Reise zum Mars nur unter Schwerkraft möglich.

Guten Abend.

Bin soeben bei einer Suche im WEB nach Informationen zur Zentrifugalkraft im schwerelosen Raum auf dieses Forum gestoßen.

Ich MUSSTE mich einfach registrieren, um beim Ausarbeiten eines Raumfahrtsystems für eine bemannte Raumfahrt zum Mars (und überall anders hin) andere Meinungen und Korrekturen zu meinen "Gedankengängen" zu bekommen.

Da ich selbst kein Physiker bin, aber ein alter Bauing. ü60  , der zum tüfteln neigt, muss ich manchmal zurechgerückt werden.

Also:

Ich bin der Meinung, dass der Mensch ohne "künstliche" Schwerkraft eine Reise zum Mars und zurück nicht ohne schwerste gesundheitliche Schäden bewältigt, da er eine ca. 3 Milliarden lange Entwicklung von der ersten Zelle bis zum homo sapiens sapiens hin ausschließlich unter der irdischen Schwerkraft (1 g = 9,81) hinter sich hat.

Da Patente eine Entwicklung einer neuen Idee nur behindern und verzögern, möchte ich in der nächsten Zeit die Idee einer möglichen interplanetaren/interstellaren Raumreise hier veröffentlichen, um sie so als "open source Sache" nicht mehr patentierbar zu machen.

Der Text für eine mögliche Raketenkonstruktion (nur Funktion) mit zwei Lebensräumen, die nach Erreichen der Reisegeschwindigkeit und Ausrichtung auf das Ziel, über Seile mit Hilfe der Zentifugalkraft durch Rotation, ausgefahren werden, ist fertig.

Da ein Bild mehr sagt als tausend Worte, sind Skizzen in der Mache.
Da ein Film mehr sagt als tausend Bilder, ist ein Modell in der Mache, das als ein youtubevideo veröffentlicht werden soll.

Muss jetzt nach hause.

.....to be continued....


MfG Ringkolbenmaschine

Da bin ich Mal gespannt!

Willkommen im Forum.

LG
ZilCarSpace

.....Fortsetzung....

Die größte funktionierende Rakete, ist immer noch die Oma aller Raketen. Es ist die 50!!!! Jahre alte Saturn 5, die bei einer Startmasse von 2.800 Tonnen eine Nutzlast von 44 Tonnen zum Mond gebracht hatte. Sie war 110 Meter hoch und hatte einen Durchmesser von 10 Metern.

Mit vier angeflanschten Zusatzraketen müsste es doch möglich sein,
- zwei Habitate (5 m breite, 15 m lange Rohrstücke (2 x 45 qm Wohnfläche),
- einen kleinen Weltraumaufzug für die Beförderung von Astronauten ohne Raumanzug zwischen den Habitaten,
- eine Marslandefähre incl. Startraumschiff  für den Flug Marsoberfläche-Hauptschiff, 
- Erdlandefähre,
- Atomantrieb für die Stromversorgung,
- viele lebenserhaltende Systeme,
- und jede Menge chemischen Brennstoff
aus den Erdschwerefeld, zum Mars und zurück, zu befördern.

Dann nämlich wäre ein teurer Zusammenbau einer Rakete im Orbit der Erde nicht erforderlich.
Ein Nachtanken im Orbit der Erde wäre dennoch evtl. möglich aber nicht erstrebenswert.
Ideal wäre doch ein voller Schub von der Erdoberfläche ab bis zum Erreichen der  Reisegeschwindigkeit zum Mars, danach Abwurf der angeflanschten Zusatzraketen (Booster).

Man könnte doch auch vorher ein Tankraumschiff in den Orbit des Mars schicken, um dort die Marslandefähre und  Erdlandefähre aufzutanken.

  Hier ein Foto eines Modells solch einer Rakete im Maßstab 1:100, also 110 cm lang und 10 cm im Durchmesser. Ideal für  solch ein low budget-Anschauungsobjekt (natürlich fliegt es nicht  ) sind Abwasserrohre. Die Spitzen der Hauptrakete und der vier Booster werden aus Holz gedrechselt oder aus Styropor geformt. Weiß-lackiert und beschriftet wird es was.
Das wichtigste ist, dass der obere Teil des Modells mittels Elektromotor in Rotation versetzt wird. Danach wird nach öffnen der Klappen ein kleinerer E-Motor die zwei Habitate über Seile und Rollen ausfahren. ...unsere Schwerkraft wird ein kleines Problem, muss sich halt schnell genug drehen  .

Sorry, kann das Bild nicht einfügen. muss lernen wie es geht

....Fortsetzung folgt


Mfg Ringkolbenmaschine

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Da Patente eine Entwicklung einer neuen Idee nur behindern und verzögern.

Wer erzählt denn so ein Unsinn?

@15062018

Ist nur Unsinn !

https://www.theeuropean.de/rickard-falkvinge--3/7351-patente-schaden-der-innovation-und-der-wirtschaft

https://www.handelsblatt.com/politik/konjunktur/oekonomie/nachrichten/wettbewerbsbremse-wenn-der-patentschutz-mehr-schadet-als-nutzt/7268548.html?ticket=ST-1516711-QCXZlHZcf7SfFOgfSmUD-ap6

https://www.electrive.net/wp-content/uploads/2014/09/Auswertung_TdM_Juli_Tesla-Patente.pdf

Wenn Patente nicht zur wirtschaftlichen Entwicklung des eigenen Betriebes passen, werden sie behindert (ist nur meine eigene Beobachtung).
Werden nicht zur Zeit Smartphones zurückgehalten wegen (angeblichen) Patentverletzungen??
Patente sind Monopole.


MfG Ringkolbenmaschine

Mit vier angeflanschten Zusatzraketen müsste es doch möglich sein,

Die Saturn war zwar kräftig, aber auch an der Grenze des (damals) Machbaren.
Der Aufbau/die Struktur lassen es aber nicht zu, da einfach mal etwas "anzuflanschen"
Eine Änderung in dieser Richtung (selbst mit heutigen Werkstoffen) wäre insofern sinnlos, weil dabei quasi eine neue Rakete entstehen würde und müßte. Denn die Krafteinleitung Booster/Zentralstufe ist nicht mal eben so nebenbei gemacht.

