Raumcon
Raumfahrt => Konzepte und Perspektiven: Raumfahrt => Thema gestartet von: Major Tom am 18. April 2014, 13:25:26
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Wenn es denn mal dazu kommt, daß wir interstellare Raumfahrt betreiben, höchstwahrscheinlich für eine lange Zeit nur mit unbemannten Raumsonden, dann müssen wir auch mit diesen kommunizieren. Forschung ohne Datenauswertung wäre eher sinnfrei. ;)
Dieser Thread ist für die Vorstellung und Diskussion möglicher interstellarer Kommunikationssysteme gedacht. Da wären z.B. Funk, Laser, oder, wie in einem anderen Thread aufgekommen, Röntgenlaser. Ich kopiere das gleich mal hierher.
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Aber nie und nimmer bemannt. :(
Nein, derart lange würde niemand unterwegs sein wollen. Ich wäre aber schon extrem glücklich über Raumsonden, die in überschaubarem Zeitrahmen (also innerhalb weniger Jahrzehnte) benachbarte Sonnensysteme erreichen und erforschen können.
D.h. also , genug Energie zu haben, um "dort" von der notwendigerweise hohen Geschwindigkeit wieder runterzukommen auf eine, wo man was messen/erfassen kann. Dann (weil es vermutlich einfacher ist, die Sonde dort lassen) mit geradezu ungeheurer Energie die Daten an uns zu senden. Denn eine 0,001° Bündelung mit Zielerfassung brauch mir keiner aufschwatzen. Da muß man wohl mit ca 2° und etwas ausgebuffter Technik zufrieden sein. Und nebenbei muß bei so einer Reise wohl alles doppelt und dreifach vorhanden sein.
Wie schwer mag so ein Dingens wohl werden?
Also "Ich wäre aber schon extrem glücklich" triffts :)
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Mit gepulsten Hochleitungslasern wird das schon gehen, aber nur dann wenn der Winkelabstand zur Sonne groß genug ist.
Weiterhin muss die Optik groß genug sein und der Laser eine günstige Wellenlänge haben.
Ist natürlich klar, das beide Partner genug Winkelabstand von der Sonne benötigen und
bitte die Sichtlinien so gewählt sind, das hinter dem Transponder nicht gerade ein heller Stern im Blickfeld ist.
OK, ganz einfach ist das sicher nicht, ich halte es aber machbar.
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Mit gepulsten Hochleitungslasern wird das schon gehen, aber nur dann wenn der Winkelabstand zur Sonne groß genug ist.
Wie wärs mit einem Röntgenlaser?
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Meinst du vielleicht den Freie-Elektronen-Laser (http://de.wikipedia.org/wiki/Freie-Elektronen-Laser), der streng genommen kein echter Laser ist?
Immerhin braucht dieser Laser keine Kernwaffe als Energiequelle, wie das damals bei SDI (http://de.wikipedia.org/wiki/Strategic_Defense_Initiative) angedacht gewesen war.
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Zitat aus Wikipedia:
Die Elektronen in einem FEL besitzen wie oben beschrieben in der Regel relativistische Geschwindigkeiten. Zudem muss der Elektronenstrahl eine sehr gute Qualität besitzen (siehe Emittanz), was bedeutet, dass die Elektronen in dem beschleunigten Teilchenpaket möglichst die gleiche Geschwindigkeit besitzen. Solch einen Elektronenstrahl zu erzeugen ist äußerst komplex. Dies macht den Freie-Elektronen-Laser zu einer aufwändigen und teuren Anlage, die meistens in eine vorhandene Großforschungsanlage (wie beispielsweise das DESY in Hamburg) integriert wird. Im DESY z. B. sind mehrere Beschleuniger nötig, um letztendlich einen Elektronenstrahl von 1,2 GeV Energie zu erhalten.
Also, wenn man das nicht ganz gewaltig miniaturisiert bekommt, ist so etwas als Teil eines Raumschiffsantriebs pure Science Fiction.
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..Und SF ist ja bekanntlich nicht Thema unseres Forums....
Auch von Wikipedia:
FEL-Technologie wurde von der US Navy als Kandidat zur Flugabwehr evaluiert. Bedeutende Fortschritte konnten bei der Anhebung der Leistung erzielt werden (der FEL der Thomas Jefferson National Accelerator Facility konnte über 14 kW Leistung demonstrieren) und es erscheint nun auch möglich, kompakte Multi-Megawatt-FEL-Waffen zu bauen. Am 9. Juni 2009 erklärte das Office of Naval Research den Abschluss eines Vertrages mit Raytheon über den Bau eines experimentellen 100 kW-FEL. Am 18. März 2010 erklärte Boeing Directed Energy Systems die Fertigstellung eines speziellen Designs für den maritimen Einsatz. Die Vorstellung eines vollständigen Prototyps ist für das Jahr 2018 terminiert.
Man will das also in wenigen Jahren militärisch einsetzen, auf Schiffen. Gewaltige Miniaturisierung setze ich da voraus, und das System anbetracht dessen als SF zu bezeichnen ist schon anmaßend.
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So, das waren die zugehörigen Beiträge aus der Diskussion über Quantum-Vacuum-Plasma-Thruster. Ich denke, es sind noch mehr woanders zu finden, z.B. im Themenbereich Interstellare Raumfahrt.
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Das Problem ist ja - die Strahlbündelung ist umgekehrt proportional der nötigen Energie aber proportional zur Anforderung an die Zielgenaugkeit. Hier setzen alle Berechnungen an.
