teil eher von Vorteil. Sinnvoll wäre hier ein Schichtbetrieb, denn könnte man dies auf 3x 8h oder 2x 12h pro Crew aufteilen.
Miles1701
schrieb:
OT: vlt wäre es ja Sinnvoller wenn Musk an nem Weltraumlift entwickeln lassen würde, das wären viel größere Probleme der Raumfahrt beseitigt.
Eine Möglichkeit zum Weltraumlift sehe ich aktuell nur auf dem Mond.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

01.06.2020 um 10:04
@taren
Gibt es schon Hinweise in wie fern kleine Gravitation Auswirkungen hat? Ich weiß bei Schwerelosigkeit belastet es das Herz-Kreislauf-System weil das Herz die Arbeit der Gravitation übernehmen muß. Die Frage wäre ob die geringere Gravitation so sehr ins Gewicht fällt gibt halt auch noch keine gesicherten Erkenntnisse. Deswegen die Frage ob sich der Aufwand lohnt.

Die geringeren Umwelteinflüsse gegenüber Mars bin ich mir auch nicht so sicher. Oxidation gibt es auf dem Mars auch nicht so viel mehr als auf dem Mond. Auf Grund fehlender Atmosphäre auf dem Mond sind die Temperaturunterschiede zwischen MondTag und Mondnacht viel schneller dadurch wieder mehr Materialermüdung. Und weil die Sonne näher am Mond ist als am Mars wird die Sonnestrahlung auch höher sein. Wobei ich natürlich den Einfluss der Erdmagnetfeldes auf den Mond nicht kenne.

Für den Mond spricht lediglich die Nähe. Sinnvoll wäre vlt eine Robotergestützte Bergbauaktion auf dem Mond.
Für Längerfristige Besiedelung durch Menschen ist der Mars immer noch geeigneter.


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Künstliche "Schwerkraft" auf dem Mond

01.06.2020 um 12:04
Miles1701
schrieb:
Gibt es schon Hinweise in wie fern kleine Gravitation Auswirkungen hat? Ich weiß bei Schwerelosigkeit belastet es das Herz-Kreislauf-System weil das Herz die Arbeit der Gravitation übernehmen muß. Die Frage wäre ob die geringere Gravitation so sehr ins Gewicht fällt gibt halt auch noch keine gesicherten Erkenntnisse. Deswegen die Frage ob sich der Aufwand lohnt.
Nein, natürlich nicht aber es ist unwahrscheinlich, dass hier z.B. Muskelmasse und Knochendichte positiv wegkommen. Auch beim Herz-Keislauf-System würde ich keine Wetten annehmen und bin auch der Überzeugung auch eine Marskolonie wird nicht ohne derartige künstliche "Schwerkraft" auskommen, jedenfalls wenn die Menschen dort dauerhaft leben sollen. Dazu kommen bei einer Marsexpedition allein schon die Flugzeiten, während man beim Mond die Menschen relativ austauschen kann.

Auf dem Mars, gibt es Atmosphäre, daher Staub in dieser, Wind, Oxidation. Staub gibt es allerdings auch auf dem Mond, z.B. bei jedem Raketenstart werden Staubpartikel aufgewirbelt die sich durch die niedrige Gravitation erst nach Tagen und Wochen legen. Daher sind große Landeplätze mit Deflektoren nach oben auf dem Mond sehr wichtig, damit bei der Landung und Start der Raketen kein Staub und Dreck aufgewirbelt wird.

Ich würde nicht sagen der Mars ist geeigneter, beides sind Lebensräume die der Mensch nur mit Unterstützung und Anpassung nutzen kann. Einziger wirklich Vorteil beim Mars ist, die Wahrscheinlichkeit hier Gase als Rohstoffe zu finden ist deutlich höher als beim Mond. Dagegen spricht aber der gewaltige Mehraufwand Material und Menschen dorthin zu bringen und praktisch keine Möglichkeit Remote zu arbeiten sondern nur vollautomatisiert.

Das Konzept was ich oben beschrieben habe zu Erzeugung künstlicher "Schwerkraft" sollte auch auf dem Mars funktionieren.


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