@McPhoenix

Natürlich soll man die 50 Jahre alte Tante Saturn 5 nicht wiederbeleben.
Nach meinen Recherchen war und ist sie immer noch neben der N1 der Russen die Stärkste.
Mir geht es um die Dimensionen (Höhe von 110 m und Durchmesser von 10 m).
Eine Neukonstruktion, die effektiver ist, ist erforderlich.

Bei meinen (manchmal spleenigen) Ideen wäre sie von der Größe her ideal.
So könnte man, wenn man statt ausziebaren Habitaten, die an Seilen hängen,  in die Flanken der dicken Rakete 85 m lange Tragwerke a la Kranausleger, einbetten, die im Weltraun entfaltet werden, und an deren Enden die Habitate verankert sind, die in Rotation versetzt werden.
Bei 100 m Radius  (Durchmesser 200 m) würde man für eine Umdrehung ca. 20 Sekunden brauchen und die "Schwerkraft" läge bei ca. 1 g.
20 sec. pro Umdrehung hieße, wenn man aus einen Habitat zum Hauptschiff mittels Aufzug möchte, würde man sich in der Schwerelosigkeit der Schleuse von 20 Sec/Umdrehung auf 0  abbremsen. Also wenn ich mich in 20 Sec. um die eigene Achse drehe, und mich abbremse, ist das auch in meinem Alter ein Klacks  .
Die Gezeitenkraft für einen Raumfahrer läge bei ca. 2 % (Drehachse-Fuß = 100 m ; Drehachse-Kopf = 98 m).
Die Corioliskraft wäre auch nicht mehr sooo spürbar.

MfG Ringkolbenmaschine (RKM)

Eine Neukonstruktion, die effektiver ist, ist erforderlich.

Ja eben.

Aber ich sah halt den Satz -

Es ist die 50!!!! Jahre alte Saturn 5, die bei einer Startmasse von 2.800 Tonnen eine Nutzlast von 44 Tonnen zum Mond gebracht hatte. Sie war 110 Meter hoch und hatte einen Durchmesser von 10 Metern. Mit vier angeflanschten Zusatzraketen müsste es doch möglich sein,.....

@-eumel-
Danke für die Info.

MfG RKM

Schmunzeln erlaubt.

Ich hoffe, dass das Bild eingebettet wurde.
Es soll ein Demonstrationsmodell werden, um zu erklären wie zwei Habitate im Weltraum ausgefahren werden, und ein Weltraumaufzug zwischen den Habitaten und dem Hauptschiff funktioniert. Weiss lackiert wird das was  .

[]

MfG und den besten Weihnachtswünschen
Ringkolbenmaschine (RKM)

...Muss jetzt zu einen Motorradtreff (Kult im Ruhrgebiet ohne Zechen)...

Die gesamte Idee einer interplanetaren bemannten Raumfahrt mit künstlichen Schwerkraft mittels Zentrifugalkraft.

oder

low budget sience fiction ist gar nicht so weit  .

Achtung langer Text 

Interplanetare/Interstellare bemannte Raumfahrt mit künstlicher Schwerkraft mittels Zentrifugalkraft

   Eine Überlegung (Entwurf ,Konzept, Idee),  wie man kostengünstig und mit wenig Aufwand im Weltraum künstliche Schwerkraft durch Rotation erzeugen kann, damit das auf der Erde in Jahrmilliarden entwickelte Leben, nämlich der homo sapiens sapiens, eine monatelange/jahrelange Weltraumreise ohne Schäden überlebt.

   In dem hier beschriebenen Fall sollen zwei um eine Rotationsachse kreisende Habitate mit Schwerkraft (Lebensräume) über Seile ausfahrbar sein, und mit Hilfe eines Weltraumaufzuges untereinander, sowie mit dem schwerelosen, nicht rotierenden Teil des Raumfahrzeuges, verbunden sein.


01.         Einführung

Durch jahrzehntelange Sammlung von Erfahrungen ist es bewiesen, dass der menschliche Körper unter Schwerelosigkeit extrem leidet.
   Angefangen mit Übelkeit, Knochenschwund, Muskelschwund, über Blutstau, Schädigung der Sehnerven,  bis zum Schwund an grauer und weisser Gehirnmasse erleiden die Weltraumreisenden schwerste körperliche Schäden, wenn die Reise Monate bis Jahre dauert.
Verrichten von täglichen Handlungen wie essen mit Gabel und Messer, trinken aus einem Glas, schlafen im Bett, sich bei fließendem Wasser waschen, duschen, auf Toilette gehen, arbeiten am Schreibtisch,  u.s.w.. die auf der Erde selbstverständlich sind, sind im Weltraum bei Schwerelosigkeit mühsam bis unmöglich. 
Heilung vonVerletzungen wie Knochenbrüche kaum möglich, Versorgung von Wunden bis hin zu Operationen kaum möglich.

Primäres Ziel der hier vorgestellten Idee sollen die Gesundheit und das Wohlbefinden der Raumfahrenden sein (Ergonomie und Physiologie)


02.            Vorüberlegungen

02. 01.      Bekannte Formen der Rotationskörper

Die meisten bisherigen Überlegungen, um künstliche Schwerkraft im Weltraum zu erzeugen, gehen in Richtung einer riesigen rotierenden Raumstation, die mühsam und kostenintensiv im Orbit eines Planeten aufgebaut werden muss. Sie hat die Form eines Torus, der mit dem Mittelpunkt über mehrere „Speichen“, in denen die Verbindung zur Rotationsachse mittels  Aufzügen oder Leitern/Treppen besteht, verbunden ist.
Diese riesige Station müsste für einen interplanetaren/interstellaren Flug auf Reisegeschwindigkeit beschleunigt, und im Orbit eines fremden Planeten wieder abgebremst werden, was enorme Kräfte (viel Energie) erfordern würde.

Neben dem „Speichenrad“ gibt es noch andere Formen wie Hantel, Kugel, Zylinder mit Auslegern und u.v.a. Die meisten sind „knochenartige Konstruktionen“, die an den Enden Wohneinheiten und unbewohnte Bereiche enthalten (siehe Anlage 1 „Künstliche Schwerkraft in Raumstationen“ unter www.deutscheraumfahrt.de).
Auch gibt es heute bereits Ideen, wie man mittels Seilen zwei oder mehrere Habitate um eine gemeinsame Rotationsachse kreisen lassen kann, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen.