Strahlbündelung : Wie groß kann/muß die mitgeschleppte Antenne sein oder wie schwer die Apparatur bei XYZ-Lasern
Zielgenauigkeit : Nicht nur das Treffen, sondern auch das Mitführen des Strahls über eine angemessene Zeit. Die beliebten SF Rafferimpulse können nicht so viel übertragen. Und das Ziel muß man beim nächsten eh wiederfinden.
Störeinflüsse : Wissen wir schon alles über die auf dem jeweiligen Weg liegenden Raumkrümmungen bzw. Körper mit Schwerefeldern. Und über die unterschiedlichen Krümmungsraten bei unterschiedlichen Informationsfrequenzen?
Energie : Ach da bin ich mal ganz hoffnungsfroh ;D
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Ja, die Strahlbündelung und Zielgenauigkeit muß schon enorm sein.
Störeinflüsse müssen soweit wie nur irgendwie möglich minimiert werden. Daher auch die Idee mit dem Röntgenlaser, denn ein optischer Empfänger kann nur schwer auf eine vergleichsweise schwache Laserlichtquelle nahe an einem alles überstrahlenden Stern ausgerichtet werden.
Die Energieversorgung sehe ich weniger als Problem. Ein Antrieb, der eine Sonde über interstellare Entfernungen bewegen kann, wird sicherlich ohnehin eine sehr starke Energiequelle voraussetzen.
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Auf zukünftige Verkleinerungsmöglichkeiten heute sehr massereicher Techologie kann man natürlich immer setzen.
Abr weshalb immer den (aktuell) technologisch komplexesten Weg wählen?
Wie wäre es damit am Zielort einfach eine parabolische Kommunikationsantenne mit sehr dünnen Wandstärken im Mikrometerbereich ähnlich der Spiderfab-Technik aufzubauen? Der Massezuwachs für eine Sonde wäre sicherlich weitaus geringer, sie kann sehr kompakt gestartet werden und der technologische Aufwand und somit die Fehleranfälligkeit des Kommunikationssystems im Betrieb wäre ebenfalls geringer.
Darauf wüde ich schon aus Gewichtsgründen sehr viel eher setzen, zumal die Technologie im Erdorbit ja ausgiebig erprobt werden kann.
Mit einer ausreichenden Größe könnte man jedenfalls sicherlich sehr viel einfacher mittels herkömmlicher Radiosignale kommunizieren.
(https://images.raumfahrer.net/up060622.jpg) (http://www.pic-upload.de/view-22912974/SpiderFabConcept.jpg.html)(https://images.raumfahrer.net/up060623.png) (http://www.pic-upload.de/view-22912988/dishinspace.png.html)
Auch könnte man zusätzlich eine einfachere Sonde nur mit Spiderfab als Nutzlast zwischen der späteren Tiefenraumsonde und der Erde platzieren. Sozusagen als Signalverstärker.
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Hallo Major Tom,
ich bin hier neu und freue mich auf eine Diskussion.
Zu dem Thema habe ich einige Verständnisfragen:
In welcher Distanz bzw. Aktionsradius soll komuniziert werden?
Wie schnell ist bzw. soll die Sonde oder das Raumschiff sein?
Was ist die primäre Aufgabe der Sonde?
Gruß,
Jens
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Auf zukünftige Verkleinerungsmöglichkeiten heute sehr massereicher Techologie kann man natürlich immer setzen.
Abr weshalb immer den (aktuell) technologisch komplexesten Weg wählen?
Wie wäre es damit am Zielort einfach eine parabolische Kommunikationsantenne mit sehr dünnen Wandstärken im Mikrometerbereich ähnlich der Spiderfab-Technik aufzubauen?
Sehr interessanter Ansatz. So eine Gigantantenne wäre natürlich für eine etwaige Radiokommunikation ungeheuer nützlich.
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Hallo Major Tom,
ich bin hier neu und freue mich auf eine Diskussion.
Na dann willkommen im Forum. :)
Zu dem Thema habe ich einige Verständnisfragen:
In welcher Distanz bzw. Aktionsradius soll komuniziert werden?
Wie schnell ist bzw. soll die Sonde oder das Raumschiff sein?
Was ist die primäre Aufgabe der Sonde?
Die Distanz dürfte selbst langfristig eher gering sein, also die benachbarten Sterne. Innerhalb von 10LJ sind immerhin ein Dutzend vorhanden. Bis dahin ist es aber noch ein sehr weiter Weg, den der weiter oben erwähnte Quantum-Vacuum-Plasma-Thruster vielleicht möglich machen könnte. Das ist jetzt natürlich reine Spekulation.
Innerhalb von 20LJ gäbe es schon etwa 150 Sterne, aber die technischen Mittel für die Überwindung solcher Entfernungen werden wir wohl wenn überhaupt erst in ferner Zukunft entwickeln.
Für Antriebe gibt es aber einen eigenen Bereich, das soll hier nicht das Thema sein. Innerhalb weniger Jahrzehnte sollte der Flug aber bewältigt sein, sonst wird hier vielleicht noch vor der Ankunft die Existenz der Sonde vergessen. :)
Primäre Aufgabe wäre natürlich die Forschung, das Sammeln von Daten aller Art. Wenn man eine solch kolossale Mission tatsächlich einmal angeht, wird man sicher soviel wie nur irgendwie möglich erfassen wollen. Anbetracht des wohl massiven Antriebs-, Kommunikations- und Energieversorgungssegments dürften wissenschaftliche Instrumente eher Fliegengewichte sein.
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Hallo!
Vor einiger Zeit habe ich mal einen Artikel zum Thema Quantenverschränkung gelesen gehabt. Dabei ging es um die Übertragung von Informationen über den Spinzustand von Photonen, welche mit einander verschränkt waren. Die Information wurde dabei über weite Distanzen ohne Übertragung eines direkten Signals durchgeführt. Die Spinzustände der Photonen haben sich zeitgleich trotz Distanz geändert gehabt.
