Reise zum Mars nur unter Schwerkraft möglich.

Ich vermute das sich viele Menschen gut daran gewöhnen können den es gibt Sportarten und andere Aktivitäten bei denen ebenfalls stark wechselnde Bescheinigungen auftreten.

Es gibt allerdings Zeiten in der einem der Gradient vermutlich nichts oder sehr wenig ausmacht, z.B. beim Schlafen den da ist der Unterschied eh gering.
Dann auf der Toilette,  die Hinter(n)lassenschaft mag keine perfekte Richtung einnehmen, aber zumindest bleibt sie nicht kleben.
Dann beim Essen und Trinken, das wird sicher angenehmer.
Duschen ist dann möglich.
Was auch viel besser ist sind Reparaturen, in Schwerelosigkeit geht vieles nur mit Spezialwerkzeug den der eigene Körper hat keinen Halt.
Viele vergessen auch das es bei Reisen zum Mars der Rückflug viel länger dauert.

Ich bin immer noch der Meinung dass es für mindestens die ersten 50 Jahre von bemannten Flügen zum Mars keine (regelmäßige) Verwendung von künstlicher Gravitation geben dürfte - und erst recht nicht mit einem doch relativ aufwändigen verfahren.

Dafür sind die Kosten zu groß und die Nachteile zu zahlreich.

Apropos Schießen.
Kann man nicht einen Teil der Startgeschwindigkeit mit elektromagnetischer Kraft a´la Railgun erreichen??

Quasi nicht, nein.

Zumindest nicht Effektiv von der Erde aus und bei bemannten Missionen.
Am Anfang des Fluges, so lange man nicht tief in der Lufthülle ist, möchte man nicht viel mehr als 350m/s fliegen. Sonst verliert man an der Atmosphäre viel zu viel Energie.
Außerdem ist es nicht sehr praktikabel eine wirklich große Rakete Horizontal zu Packen und mittels railgun/Elektromagnetismus zu beschleunigen.
Das macht die Rakete wohl ~doppelt so schwer. Und dafür gewinnt man nur 350 von den benötigten ~7000 m/s , oder 5% der Energie

@Sensei:
Was ist den an einem vollständig innen liegendem Segment kompliziert?
https://www.directupload.net/file/d/5316/7hslr38s_jpg.htm



Die schwarze Blechbüchse wäre der Core (also gedachte 9m), die Lötzinnrolle der innen liegende Rotationskörper (entspricht ca. 7m).
Diese 7m würde ausreichen für einen Zutritt in der Rollenmitte und rechts und links Schlafkabinen.

Theoretisch kann man die Rolle sogar über einem außen liegenden Ring abrollen, das betreten erfolgt über das Loch in der Mitte,
man begibt sich also schwere los in das ca. 2m durchmessende Loch und passt sich der Rotation an, dazu ist vielleicht eine Hilfe nötig.

... man begibt sich also schwere los in das ca. 2m durchmessende Loch und passt sich der Rotation an, dazu ist vielleicht eine Hilfe nötig.

An die Rotation an sich bestimmt, aber ich mag immer noch nicht glauben, dass man sich in einem so kleinen Zylinder von nur paar Metern Durchmesser an den Schwerkraftgradienten gewöhnt, jedenfalls nicht, wenn man dabei Werte in der Größenordnung 1 g anstrebt.

Wir haben ja wohl alle den Film "2001: Odyssee im Weltraum" gesehen und jede/r erinnert sich an die Szene, als Frank Bowman und sein Kollege in dem Raumschiff zum Jupiter joggen. Wie groß mag da wohl der Außendurchmesser gewesen sein?? Das sah da alles so selbstverständlich und wunderbar einleuchtend aus... aber im Licht der Überlegungen hier und jetzt finde ich das gezeigte Leben der Besatzung im Raumschiff nicht mehr plausibel.

Mit einem Außendurchmesser von 200 Meter, wie Ringkolbenmaschine ihn in seiner Vision eines rotierenden Raumschiffes mit zwei Habitaten an Seilen beschreibt, dürfte es schon deutlich bequemer und "erdähnlicher" sein.