02. 02.       Prinzip Hammerwurfsport 

      Eine beim Hammerwurf an einem Seil hängende Metallkugel wird in Rotation gebracht. Obwohl die Masse sich nicht verändert, wird das „Gewicht“ der Kugel immer größer, je schneller sich der Hammerwerfer um die eigene Achse dreht. Wäre das Seil noch länger als vorgeschrieben, wäre das „Gewicht“ der Kugel  auch größer, da bei gleicher Winkelgeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Metallkugel größer werden würde.
Der Hammerwurf zeigt es deutlich, dass das Stahlseil durch die Fliehkraft der Stahlkugel extrem gespannt ist (siehe Anlage 2). Durch die Fliehkraft bewegt sich die Kugel wegen der Gravitationskraft der Erde nicht ganz rechtwinkelig zur Drehachse des Werfers.
Was auf der Erde funktioniert, funktioniert im Weltraum noch besser, da hier der Luftwiderstand und die Gravitationskraft fehlen.


02.03   Prinzip Kettenkarussell

Fasst Jeder ist schon mal mit einem Kettenkarussell gefahren.  Die Sitze erreichen eine Geschwindigkeit von bis zu 80 km/h. Wegen der irdischen Schwerkraft und wegen Sicherheitsvorschriften ist die Fliehkraft nich allzu groß, sodass die Ketten eine maximale Neigung zur Rotationsachse von ca 45 ° erreichen. Im Weltraum, ohne Schwerkraft, wären es garantiert 90 °. Der Betreiber achtet immer darauf, dass das Karussell ausgeglichen belegt wird, damit keine allzu großen Unwuchten entstehen, die dieses Karussell ins taumeln bringen, und die Mechanik zu sehr belasten würden.  Da das Karussell mit seinem großen Gewicht fest auf dem Boden steht, ist eine leichte Unwucht vernachlässigbar.
Anders im Weltraum. Auch eine kleine Unwucht bringt ein rotierendes System ins taumeln, pendeln. Die Schwereachse ist verschoben und nicht identisch mit der Fluglinie eines Flugsystems. Deshalb müsste die Zugkraft der Ketten eines „Weltraumkarussells“ ständig durch verändern der Längen  der Ketten ausgeglichen werden. Gleiche Zugkraft = keine Unwucht.


02. 04.       Physikalische Unterschiede im Weltraum und auf der Erde
     
   Natürlich gelten die physikalischen Gesetzte sowohl auf der Erde als auch im Weltraum. Dennoch muss man einiges beachten, wenn man die Gegebenheiten auf der Erde und die Gegebenheiten im Weltraum miteinander vergleicht.

                             Erde   Weltraum
Luftwiderstand                ja   nein
Gravitation                ja   nein
Gewicht von Massen        ja   nein
Fliehkraft bei Rotation      ja   ja
Zugkräfte bei Rotation     ja   ja
 

-   Ein Raumschiff im Weltraum hat wegen der fehlenden Gravitation keinen Kontakt zu einer anderen Masse (liegt nirgendwo auf).
-   Rotieren zwei unterschiedliche Massen, die mit einen Seil verbunden sind  umeinander, liegt der Rotationspunkt nicht in der Mitte des Systems.
-   Verändert man eine der beiden Massen, verändert sich der Rotationspunkt, da er nirgendwo fixiert werden kann.
-   Fährt man aus einen um die Längsachse rotierenden Raumschiff  entgegengesetzt zwei ungleiche Massen auf gleichlangen Seilen aus, fängt das Raumschiff an zu taumeln, pendeln.
-   Fährt man aus einen um die Längsachse rotierenden Raumschiff  entgegengesetzt zwei gleiche Massen auf nicht gleichlangen Seilen aus, fängt das Raumschiff an zu taumeln, pendeln.
-   Bei nicht um die Längsachse des Raumschiffes rotierenden Massen („stehende“ Massen) ist es egal wie schwer sie sind und wie weit sie vom Raumschiff entfernt sind, auch wenn sie mit Seilen verbunden sind (Massen wiegen im Weltraum nichts, wenn sie die selbe Vorwärtsgeschwindigkeit haben).
-   Auch wenn ein auf Kurs gebrachtes rotierendes, taumelndes, pendelndes, sich überschlagendes Raumschiff-System im Weltraum sich in den systembedingten Bewegungen verändert, bleibt es dennoch „auf Kurs“ mit der selben Geschwindigkeit.
-   Die Rotationsbewegung der Lebensräume sollte idealerweise wegen der „Gezeitenkräfte“ nicht in Flugrichtung erfolgen (Beschleunigung und Verzögerung bei der resultierenden Vorwärtsbewegung.

Eine Vorgabe, damit das gesamte Raumschiffsystem nicht  ins taumeln/pendeln gerät, ist die, dass die rotierenden Massen, die sie sich in der Zeit des Fluges immer wieder verändern können, zum Hauptraumschiff hin und von ihm weg augenblicklich (in der Zunahme/Abhnahme der Masse selbst), durch Verkürzen/Verlängern der Seile  verändert werden können. 
Die Zugkraft in den Seilen der rotierenden Habitate wird über Sensoren permanent gemessen und durch Ausrollen/Einziehen der Habitate in Gleichgewicht gehalten.


03.           Raumschiffsystem mit zwei Schwerkrafthabitaten und einem Aufzug

      Bei der hier vorgestellten Idee geht es um ein Raumschiff welches bereits beim Start von der Erde bereits alle Komponenten für einen Raumflug an Bord hat, und nicht im Orbit eines Planeten teuer und zeitaufwendig zusammengebaut werden muss.
      Ein Teil des Raumschiffes wird nach Erreichen der Reisegeschwindigkeit in Rotation versetzt. Danach werden zwei Habitate an Seilen auf eine angemessene Entfernung vom Hauptschiff gebracht. Bei dieser Entfernung wird in den rotierenden Habitaten eine für den menschlichen Körper gewohnte künstliche Gravitation erzeugt, bei der keine Rückbildung der Muskelmasse, Knochenmasse, Hirnmasse stattfindet. Das Essen, Waschen, Duschen, auf Toilette gehen, Schlafen, Arbeiten, ja der ganze monatelange bis jahrelange Aufenthalt wird dadurch „menschlich“.