Wäre dies nicht ein System, dass ohne Antennen und Signalnachführungstechnik auskommen könnte? Es muss noch viel daran geforscht werden, aber keine Signalschwächung und Übertragung ohne Zeitverlust klingt doch einfach zu gut, oder?
Leider verstehe ich zu wenig davon ...
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Daran habe ich auch schon gedacht, ich glaube aber, daß wir von der praktischen Anwendung noch sehr weit entfernt sind, falls wir es denn je hinbekommen. So ein System wäre natürlich abgesehen von der wohl sehr geringen Datenrate schon nahe am Optimum.
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Daran habe ich auch schon gedacht, ich glaube aber, daß wir von der praktischen Anwendung noch sehr weit entfernt sind, falls wir es denn je hinbekommen. So ein System wäre natürlich abgesehen von der wohl sehr geringen Datenrate schon nahe am Optimum.
Ich habe davon ja wirklich keine Ahnung. Aber wie erhält oder etabliert man Quantenverschränkung über solche Distanzen?
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Ich habe davon ja wirklich keine Ahnung. Aber wie erhält oder etabliert man Quantenverschränkung über solche Distanzen?
Die Verschränkung bleibt wohl ganz von selber bestehen. Wie es bei solchen Distanzen sein wird, ist aber reine Spekulation. Ebenso die Zeitdauer der Verschränkung, die ja bei solchen Anwendungen mindestens einige Jahrzehnte erhalten bleiben müsste.
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Ich habe davon ja wirklich keine Ahnung. Aber wie erhält oder etabliert man Quantenverschränkung über solche Distanzen?
Gar nicht. Ich hab zwar auch nicht mehr Ahnung, aber so viel ich weiß, müssen die Verschränken Teilchen zuerst einmal zusammen sein, um verschränkt werden zu können. Wollte man die Teilchen dann nutzen, um Informationen z.b. nach Sirius zu übertragen, müsste man diese auch erst mal dorthin transportieren, was wiederum mit maximal Lichtgeschwindigkeit funktioniert.
Gewonnen hat man dabei also nichts. Auch mit Verschränkungen kann man Informationen nicht schneller als mit c übertragen.
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Hallo,
ich stelle mir eine große Antenne für die Kommunikation unpraktisch vor.
Ich würde einer Gravitationswelle eine Nachricht aufmodulieren.
Gruß,
Jens
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Zitat von Immenburg:
Ich habe davon ja wirklich keine Ahnung. Aber wie erhält oder etabliert man Quantenverschränkung über solche Distanzen?
Gar nicht. Ich hab zwar auch nicht mehr Ahnung, aber so viel ich weiß, müssen die Verschränken Teilchen zuerst einmal zusammen sein, um verschränkt werden zu können. Wollte man die Teilchen dann nutzen, um Informationen z.b. nach Sirius zu übertragen, müsste man diese auch erst mal dorthin transportieren, was wiederum mit maximal Lichtgeschwindigkeit funktioniert.
Gewonnen hat man dabei also nichts. Auch mit Verschränkungen kann man Informationen nicht schneller als mit c übertragen.
Im Prinzip richtig, aber wenn man mit einer Sonde kommunizieren wollte, die man mit endlicher Geschwindigkeit kleiner c losgeschickt hat, könnte es schon gehen.
Man müsste eine ausreichende Anzahl verschränkter Quanten vor dem Start trennen und die eine Hälfte der Sonde mitgeben und die andere bleibt hier.
Dann muss man "nur noch" einen Algorithmus implementieren, mit dem man möglichst effektiv durch Zerstörung(?) der Verschränkung auch Informationen übertragen kann und das in beide Richtungen.
Hat die Sonde nach einigen 1.000 Jahren ihr Ziel erreicht wäre damit eine Kommunikation in Echtzeit (ohne Zeitverlust) denkbar.
Zumindest scheint die Physik dem nicht zu widersprechen.
Ein gravierendes Problem bleibt, egal wieviele hälftige verschränkte Quanten man mitgiebt und selbst wenn man die Verschränkung so lange über diese Distanz aufrechterhalten kann, irgendwann verbrauchen sich diese mit der Kommunikation.
Also immer ausreichend Quanten tanken, vor dem Abflug! :D
LG Rücksturz
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Zitat von Jens:
ich stelle mir eine große Antenne für die Kommunikation unpraktisch vor.
Ich würde einer Gravitationswelle eine Nachricht aufmodulieren.
Ist es nicht so, dass sich Gravitationswellen auch mit maximal c ausbreiten? :o
LG Rücksturz
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ich stelle mir eine große Antenne für die Kommunikation unpraktisch vor.
Ich würde einer Gravitationswelle eine Nachricht aufmodulieren.
Ich bezweifle, daß wir in absehbarer Zeit Gravitationswellen erzeugen können, von Modulation ganz zu schweigen.
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Ist es nicht so, dass sich Gravitationswellen auch mit maximal c ausbreiten? :o
LG Rücksturz
Klar doch. Auch Gravitationskräfte bewegen sich mit maximal c voran.
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Ich bin doch einigermaßen erschüttert was für ein Unfug hier geschrieben wird.
Zu den Gravitationswellen sage ich mal lieber gar nichts….
Zumindest scheint die Physik dem nicht zu widersprechen.
Selbstverständlich tut sie das!
Mit Quantenverschränkung kann man zwar Zustände, alleine mit Quantenverschränkung aber keine Informationen übertragen.
Gruß,
KSC
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Das genaue Zielen über so große Distanzen auf ein sich in unbekannten Gefielden bewegendes Objekt stelle ich mir sehr schwer vor. Ich hatte bei Lesen gerade noch den Gedanken, dass wenn man tatsächlich eine Sonde so weit weg schickt, dann doch nur, wenn man sowieso weiß, dass sich das Ziel lohnt. (Also höchstwahrscheinlich weil ein Erdähnlicher Planet dort ist)
Wenn das so ist, dann kann man auch mehrere Sonden schicken. Wenn wir, sagen wir mal in Abständen von 10 oder 15 Jahren, immer neue Forschungssonden los schicken, dann könnten die sich gegenseitig leichter erreichen. Man hätte sozusagen eine Kette von Satelliten zwischen dem Sonnensystem und den Zielsystem, die sich auch ein Stück weit gegenseitig beobachten können und Funksignale weiter geben. Außerdem hätte man etwas Redundanz und natürlich auch am Ende mehr Sonden im Zielsystem selber. Oder man hat nur einen Forschungssatellit und einen Schwarm von Kommunikationsasteliten. Denkt Ihr das könnte funktionieren?
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Zitat von KSC:
Ich bin doch einigermaßen erschüttert was für ein Unfug hier geschrieben wird.
Zu den Gravitationswellen sage ich mal lieber gar nichts….
Zitat von: Rücksturz am Heute um 17:15:16
Zumindest scheint die Physik dem nicht zu widersprechen.
Selbstverständlich tut sie das!
Mit Quantenverschränkung kann man zwar Zustände, alleine mit Quantenverschränkung aber keine Informationen übertragen.
Zum einen geht es um ein Thema was sehr weit in der Zukunft liegt und zum zweiten habe ich darauf hingewiesen, dass man zur Informationsübertragung noch einen Algorhythmus bräuchte.
Allerdings kann man "Verschränkung noch vorhanden" und "Verschränkung nicht mehr vorhanden" durchaus als logische 0 und 1 verstehen.
Aber es gibt natürlich noch ein grundsätzliches physikalisches Problem, nämlich beim feststellen ob die Quanten verschränkt sind oder nicht, zerstört man auch gleichzeitig diesen Zustand!
Also ich präzisiere mich, es widerspricht nicht dem aktuellen Verständnis der Physik, es ist aber mit der bekannten Physik leider auch nicht praktisch durchführbar. :D
Ich denke die nächsten 100 bis 1000 Jahre werden wir es erst mal weiter mit irgend einer Art elektromagnetischer Welle versuchen müssen...
LG Rücksturz
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Es wiederspricht den Gesetzen der Quantenmechanik!
Daran änder weder die weitere Zukunft etwas, noch ein Algorithmus.
Natürlich kann man quantenmechanische Zustände als 0 oder 1 verstehen, du kannst den Zustand eines verschränkten Systems aber nicht gezielt wählen. Deswegen ist die Informationsübermittlung alleine durch Verschränkung ausgeschlossen nicht nur mit dem „aktuellen Verständnis der Physik“, sondern grundsätzlich.
Gruß,
KSC
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Ich muss hier mal KSC "uneingeschränkt" unterstützen...
(Wortspiel - und nicht "verschränkt" ;) )
Noch einmal simpel ausgedrückt:
Man kann zwar die "Verschränkung" erkennen, ihr aber keine Änderung (geänderte Eigenschaft, "Richtung" - wie ihr wollt) "aufdrücken".
Deshalb kann man keine Info übertragen - und wenn es nur "0" oder "1", "L" oder "H" ist.
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Man kann zwar die "Verschränkung" erkennen, ihr aber keine Änderung (geänderte Eigenschaft, "Richtung" - wie ihr wollt) "aufdrücken".
Deshalb kann man keine Info übertragen - und wenn es nur "0" oder "1", "L" oder "H" ist.
So wie ich Rücksturz verstanden habe mit:
Allerdings kann man "Verschränkung noch vorhanden" und "Verschränkung nicht mehr vorhanden" durchaus als logische 0 und 1 verstehen.
wäre es doch denkbar. Sagen wir wir haben 100 verschränkte Quanten dabei. Wenn die Sonde Leben gefunden hat entschränkt sie eine davon. Das würde sich doch auf der Erde detektieren lassen als "aha unsere Seite ist nicht mehr verschränkt" oder nicht? Wenn sie Pflanzen entdeckt, einschränkt sie ein weiteres usw. Man müsste aber extrem viele mitnehmen um wirklich sinnvolle Information übermitteln zu können.
Sage ich ohne es zu wissen...
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Ich finde die Quantenverschränkungsdiskussion hier etwas fehl am Platz Der technische Aufwand und die ungelösten Probleme sprechen eine recht deutliche Sprache.
Außerdem bitte drei Dinge berücksichtigen:
1. Die praktische Bedeutung der Quantenteleportation liegt nicht etwa darin, dass man Informationen oder gar Gegenstände damit überlichtschnell transportieren könnte. Hingegen ist die Quantenteleportation deshalb von praktischer Bedeutung, weil sie es erlaubt, Quantenzustände zu übertragen, ohne sie dabei durch einen Messvorgang gleichzeitig zu verändern (vergleiche dazu: Quantenmechanische Messung).
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation (http://de.wikipedia.org/wiki/Quantenteleportation)
2.
Die Dekohärenz bleibt außerdem (gerade im strahlenbelasteten Umfeld Weltraum) ein ungelöstes Problem.....darauf hat bereits der nordamerikanische Harald Lesch (Science-Guru Prof. Michio Kaku) häufiger hingewiesen.
3.