03. 01.      Die Habitate (Wohn, - Arbeitsbereiche)

03. 01. 01. Allgemeines

Für die Gesundheit der Raumfahrer ist die irdische Schwerkraft (g = 9,81 m/sec^2) erstrebenswert.
Um eine Schwerkraft wie auf der Erde mit kaum spürbaren Corrioliskräften und Gezeitenkräften zu erzielen, wäre eine Rotationszeit der Habitate von 3 Minuten erforderlich. Hierbei hätte das System einen Durchmesser von 6 Kilometern, um
1 g zu erzeugen.


03. 01. 02. Wahl des Durchmessers zwischen den Habitaten

                  Bei einer Entfernung des Fussbodens des Habitates von der Rotationsachse von 30 Metern muss das Habitat alle ca. 11 Sekunden um das Raumschiff rotieren, um die Schwerkraft von 1 g zu erzeugen. 

      Radius r =                  30 m
      Rotationszeit (Zeit t) =                  11 sec/ Umdrehung
      Umfang U = 2 x r x Pi =             188,4 m
      Rotationsgeschw. V = U : t =      17,12 m/sec (61,63 km/h)
       Beschleunigung a = v^2 : t  =        ca. 9,77 m/sec^2 (ca. 1g)

Hierbei wären die Füße eines Astronauten 30 m von der Rotationsachse entfernt; die Kopfhaut jedoch nur 28 m. Hier gibt es „Gezeitenkräfte von ca. 7 % des Körpergewichtes.

Bei einer Entfernung des Fussbodens des Habitates von der Rotationsachse von 100 Metern muss das Habitat nur noch alle ca. 20 Sekunden um das Raumschiff rotieren, um die Schwerkraft von 1g zu erzeugen. Hier gibt es eine Gezeitenkraft von nur ca. 2 %. (Füße sind 100 m und Kopfhaut ist 98 m von der Rotationsachse entfernt).
In dem hier vorgestellten Transport- und Aufenthaltssystem für eine Raumfahrt sollen der Radius 100 m und der Durchmesser somit 200 m betragen.


03. 01. 03. Aufbau des Raumschiffes bei Beginn der Reise

      Eine Rakete der Größe einer Saturn 5 Rakete (Raumfahrt zum Mond im Jahr 1969) hatte einen Durchmesser von ca. 10 Metern. Nimmt man dieses Maß zugrunde, haben darin 2 in Längsachse nebeneinander liegende Zylinderförmige Habitate  mit einem Innendurchmesser von jeweils ca. 4,5 m Platz.
                  Diese sind beim Start mit einem Trägersystem fest verbunden.
Bei schmaleren Raketensystemen sind die Durchmesser der Habitate natürlich          schmaler.
Die Manschaft kann sich bereits in der Startphase in den Habitaten befinden, wenn die Voraussetzungen dafür geschaffen werden. Ansonsten können die Raumfahrenden auch später über einen Weltraumaufzug über Schleusen ohne Raumanzüge dort hin gelangen.
Der Start der Weltraumreise beginnt nicht im Orbit eines Planeten, sondern auf dem Planeten selbst. Es gibt keinen aufwendigen und teuren Zusammenbau eines Raumfahrzeuges in der Umlaufbahn des Startplaneten.


03.01.04.   Inbetriebnahme des Rotationsmoduls

Nach Erreichen der Reisegeschwindigkeit und dem Bestimmen des Kurses wird  zuerst das Rotationsmodul entriegelt und ein Magnetlager, das gleichzeitig ein Elektroringmotor ist, aktiviert. Die Lagerung zwischen dem rotierenden und dem nicht rotierenden Teil des Raumschiffes wird mittels dieses berührungsfreien Magnetlagers zusammengehalten. Das Prinzip des Lagers entspricht der in Deutschland entwickelten Magnetschwebebahn. Magnetlager und Elektroringmotor sind eine Einheit und halten das Rotationsmodul fest „im Griff“.
Dadurch wird das Rotationsmodul Stabil aber berührungslos mit dem Hauptschiff fixiert. Danach werden zwei Klappen im Rotationsmodul (pro Habitat eine) geöffnet.
Das gesamte Rotationsmodul wird mittels Elektroringmotor in Rotation versetzt. Dabei muss der Rest des Raumschiffes evtl. mit Steuerungsraketen in Gegenrichtung rotationsfrei gehalten werden.
Nun werden die zwei Habitate entriegelt. Durch die Fliehkraft bekommen die Massen der Habitate ein Gewicht und halten die Seile auf Spannung. Die Habitate entfernen sich rotierend langsam vom Hauptschiff.  Über Sensoren wird die Zugkraft in den Seilen permanent in „Waage“ gehalten. Der Vorgang des Ausfahrens der Habitate hört in diesem Beispiel bei einem Durchmesser von genau 200 m auf.
Die Rotationsgeschwindigkeit muss während des Ausfahrens der Habitate permanent angepasst werden, da das rotierende Systen immer langsamer wird, umso mehr sich die Massen von der Rotationsachse entfernen (Ausstrecken der Arme einer Schlittschuhläuferin bei einer Piruette).
   Gleichzeitig entrollen sich die Kabel für die Stromversorgung und für die Kommunikation sowie die Seilvorrichung zwischen den Habitaten, die später für den Weltraumaufzug benötigt wird.
 

03. 01. 05. Aufbau des Raumschiffes während des Raumfluges

Damit das fliegende Konstrukt bei ungleichen rotierenden Gewichten nicht ins Torkeln oder pendeln gerät (für die Flugrichtung nicht so wichtig, aber für das Wohlbefinden der Weltraumreisenden), müssen die Längen der Seile immer wieder nachjustiert werden. Das geschieht automatisch.

Beispiel: Beide Habitate haben eine Entfernung von der Achse des Raumschiffes von 100 m. Das Habitat 1 wird nun „leichter“, weil 2 Personen im Aufzug unterwegs zum Hauptschiff sind. Die Zugktaft in den Seilen des Habitats 1 ist geringer geworden. Das wird von Sensoren erspürt. Die Habitatseile werden in der Länge permanent so korrigiert, dass die Zugkräfte in allen Seilen  immer gleich sind. Das System ist dadurch immer „in Waage“. So kann es passieren, dass das eine Habitat 105 Meter, das andere 95 Meter von der Raumschifflängsachse entfernt sind. Durch diese Verschiebung sind die Raumschifflängsachse und die Rotationsachse  überlagert, und das System hat keine Unwucht. Zu keiner Zeit. Die Entfernung der Habitate zueinander liegt immer bei 200 m. Das ist wichtig, da die Führungsseile des Weltraumaufzuges  immer gespannt sein müssen.


03. 01. 06. Lebensweise in den Habitaten

Der Durchmesser der Habitatröhren ist groß genug, um eine Fussbodenplatte im Habitat von bis zu 3,5 m Breite herzustellen. Die Länge des Habitats ist nur durch eine konstruktionsbedingte Begrenzung eingeschränkt. In dem hier genannten Fall soll sie 15 m betragen. Das ergibt eine Aufenthaltsfläche von ca 52 qm pro Habitat bei einer Deckenhöhe von 2,30 m.  Unter der Fussbodenplatte gibt es jede Menge Stauräume für alle möglichen Versorgungssysteme (Lebenserhaltungssysteme wie: Atemluft, Wasser, Lebensmittel, Abwasserreinigung, Behälter für Fäkalien etc.).

                  Da die Raumfahrenden ihr ganzes Leben auf der Erde in „normalen“ Behausungen verbracht haben, sollten die Wohneinheiten nicht zu extren futuristisch ausfallen. Fernseher, die als Fenster fungieren und so suggerieren, man könne nach Draußen schauen, gehören ebenso dazu wie 3-D Computerspiele, die Autofahrten, Spaziergänge, viele Sportarten etc. nachempfinden lassen.

                  Die extrem starke Strahlung im Weltraum ist mittels starkenMagnetfeldern von den Habitaten fernzuhalten.  Die rotierenden metallischen Massen könnten diese Magnetkraft erzeugen (Metall, Kupfer und Bewegung). Da dieses viel Energie erfordert, ist eine Stromerzeugung durch Atomkraft unerlässlich.


03. 01. 07. Versorgung mit Strom und Kommunikation mit „Mutter Erde“

                  Ein großer Teil des Raumschiffes wird nicht in Rotation versetzt , damit Photovoltaikflächen für die Stromversorgung (wenn auf Atomkraft verzichtet werden soll) sowie Kommunikationssender und Empfänger (Antennen, Schüsseln...) keinen Fliehkräften ausgesetzt werden und Sendesignale auch gesendet/empfangen werden können.
      Die Stromverbindung und die Datenverbindung zwischen dem drehenden und dem nichtdrehenden Teil muss für eine störungsgreie Funktion konstruiert werden. (Stromübertragung z.B. über Induktion und Datenübertragung über w-lan) 100 m lange Versorgungskabel zwischen Hauptschiff und den Schwerkrafthabitaten werden beim Ausfahren der der Habitate mit ausgerollt.
      Das Hauptschiff und die Habitate untereinander sind über den Weltraumaufzug ohne Raumanzug jederzeit erreichbar (Siehe auch Anlage 4 Skizzen Habitate).
   

03. 01. 08. Aufbau vor Eintritt in den Orbit des Zielplaneten A

                  Nach einer mehrmonatigen/mehrjährigen Weltraumreise verlassen die Raumreisenden die Schwerkrafthabitate. Diese werden unter Messung der Zugkraft der Halteseile ins Hauptschiff eingezogen und das Rotationsmodul wird mittels Elektroringmotor zum Stillstand gebracht und mit dem Hauptteil des Raumschiffes kraftschlüssig verankert/gesichert
Die Astronauten sind nun der Schwerelosigkeit ausgesetzt, bis die Rückreise beginnt.
Nun kann das wieder kompakte und manövrierfähige Raumschiff abgebremst werden, in den Orbit des Zielplaneten gelangen und der Landevorgang mit einer Landefähre kann beginnen.


03. 02.          Das Aufzugssystem

Jedes Habitat hat an einer Stirnfläche eine Schleuse, an die der Aufzug mit seiner Schleuse andocken kann. An den äußeren Rändern der Habitate sind je eine Anlegeplattform vorhanden. Zwischen diesen zwei Plattformen, an denen  je zwei Seilsysteme über jeweils zwei Rollen angebracht sind, verkehrt der Weltraumaufzug, dessen „Masse“ durch eine „Gegenmasse“ aufgehoben wird.  Somit wiegt das Aufzugssystem im Verbund als System „nichts“. An den Seilen, an denen der Aufzug und das Gegegengewicht hängen, wirken dennoch Zugkräfte, da durch die Zentrifugalkraft die Massen des Aufzuges und des Gegengewichtes ein Gewicht bekommen. Die Aufzugseile werden dadurch auf Spannung gehalten, dass die beiden Habitate mit ihren Anlegeplattformen, die durch die Rotation sehr viel mehr wiegen, wie eine Verankerung wirken.

Die Aufzugseile sind nicht mit dem rotierenden Teil des Hauptschiffes verbunden, sondern gehen durch diesen berührungslos durch. Sie sind sozusagen zwischen den Habitaten aufgespannt (Siehe Anlage 5 Skizzen Aufzugssystem).

Der Antrieb des Aufzuges erfolgt über die Rollen, an denen der Aufzug und das Gegengewicht „aufgehangen“ sind.
Damit bei dem Weltraumaufzug-System keine exzentrischen Kräfte wirken, die das System ins taumeln bringen könnten, während sich der Aufzug bewegt, wird das Gegengewicht „DURCH den Aufzug“ geführt. Das geschieht, dadurch, dass ein Rohr durch den Aufzug gesteckt ist. Das Rohrinnere ist ein „Außen“ also Weltraum. Das Außen des Rohres ist „Innen“ im Aufzug (siehe Anlage 5 Skizze Aufzugsystem).

EIN Grund von mehreren FÜR bemannte Raumfahrt MIT "künstlicher" Schwerkraft  :

https://www.aerztezeitung.de/panorama/article/974678/studie-aufenthalt-weltall-laesst-hirn-schrumpfen.html

Der Elon sollte es sich drei mal überlegen, ob er wirklich monatelang ohne Schwerkraft zum Mars will.

MfG RKM

Der Elon sollte es sich drei mal überlegen, ob er wirklich monatelang ohne Schwerkraft zum Mars will.

Jep, seine "Birne" wird noch gebraucht.

Das reisen ohne künstliche Schwerkraft wird so bestimmt nicht bleiben.
Es macht auch keinen Sinn. Neben der Rotation des Starships gibt es sicherlich auch weitere Möglichkeiten vor allem dann wenn mindestens zwei Schiffe gemeinsam zum Mars oder zurück reisen.