Nur weil es Forschern unter wahnsinnigen Anstrengungen und in einem von 1000 Versuchen mal eben gelingt z.B. einen optischen Transistor oder eine einfache optische Logikgrundschaltung aus dem Hut zu zaubern, dessen Ergebnisse dann mal schnell als Veröffentlichung um die Welt gehustet werden, bedeutet das noch lange nicht, dass es heute machbar ist einen rein optischen Chip serienreif und zeitnah zu fertigen. Das gleiche gilt für viele andere Dinge. Labormuster schaffen nicht immer Gebrauchsgegenstände.
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Um das etwas unglückliche Thema Quantenverschränkung abzuschließen, KSC und DocHoschi haben recht!
Auch nach Wikipedia, aber mit meinen vereinfachenden Worten:
Quantenverschränkung ist möglich, man kann diesen Zustand sogar bei räumlicher Trennung aufrechterhalten.
Informationen kann man aber nicht übetragen!
Das ginge nur über ein zusätzliches Medium (Funk, Laser, LWL etc.).
Sinn könnte es mal machen, um eine besonders sichere Datenübertragung zu realisieren
Wird das Signal abgehört, wird gleichzeitig die Verschränkung aufgehoben und man weiß dass die Daten kompromitiert sind.
Aber das zusätzliche Medium heißt wieder "Speed Limit": Lichtgeschwindigkeit!
So und damit sollte (außer jemand stellt die Physik auf den Kopf) das Thema Quantenverschränkung für die intersellare Kommunikation gestorben sein. :'(
LG Rücksturz
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Hi, ich hatte gerade eine Idee beim nachdenken über Voyager (https://www.heise.de/forum/heise-online/News-Kommentare/NASA-Sonde-Voyager-1-zuendet-Triebwerke-erstmals-nach-37-Jahren-und-verlaengert-Lebenszeit/Ist-eine-Sternenokkultation-von-Voyager-messbar/posting-31485120/show/), die ich hier mal zur Diskussion bringen will:
Gibt es eigentlich messbare Helligkeitsschwankungen, wenn Voyager 1/2 vor einen Sternen vorbeifliegt? Oder ab welcher Fläche wäre das bei solchen (>140AU) Entfernungen messbar?
Bei Pluto oder Charon hat man ja eine Sternenokkultation schon mehrfach gemessen, aber die sind ja deutlich größer ;-)
Und wenn es mit Voyager oder ab 1qkm Fläche möglich wäre, so könnte man doch künftig mit kaum Energieaufwand durch eine Art riesen LCD-Panel oder etwas Blenden-artiges, durch kontrolliertes schnelles verändern/stoppen des Sternenlichts Daten zur Erde oder einer Relais-Station in der Nähe übertragen, die möglichst oft und lange im Schatten dieser Sonde fliegt und die schnellen Helligkeitsunterschiede des Sterns misst und in Daten umwandelt.
Wenn das ginge, könnte man so ja in Lichtjahren Entfernung ohne großen Energieaufwand wie für einen Laser, Daten herschicken, man müsste nur genau genug auf der Linie zwischen Sternenlicht und Empfangsstation fliegen. Ist das möglich? Andersherum haben wir auf der Erde bestimmt genug Energie zum Senden von Daten oder wir mach das gleiche mit der Sonne.
Was meint ihr?
Grüße
Krischan
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Ja, mit der Quantenverschränkung alleine kann man nur Zufallszahlen übertragen aber keine Nutzdaten... damit ist Sie in der Anwendung relativ nutzlos.
Generell denke ich das die beste Möglichkeit zur interstellaren Kommunikation ein LASER ist weil man diesen sehr gut fokussieren kann. Damit die Sonde nicht selbst mit einem leistungsstarken LASER und einer entsprechenden Energiequelle ausgestattet werden muss könnte man an der Sonde einfach einen Retroreflektor anbringen und die Sonde von der Erde aus mit einem Laser anleuchten, die Sonde könnte dann das reflektierte Licht zur Erde reflektieren oder ablenken oder etwa mit variabler Polarisation reflektieren.
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Damit die Sonde nicht selbst mit einem leistungsstarken LASER und einer entsprechenden Energiequelle ausgestattet werden muss könnte man an der Sonde einfach einen Retroreflektor anbringen und die Sonde von der Erde aus mit einem Laser anleuchten, die Sonde könnte dann das reflektierte Licht zur Erde reflektieren oder ablenken oder etwa mit variabler Polarisation reflektieren.
Früher dachte ich auch, mit einen Laserstrahl kann man parallele Lichtstrahlen von 0° Abstrahlwinkel haben, aber es ist wohl doch nicht ganz mit 0° möglich und man hat deshalb doch Helligkeitsverluste mit steigenden Abstand. Und wenn doch so ein idealer 0° Strahl möglich ist (?) von sagen wir bis 100m Durchmesser, hat man wahrscheinlich Probleme bei der exakten Ausrichtung um den Empfänger zu treffen.
Ich denke nach astronomischen Entfernungen haben die Laser so wenig Intensität wie manche Sterne, das reicht ja nicht zum Reflektieren (?!?), wenn das so ist, kann man gleich auf Sternenlicht zugreifen und es am besten bei Okkultation "irgendwie" manipulieren.
Ich bin gerade auf diese Projekte/Konzepte wie Big Occulting Steerable Satellite (BOSS) (https://arxiv.org/abs/astro-ph/9904413) via https://en.wikipedia.org/wiki/Occultation#Occulting_satellites (https://en.wikipedia.org/wiki/Occultation#Occulting_satellites) gestoßen.
Wo sie mit einen 4900qm Sternenverdeckenden Satellit bei 100.000km Abstand zum Teleskop ein Stern vollständig (99,998%) verdecken wollen. Für Datenübertragung reicht doch ein Bruchteil von der Verdeckung also von der Fläche, es muss ja nur messbar sein.