Das reisen ohne künstliche Schwerkraft wird so bestimmt nicht bleiben.
Es macht auch keinen Sinn. Neben der Rotation des Starships gibt es sicherlich auch weitere Möglichkeiten vor allem dann wenn mindestens zwei Schiffe gemeinsam zum Mars oder zurück reisen.

Wäre sinnvoller mit kernelektrischen Triebwerken die Reisezeit auf Wochen statt Monate zu senken dann kann man dem Problem erstmal aus dem Weg gehen.

Micha

Erst einmal NEP's Antriebe haben

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Alexander Gerst kam ja gerade erst von seiner 197 tägigen Mission im Orbit zurück und sah dabei noch verdammt fit aus.
Klar wäre eine 'künstliche Gravitation' für einen Marsflug schon praktisch. Man könnte so manchen Problem aus den Weg gehen und die Raumfahrer wären direkt beim eintreffen am Mars arbeitsfähig.
Was für eine Beschleunigung man da bräuchte wird noch erforscht, aber selbst 0.1 g wären wohl schon eine große Hilfe.

ABER für die ersten Flüge ist das nicht unbedingt nötig. SpX schätzt eine Flugdauer von 80-150 Tage. So lange man eine Long-Stay Mission macht und auch auf dem Mars landet sind die Belastungen für die Besatzung durch die Schwerelosigkeit immer noch handhabbar.

Anderer seits erspart man sich dann die Komplexität eines solchen Fahrzeugs mit 'künstlicher Gravitation'.
Gerade bei deinem Vorschlag schätz ich den Zusatzaufwand auf den Faktor 2-3 - und da ist noch nicht einmal mit eingerechnet dass man dann aufgrund der Konstruktion auf Atmosphärenbremsung und Wiedereintritt mit dem ganzen Schiff verzichten müsste.

BTW: Dir schwebt wohl ein reines, orbitales Transportschiff für den Marstransport vor, Ähnlich der Hermis aus Der Marsianer, nur etwas rustikaler?

@Sensei und alle Anderen

Zitat:Dir schwebt wohl ein reines, orbitales Transportschiff für den Marstransport vor, Ähnlich der Hermis aus Der Marsianer, nur etwas rustikaler?

Die Hermis im Film Der Marsianer ist garantiert nicht so wie abgebildet von der Erde gestartet. Also wurde sie im Orbit der Erde mühsam und kostspielig zusammengebaut. Danach wurde sie unter Berücksichtigung der Schubkräfte aus dem Orbit auf Reisegeschwindigkeit gebracht.  Später wurde sie vor dem Orbit des Mars unter Berücksichtigung der Bremskraft abgebremst. 

Mir stellen sich einige Fragen:
Wie ist das passiert?? Hat man da den Lastfall von mehreren "g" bei allen Anbauten berücksichtigt?  Es entstehen doch Momente, die am Fluggerät abgestützt werden müssen. Da reißt doch einiges, was "absteht" ab. Wie wird vor dem Orbit des Mars abgebremst? Dreht sich das gesamte Gebilde um, oder gibt es für das Abbremsen zusätzliche Triebwerke am vorderen Teil des Raumschiffkonstruktes??
 Wenn ich mir vorstelle, dieses Ungetüm muss auf Reisegeschwindigkeit und später vor dem Mars abgebremst werden, frage ich mich, wie viel Energie wird verbraucht?


Mir schwebt vor, dass eine Rakete mit einem Durchmesser von ca. 10 Metern und einer Länge von ca. 110 Metern von der Erde startet (ist schon einige Male vor ca. 50 Jahren passiert ). Mit allen Teilen die benötigt werden "inside".

Eventuell muss im Orbit des Mars nachgetankt werden. Dafür würde vorher ein Tankschiff dort plaziert.

Die bemannte Reise zum Mars würde in fünf Phasen geteilt:

1. Start, Beschleunigung auf Reisegeschwindigkeit und Ausrichtung auf das Ziel (das Ziel ist da, wo sich der Mars am
    Ende der Reise befinden wird).
    - Der Start erfolgt direkt von der Erde ohne das Verweilen in der Umlaufbahn. 
    - Alles was man für die Reise benötigt ist an Bord.
    - Kein Zusammenbau im Orbit der Erde.
    - Beschleunigung sofort auf Reisegeschwindigkeit
    - Abwurf der Booster.
    - Das Raumschiff hat immer noch die Maße : D = 10 m., L = 110 m.

2. Aufbauen der "künstlichen" Schwerkraft
    - Die oberen 30 Meter des Raumschiffes beginnen zu rotieren.
    - Das Andrehen und drehen erfolgt elektrisch durch einen Ringmotor.
    - Der rotierende Teil ist durch "Magnetschwebebahntechnik" berührungslos mit dem stehenden Teil fest "verbunden"
    - Der Rest des Raumschiffes muss mittels Steuerraketen in "Ruhe" gehalten werden (ist nirgens verankert). 
    - Zwei 20 Meter lange Klappen öffnen sich.
    - Die beiden Habitate und die Vorrichtung für einen Weltraumaumaufzug werde auf R = 100 ausgefahren.
    - Durch die Zentrifugalkraft rotieren die Habitate  wie die Sitze eines Kettenkarussels.
   
3. Die Reise mit Schwerkraft.
    - In dem jetzigen Zustand ist eine Kurskorrektur wegen der "Gyroskopkräfte" der Rotation nicht möglich.
    - Jedes Habitat hat eine "Wohnfläche" von ca 50 m.
    - Mittels Aufzug ist das Erreichen beider Habitate und des Hauptschiffes jederzeit ohne Raumanzug möglich.
    - Essen, trinken, schlafen, waschen, duschen, auf Toilette gehen ist so, wie es die "Natur" durch Evolution unter Schwerkraft vorgesehen hat.
    -  Versorgung von Wunden, Heilung von Knochenbrüchen, kleinere OP´s möglich.

4. Ende der Reise vor dem Marsorbit.
    - Die Habitate und der Aufzug werden "eingezogen" und am Raumschiff verankert.
    - Die abstehenden Klappen werden geschlossen.
    - Das nun wieder kompakte Raumschiff (10 / 110) wird mit Steuerraketen gedreht.
    - Das Raumschiff wird mit den Triebwerken auf Orbitgeschwindigkeit des Mars abgebremst.

5. Landung auf dem Mars.
    - Mit einen Weltraumkranarm wird aus der Flanke des Schiffes die Mondlandefähre incl. Landemann(frau)schaft gehoben.
    - Der Landeanflug beginnt.


So stelle ich mir "laienhaft" eine Reise zum Mars unter Berücksichtigung der menschlichen Physiologie und des "Geldbudgets" vor. Laienhaft, weil ich nicht im System der Raketenbauer stecke und alles "auf Null" stellen darf.

-Neuentwicklung statt Weiterentwicklung-

Die Kombination aller Ideen wäre vielleicht patentwürdig... keine Ahnung, da jedes für sich schon existiert. Aber auch die Schraube mit Mutter, die für ein neues Gebilde benötigt wird, ist da uns nicht patentierbar. dennoch ist das neue Gebilde patentfähig.

Nun ist alles veröffentlicht und nicht mehr patentfähig dafür "open source". 
  Also ran ans Werk


MfG Ringkolbenmaschine

Wie du sicher mitbekommen hast baut SpaceX die BFR+S (alter aber kurzer Name).
Die hat zwar nur 9m aber die auch für die Oberstufe.
Im ersten Schritt gibt es damit zwei Möglichkeiten um Fliehkraft als Schwerkraftersatz zu nutzen.
Echte Schwerkraft ist das ja nicht und es gibt bis heute nur eine Möglichkeit echte Schwerkraft zu haben, aber dazu muss man halt einen Planeten mitschleppen. Das Funktioniert ja ziemlich gut nur ist die Flugbahn schlecht änderbar.🤔
Rotation ist eine ziemlich einfache Alternative, allerdings mit bekannten Macken.
Ganz leicht wäre ein rotierender Innenring, ganz aussen vielleicht 0,6G sodass eine Großteil dessen Vollumens 0,4G oder etwas mehr hätte.
Schlafplätze, Sanitär, Küche möglichst weit an der Aussenseite.
Das kann man sich etwa so vorstellen:

Bitte denkt euch die Kugeln weg, es geht nur um die Form des Rotationsbereiches. Eine vernünftigte Breite wäre z.B. 7m mit einer Ringhöhe von (brutto) 2,5m bis 3,5m, also bleiben in der Mitte ca. 1,5m bis 3,5m übrig. Nimmt man nur Schlafquartiere von ca. 1m Rasterhöhe bekommt man an der Außenseite bis zu 2-3 Ringe für Schlafquartiere unter. Der beste Platz ist natürlich der ganz auf dem Ringboden und es könnte Platz für 60-80 Leute vorhanden sein.
Man hätte die nun die Möglichkeit den frei rotierenden Außenring mit vielleicht 3m Höhe als Wohnbereich zu Nutzen, oder einen starren Ring quasi über zwei Ringe die mit der Ausenwand verbunden sind zu Lagen.
Dem Problem mit dem Rundlauf (auswuchten) kann man mit mehreren Tanks zur Trimmung begegnen. Zur Regionen ohne Rotation würde man über die Rotationsachse  kommen.
Die Lösung hat folgende Nachteile:
 1) An beiden Seiten rotieren zwei Flächen gegeneinander.
 2) Man braucht eine Konstruktion zur Aufnahme des Zylinderringes
 3) Tanks, Pumpen, Ventile zur Trimmung
 4) Motor und Magnetlager  zur Aufnahme und Bewegung des Zylinderrings
 5) Energieversorgung über Schleifringe
 6) Klimatisierung eventuell über Lüfter

Als zweite sehr einfache Lösung ist es das gedämmte Starship rotieren zu lassen,
Diese Lösung hat folgende Nachteile:
 1) Um eine optimale Stromversorgung zu erreichen, muss die Achse der BFS zur Sonne zeigen, da man gleichzeitig auch möglichst wenig gefährliche Strahlung im Schiff haben will muss die Triebwerksseite zur Sonne zeigen. Die Fenster liegen deswegen aber Ständig im Schatten.
2) Die Kommunikation zur Erde braucht eine ausgerichtete Sendeanlage, hier bieten sich zwei Lösungen an,
 2a) parallel mitfliegender Satellit(en)
 2b) aus der Spitze ausfahrbare gegenläufig rotierende Sendeanlage.

Lösungen mit gekoppelten Schiffen sind um einiges aufwändiger vor allem dann wenn es möglich sein soll zwischen den Stationen zu wechseln.

Ich finde die Idee von Robert Zubrin immer noch am Besten. Ein Single Start direkt zu Mars. Alles was benötigt wird inklusive Rückkehreinheit sind schon vor Ort und bilden u.a. Redundanz. Die Mannschaftskabine zum Personentransport hat ein Hitzeschild und Landtriebwerke und ist gleichzeitig das Mars Base Camp. Nach der Beschleunigung trennen sich Oberstufe und Besatzungskabine. Sie sind jedoch während der Reise mit einem Seil verbunden. Dieses wird nach der Trennung gestrafft und das Gebilde um den gemeinsamen Schwerpunkt in Rotation versetzt. Ergebnis Schwerkraft mit Sachen die eh dabei sind (Oberstufe wird Sinnvoll mitverwendet). Vor der Landung wird das Gebilde getrennt und der Eintritt beginnt.

Eine etwas abgewandelte Möglichkeit wäre sowas mit zwei Starships zu machen, man braucht dazu natürlich ein starkes Seil aber das müsst nicht so lang sein. Selbst bei nur 10m Abstand sind die Quartiere ganz schnell 20m von der Rotationsachse entfernt.

@Klakow

Zu deinem ersten Vorschlag der Zentrifguge innerhalb des Raumschiffes:

Für die Füße gilt:
Durchmesser d = 10 m => r = 5 m
Umfang U = d x Pi = 10 x 3.14 = 31,4 m
Rotationszeit t (gewählt) = 7 sec.
Rotationsgeschwindigkeit v = U : t = 31,4 : 7 = 4,48 m/sec.
Beschleunigung (Gravitation) a = v^2 : r = (4,48 x 4,48) : 5 = 4,01 m/sec^2

4,01 sind 0,41 der Erdbeschleunigung von 9,81

Für den Kopf gilt:
 r = 3,2 m von der Rotationsachse
Daraus ergibt sich eine Beschleunigung (Gravitation) von 2,57 m/sec^2
Das sind 0,26 der Erdbeschleunigung

Zwischen Kopf und Fuss gelten die zwei Gravitationen 0,26 und 0,41. Da wirkt eine gewaltige Gezeitenkraft.
Auch die Corioliskraft (sie versucht einen zu verdrehen, wenn man sich bewegt) ist nicht ohne.