Ich wundere mich übrigens, wieso hier so wenige Okkultationen aufgelistet sind, da haben wir in der Zeit ja schon viel mehr Exoplaneten durch Stern-Okkultationen entdeckt als Planeten aus dem Sonnensystem Sterne verdecken. Vermutlich sind hier nur die auffälligsten Ereignisse aufgelistet. Vielleicht entgehen uns auch einige Satelliten- und Asteroiden-Sternokkultationen weil wir die Sternenhelligkeit in zu großen Zeitintervallen vermessen?
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Die Idee mit der Signalübertragung mittels Modulation von Sternenlicht klingt attraktiv: man muss nicht aktiv senden, das Trägersignal liefert der Stern. Diesem wird dann "nur noch" die Botschaft aufmoduliert.
Der Teufel steckt in den "" von "nur noch".
Als Trägersignal kann eigentlich nur das Licht des Zielstern selbst dienen, also einem vergleichsweise hellen, nahen Stern. Bei anderen wäre es ein sehr großer Zufall, wenn in der gewünschten Flugrichtung ein geeigneter Stern läge, ohne am Ziel zu große Winkeländerungen zu unternehmen um den Zielstern zu erreichen.
Der größte Kommunikationsbedarf der Sonde liegt dann vor, wenn das Zielsystem erreicht ist. Und genau dann muss die Sonde darauf achten exakt zwischen Zielstern und Erde zu liegen. Die Flugbahn wäre dann wahrscheinlich nicht mehr die optimale um das Zielsystem effektiv zu untersuchen.
Die beobachtbare Fläche wird dann auch noch im Verhältnis zu Oberfläche der Sonde sehr groß. Eine vollständige Abdeckung wäre nur dann möglich, wenn die Sonde eine vergleichbare Fläche wie der Stern einnähme.
Dritter Problempunkt ist die erreichbare Datenrate.
Es gäbe zwei Möglichkeiten den Trägersignal "Sternenlicht" eine Botschaft aufzumodulieren:
a) Die Sonde bewegt sich immer wieder aus der direkten Sichtlinie hinaus und herein. Die damit übermittelte Datenrate wäre inakzeptabel gering und läge deutlich unter ein Bit pro Sekunde. Fraglich wie man so effizient Daten übertragen möchte.
b) Die Sonden verändert ihre abdeckende Oberfläche (um Beispiel durch auf und zuklappen). Das könnte schneller geschehen und würde wie Morsen wirken. Benötigt aber (die knappe) Energie und beansprucht die Mechanik.
Alles in anderem bringt diese Möglichkeit mehr Nachteile als Vorteile gegenüber einem aktiven Sender, bei dem "nur" die dafür benötigte Energie die Herausforderung darstellt.
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Dritter Problempunkt ist die erreichbare Datenrate.
Es gäbe zwei Möglichkeiten den Trägersignal "Sternenlicht" eine Botschaft aufzumodulieren:
Da gibt es doch bestimmt noch mehr bessere Möglichkeiten oder?
In Moment denke ich an etwas, das die Polarisation des Sternlicht schnell ändern kann, sowas wie in LCDs oder Kerr-Zellen (https://de.wikipedia.org/wiki/Kerr-Zelle), wobei es für Flüssigkeiten wahrscheinlich zu kalt da draußen ist?
https://de.wikipedia.org/wiki/Polarisationsmodulator (https://de.wikipedia.org/wiki/Polarisationsmodulator)
Vielleicht großflächige "doppelbrechende Kristalle" wie in einer Pockels-Zelle (https://de.wikipedia.org/wiki/Pockels-Zelle)?
Ein riesen https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelastischer_Modulator (https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelastischer_Modulator)
Oder jemand erfindet eine leichte dünne Folie, die durch winzige mechanische Schwingungen/Schallwellen oder gar elektrische Anregung (?) das Licht moduliert.
Am besten eine multifunktionale Folie, die auch als Sonnensegel benutzt werden kann, dann hat man 2 Fliegen mit einer Klappe geschlagen!
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Eine weitere Problematik ist, dass die Sonde nur in der Anflugphase Informationen senden kann. Genau dann, wenn die Phase der Informationsgewinnung vorbei ist, als nach Transit, und die Sonde die Daten sende möchte, steht diese Option nicht mehr zur Verfügung.
Dazu muss die Sonde ein sehr langgezogenes S fliegen, um einen weiter weg liegenden Alternativstern (SternB) für das Trägersignal zu nutzen. Das heißt die Sonde fliegt Winkel zu unserer Sichtline vom Stern weg um dann wieder genau auf Sichtlinie SternB - Erde einzuschwenken und diesen dann zur Signalübertragung zu nutzen. Das dürften weitere Jahrzehnte benötigen, bis die Datenübertragung beginnt. Und dann steht auch das Licht des Zielsterns nicht mehr als Energielieferant zur Verfügung. Die Sonde muss dann zur Datenübertragung aus Bordmitteln Energie bereit stellen.
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Mit derzeitig technisch realistischen Mitteln, scheint mir das von Stefang angedeuteten Signalfeuer-Konzept am realistischsten. Dabei werden mehrere Sonden in zeitlichem Abstand zum gleichen Ziel los gesendet, so dass der Abstand der Sonden untereinander Lichtstunden bis maximal ein Lichttag beträgt und alle Sonden gleichzeitig als Relaisstation dienen. Damit muss nicht die gesamte Distanz überbrückt werden, sondern immer nur die Distanz der Sonden untereinander.
Um eine Redundanz im Fall des Ausfalls einzelner Sonden zu ermöglichen, damit nicht die gesamte Kette unterbrochen wird, sollte dabei jede Sonde die Signale der übernächsten Sonde ebenfalls empfangen und senden können.
Das bedeutet natürlich, dass die letzte Sonde frühesten gestartet wird, wenn die erste bereits am Ziel ankommt. Will man die Ergebnisse mehrerer Sonden empfangen, muss man entsprechend länger Sonden starten. Die letzten Sonden welche noch nicht den Zielstern erreicht haben, sind in jedem Fall Raumfahrtmüll, sobald die letzte Sonde aus der Reichweite der Erde kommt.
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muss die Sonde ein sehr langgezogenes S fliegen..
Schleudertraining im Weltall - also ich weiss nicht Pham ;-)
Besser vielleicht 3 oder 4 reine Kommunikationssonden mitschleppen, die man in geeignetem Abstand um den Stern kreisen lässt. Eine davon wäre dann immer in Richtung unseres Sonnensystems und könnte die Kommunikation der eigentlichen Forschungssonde weiter geben.
Innerhalb des Zielsystems kann normal mit Radiowellen kommuniziert werden.
Dem Teil könnte man zum Beispiel OCM sagen, Occultation Communication Module. Die könnten als Router Module die Kommunikation auch von Stern zu Stern weiter reichen.
Bezüglich den OCMs könnte man sich über optimale Abstände und Anzahl Sonden pro Stern unterhalten.
Gibt viel neuen Platz für Bitmurkse ;D 8)
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Früher dachte ich auch, mit einen Laserstrahl kann man parallele Lichtstrahlen von 0° Abstrahlwinkel haben, aber es ist wohl doch nicht ganz mit 0° möglich und man hat deshalb doch Helligkeitsverluste mit steigenden Abstand. Und wenn doch so ein idealer 0° Strahl möglich ist (?) von sagen wir bis 100m Durchmesser, hat man wahrscheinlich Probleme bei der exakten Ausrichtung um den Empfänger zu treffen.
Ich denke nach astronomischen Entfernungen haben die Laser so wenig Intensität wie manche Sterne, das reicht ja nicht zum Reflektieren (?!?), wenn das so ist, kann man gleich auf Sternenlicht zugreifen und es am besten bei Okkultation "irgendwie" manipulieren.
Natürlich erreicht man mit einem realen Laser keine perfekte Strahlqualität aber wenn man einen Laser im Megawattbereich hat und nur Bruchteile eines Promill davon reflektieren und wiederum nur Bruchteile eines Promill davon auf der Erde empfangen kann reicht das schon locker aus um eine ansehnliche Datenrate zusammen zu bekommen. Man kann Laser jedenfalls sehr, sehr, sehr viel besser fokussieren als irgendein Funksignal und prinzipiell kann man sogar Einzelphotonen detektieren.
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Beim Lunar Laser Ranging wird nach dem Puls-Echo-Verfahren gearbeitet. Gemessen wird die Laufzeit zwischen dem Absenden eines Pulses bis zu dessen Rückkehr. Dazu werden kurze Sub-Nanosekunden-Laserpulse von einer Station auf der Erde in Richtung auf den Reflektorstandort auf dem Mond abgestrahlt, dort vom Reflektor in Richtung des empfangenen Strahls reflektiert und von der Bodenstation empfangen. Eine Messung besteht aus mehreren Einzelpulsen mit einer Einzelpulsenergie von jeweils typ. 100 mJ (APOLLO-Projekt: Pulsdauer 90 ps FWHM, Pulsenergie 115 mJ). Ein Einzelpuls bildet eine Strahlungsscheibe mit einem Durchmesser von 75 bis 350 cm und einer Dicke von wenigen Zentimetern. Die auf dem Mond ausgeleuchtete Fläche ist dabei ca. 70 km² groß. Eine Messung besteht aus mehreren Einzelpulsen mit insgesamt 1019 Photonen, von denen nach 2,5 Sekunden im Mittel nicht einmal ein einziges Photon den Weg zum Empfänger zurückfindet (Wettzell[2]); auch beim Observatorium der Côte d’Azur konnten von 1019 Photonen lediglich 0,125 Photonen empfangen werden[3].
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Generell denke ich das die beste Möglichkeit zur interstellaren Kommunikation ein LASER ist weil man diesen sehr gut fokussieren kann. Damit die Sonde nicht selbst mit einem leistungsstarken LASER und einer entsprechenden Energiequelle ausgestattet werden muss könnte man an der Sonde einfach einen Retroreflektor anbringen und die Sonde von der Erde aus mit einem Laser anleuchten, die Sonde könnte dann das reflektierte Licht zur Erde reflektieren oder ablenken oder etwa mit variabler Polarisation reflektieren.
Die Probleme beim Bau von Antennen für die Laser fressen die Vorteile wieder auf würde ich sagen.
Radioteleskope kann man zusammenschalten, mit optischen Teleskopen ist das glaube ich nur gelungen wenn sie direkt nebeneinander stellt.