Die zwei Kräfte wären bei einem Radius von 1,5 Kilometern vernachlässigbar. Ab r = 30 m wird es erträglich.
Deswegen hab ich r = 100 m gewählt. Füsse bei 100 m; Kopf bei 98 m.

Zu deinem zweiten Vorschlag:
Warum zwei Raketen, wenn eine ausreicht

MfG RKM

Ich schreibe hier nur über einen Flug der von SpaceX gemacht werden soll und die Rakete die man gerade Baut wird fast durchgehend 9m haben.
Ansonsten sind mir die Verhältnisse schon klar nur stellt sich immer noch die Frage in wieweit der Körper sich an sowas gewöhnen kann und selbst wenn das nicht ganz geht, ist die eigentliche Frage eine andere und zwar was wird besser empfunden, keine Schwerkraft oder eine mit so einem starken Gradienten?
Es gab früher mal sowas wie ein Kettenkarussel, da haben mache auch gekotzt nur leider gibts da so gut wie keine echten Untersuchungen.
Deine Annahme von einer Körperlänge ist zwar richtig aber man weiß nicht ob man sich daran gewöhnen kann.

SpaceX will beim ersten bemannten Flug mit vier Raumschiffen zum Mars fliegen, 2x Fracht und 2x Passagiere, wenn dem so ist, kann man das nutzen.
Gekoppelt kann man die relativ einfach um eine gemeinsame Achse rotieren lassen, bei 15-20 Meter Abstand dazu sollte sehr vieles leichter gehen.
Falls man die Verbindung als druckfesten Tunnel auslegen kann (Bigelow Technik?), kann man sich treffen und gegenseitig helfen.
Man hat allerdings das Problem das der Schutz vor Partielstrahlung von der Sonne schlechter geht und die Energieversorgung ist komplexer und auch die Kommunikation zur Erde wird schlechter.
Koppelt man beide über ihr Dach kann man vielleicht beides haben, mehr Abstand und trotzdem einen hohen Strahlenschutz.

Ja, man könnte in die Flanke einer SpaceX einen Kragarm (Kranausleger) integrieren, der im Weltraum ausgefahren wird . Er könnte sogar außenbords an der Rakete "hängen" (aerodynamisch verkleidet wegen der Luftreibung der Atmosphäre). Wenn die andere Rakete auch so einen "Arm" besitzt könnten beide, sobald sie auf Geschwindigkeit und Richtung getrimmt sind,  miteinander verbunden werden. Ich kenne die Höhe der SpaceX nicht, aber wenn ein Arm 50 m hätte, hätten Beide 100 m plus 2 x 8 m der Rakete selbst. Es sind ja nur Zugkräfte (ja, können bei zwei vollbeladenen Raumschiffen, die umeinander kreisen enorm sein), es müsste aber machbar sein.

In Rotation gebracht hätte man eine halbe bis ganze "Schwerkraft" bei einer "gesunden" Rotationszeit.
Der Aufzug könnte entlang des Kragarmes zwischen den Raumschiffen  per Zahnstange pendeln.

Nicht schlecht.

Bei meiner Idee sollte der Geldbeutel auch eine Rolle spielen.
Ein günstigerer Start eines unbemannten Tankschiffes in den Orbit des Mars vorab und ein zweiter Start eines Raumschiffes mit zwei Mannschaften in zwei bemannten integrierten Habitaten, die ausgefahren werden.
Vielleicht würde auch nur ein Raumschiff reichen. Vor 50  Jahren konnte man mit 2.800 Tonnen Startgewicht 44 Tonnen Nutzlast zum Mond schießen.  ;)Vielleicht schafft man ein halbes Jahrhundert später mehr Nutzlast
 
Apropos Schießen.
Kann man nicht einen Teil der Startgeschwindigkeit mit elektromagnetischer Kraft a´la Railgun erreichen??
Berge oder auch alte 1 km lange Förderschächte haben wir ja genug. 

...man wird doch noch träumen dürfen...

Der Elon tüftelt doch schon an Vakuumröhren und Magnetbeschleunigung.
Er ist halt ein Visionär, der wegen seiner Physikausbildung und seines Geldes und Mutes unkonventionell denken und handeln kann.

MfG RKM

... nur stellt sich immer noch die Frage in wieweit der Körper sich an sowas gewöhnen kann und selbst wenn das nicht ganz geht, ist die eigentliche Frage eine andere und zwar was wird besser empfunden, keine Schwerkraft oder eine mit so einem starken Gradienten?
Es gab früher mal sowas wie ein Kettenkarussel, da haben mache auch gekotzt nur leider gibts da so gut wie keine echten Untersuchungen.
Deine Annahme von einer Körperlänge ist zwar richtig aber man weiß nicht ob man sich daran gewöhnen kann.

Abgesehen von der technischen Machbarkeit finde ich das mit dem großen Fliehkraftunterschied zwischen Kopf und Füßen ja eine faszinierende Vorstellung. Ich würde es gerne mal selbst probieren, nur so aus Neugier. Spürt man wohl außer der eventuellen Übelkeit noch mehr Effekte/Gefühle? Angenommen, die Fuß- und Kniegelenke bzw. -muskeln vermitteln einem fast das normale Druck- und Anspannungsgefühl, während der Kopf nur noch halb so stark auf die Halswirbel drückt und die Arme nur noch die halbe Kraft aufbringen müssen, um Gegenstände zu heben... das müsste sich doch irre anfühlen??

Zur Frage mit dem Gewöhnen: Ehrlich gesagt, glaube ich nicht, dass Astronauten sich einen Raumflug unter solchen Umständen antun wollen würden. Selbst wenn man das Schwindelgefühl irgendwann (?) verlieren würde, wäre da immer noch das andauernde praktische Problem mit der Corioliskraft: Jedesmal, wenn du einen Gegenstand hebst oder senkst, scheint er wie von Geisterhand seitlich davonzudriften und du musst (auch noch variabel) gegenhalten, um zum Beispiel die Tasse nicht neben den Tisch zu stellen oder um mit der Gabel das Schnitzel zu treffen und nicht die Bratkartoffeln.