Micha
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Beim Lunar Laser Ranging wird nach dem Puls-Echo-Verfahren gearbeitet. Gemessen wird die Laufzeit zwischen dem Absenden eines Pulses bis zu dessen Rückkehr. Dazu werden kurze Sub-Nanosekunden-Laserpulse von einer Station auf der Erde in Richtung auf den Reflektorstandort auf dem Mond abgestrahlt, dort vom Reflektor in Richtung des empfangenen Strahls reflektiert und von der Bodenstation empfangen. Eine Messung besteht aus mehreren Einzelpulsen mit einer Einzelpulsenergie von jeweils typ. 100 mJ (APOLLO-Projekt: Pulsdauer 90 ps FWHM, Pulsenergie 115 mJ). Ein Einzelpuls bildet eine Strahlungsscheibe mit einem Durchmesser von 75 bis 350 cm und einer Dicke von wenigen Zentimetern. Die auf dem Mond ausgeleuchtete Fläche ist dabei ca. 70 km² groß. Eine Messung besteht aus mehreren Einzelpulsen mit insgesamt 1019 Photonen, von denen nach 2,5 Sekunden im Mittel nicht einmal ein einziges Photon den Weg zum Empfänger zurückfindet (Wettzell[2]); auch beim Observatorium der Côte d’Azur konnten von 1019 Photonen lediglich 0,125 Photonen empfangen werden[3].
Ein Beispiel aber wohl weder für das Ende der Fahnenstange in Sachen Laserleistung noch in Sachen möglicher Strahlqualität. Ich muss allerdings sagen das ich nicht weiß welche Strahlqualität heute oder perspektivisch mit welcher Bauart von Lasern erreichbar ist.
Die Probleme beim Bau von Antennen für die Laser fressen die Vorteile wieder auf würde ich sagen.
Radioteleskope kann man zusammenschalten, mit optischen Teleskopen ist das glaube ich nur gelungen wenn sie direkt nebeneinander stellt.
Ich denke das die bessere Fokussierbarkeit von Lasern den Vorteil bei gleichem Preis größerer Antennen bei weitem überwiegt.
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Ich denke das die bessere Fokussierbarkeit von Lasern den Vorteil bei gleichem Preis größerer Antennen bei weitem überwiegt.
Von welchem Faktor reden wir den hier? X-Band vs Optisch?
Fokussierbarkeit durch was eigentlich? Die Optik ist in ihrer Leistungsfähigkeit ja sicher auch nach Oben hin begrenzt. Wieso hat man weder bei Cassini noch bei New Horizons einen Kommunikationslaser verbaut?
Radioteleskopgröße: Erddurchmesser
Optisch: 30-100 Meter
Micha
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Soweit ich weiß hat das mit der technologischen Entwicklung zu tun, man muss einen Laser nicht nur sehr genau bündel, sondern auch sehr genau ausrichten.
Man ist an dem Thema allerdings dran und es wird sicher bald kommen.
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Soweit ich weiß hat das mit der technologischen Entwicklung zu tun, man muss einen Laser nicht nur sehr genau bündel, sondern auch sehr genau ausrichten.
Man ist an dem Thema allerdings dran und es wird sicher bald kommen.
Die Datenraten werden ja auch immer höher die so eine Kamera erzeugt.
Micha
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Genau; wie schon geschrieben hat die starke Bündelung eines Lasers auch einen Nachteil: Man muss ihn extrem genau ausrichten. Und das war lange Zeit technologisch nicht so einfach.
Bei der Kommunikation Erdoberfläche-Raumsonde hat man zusätzlich auch noch das Problem das man atmosphärische Störungen hat. Diese limitieren die Strahlqualität (heute in Grenzen durch adaptive Optik kompensierbar), bei Bewölkung ist fallweise überhaupt keine Kommunikation möglich. Das kann man aber (würde man aber im Fall interstellarer Kommunikation) mit Kommunikationsrelais im Weltraum umgehen.
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Die Datenraten werden ja auch immer höher die so eine Kamera erzeugt.
Micha
Ich denke wenn es überhaupt zumindest eine Möglichkeit gibt einen höheren zweistelligen Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit zu erreichen, wird man das Komminikationsproblem vermutlich auch irgendwie lösen können,
bis den so weit ist, wäre es schon ein echter Fortschritt wenn die Datenrate zum Mars endlich um mindestens Faktor 10 steigen würde. Die so erziehlten Fortschritte lassen sich dann auch zur Verbesserung der Komminikation ins äusere Sonnensystem einsetzen und weiter verbessern.
Meiner Meinung nach wird das aber erst dann passieren wenn bemannte BEO-Missionen dicht bevorstehen.
Man kann und sollte zwar über interstellare Kommunikation nachdenken, aber prakitische Zwischenschritte sind hier erstmal nützlicher.
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Ihr irrt Euch alle :...
überlichtschnelle Communication ....
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Edit: Alle Irren? Kann der Autor nicht wissen. Deswegen und wegen offensichtlicher Promotion gewisser Videos: Hier ist dafür kein Platz.
Pirx
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However, all interpretations agree that entanglement produces correlation between the measurements and that the mutual information between the entangled particles can be exploited, but that any transmission of information at faster-than-light speeds is impossible.
Griffiths, David J. (2004), Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.), Prentice Hall, ISBN 978-0-13-111892-8
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Man findet noch mehr abstruses im Netz.
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"Schade fürs Netz", blöd´für die Menschen. Hier jedenfalls kein Platz für Abstruses. Deshalb aufgräumt.
Pirx
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Danke Pirx!! :)
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Wir hatten jetzt also ein paar Posts, die begannen mit
Ihr irrt Euch alle :...
und endeten sinngemäß mit "Sie wollen es nicht einsehen". Vorgebliche Diskussionsversuche, bei denen ein Diskutant auf so offensichtliche Weise in keinem Fall bereit ist, die eigene Position in Frage zu stellen, sind hier nicht erwünscht, und passen nicht in ein Forum, das der Besprechung wissenschaftlicher Fragen und technischer Aspekte dient.
Grundsätzlich: Pauschalierende Vorwürfe vermeintlicher Ahnungslosigkeit wie auch persönliche Angriffe widersprechen unseren Forenregeln. Bei der Vorstellung einer These, und bei Reaktionen darauf ist das zu berücksichtigen!
Gruß Pirx