Ich habe mir schon mal vorzustellen versucht, wie man die Habitate wohl aus dem zentralen Raumschiff-Flugkörper nach außen ablässt und beim Erreichen des Ziels (bzw. für jede Kurskorrektur) wieder einholt. Es wäre zwar super einfach, aber für die Astronauten wohl nicht zumutbar, wenn man diesen Zentralkörper gleich in eine so schnelle Anfangsrotation bringt, dass die vollständig abgelassenen Habitate, wenn sie außen an ihren Seilen "baumeln", ohne weitere Drehbeschleunigung gleich ihre 1 g haben...

Nein, man wird die Habitate mit dem "Ablassen", also dem Ausfahren der Seile, nach und nach beschleunigen müssen. Theoretisch könnte man das trotzdem durch reine Drehbeschleunigung des Zentralkörpers machen, der die Habitate dann an ihren Seilen rotativ "nachschleppt", bis die gewünschte Drehgeschwindigkeit und Schwerkraft sich einstellt. Aber dann muss man die beschleunigten Habitate erstmal wieder abbremsen und vermutlich wird es spätestens dann zu Drehpendelbewegungen der Habitate an den Seilen kommen, die man auch erstmal abbremsen müsste - schwierig im Vakuum, so ohne jede Dämpfung durch Luftreibung...

Also kommt man wohl nicht umhin, die Habitate mit eigenen kleinen Manövriertriebwerken auszustatten, mit denen sie sich selbst beschleunigen und abbremsen können, selbstverständlich perfekt koordiniert mit der Rotation des Zentralkörpers.

@Sensei

Ja, das mit der reinen Railgun ist für bemannte Raumflüge  völliger Quatsch.
Habe gegoogeled und festgestellt, dass die Beschleunigung zu gewaltig ist (bis zu 1.200-fache der Erdanziehung). Für Mikro,-und Minisatelliten mag es noch funktionieren, wenn sie den Schub aushalten.

https://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article6848615/Die-Technik-ist-jetzt-reif-fuer-Elektro-Raketen.htmlftp://

  Also zurück zu Rotationskörpern, die im Weltraum entfaltet /ausgerollt werden. 

MfG Ringkolbenmaschine

@Terminus

Ja, das Abbremsen eines rotierenden Körpers am Seil in der Schwerelosigkeit ohne Luftwiderstand ist womöglich nicht ohne Bremsraketen möglich.
An diesem Beispiel jetzt zeigt sich, dass eine "open source Ideenentwicklung" (komische Wortschöpfung) gar nicht so übel ist, da man nicht im stillen Kämmerlein bleibt. 

Vielleicht wäre eine kleine Versuchsanordnung innerbords/außerbords der ISS interessant. 
Einfach zwei Gewichte an einem rotierenden Teil "abwickeln und einwickeln"
Also ich wäre dafür. Vielleicht kann  da die ESA/DASA/SONSTWER  helfen  *räusper, hüst* 

Mein Gefühl:
Das rotierende Habitat will von der Rotationsachse weg. Es sind einige Tonnen. Würde man  die Seile kappen, würde sich die Masse von der Rotationsachse wegbewegen. Wenn man anfängt abzubremsen, und das Habitat versucht "zu fliehen", weis ich nicht, ob es sich "eindreht" wenn man laaangsam vorgeht.

Ich kann mich an die Kindheit erinnern. Da gab es auf dem Spielplatz ein Minikarusell. Sah aus wie ein großer Pilz mit einem "Geländer" am Außenrand in Höhe von ca 1,5 Metern, an dem man sich hängen konnte. Einer hat gedreht, die anderen haben sich dran gehangen, bis sie durch die Zentrifugalkraft fast waagerecht in der Luft hingen, wenn man übertrieben hat. Das hat sogar in den Beinen gekribbelt (Soviel zum zu kleinen Rotationsradius; kein Blut im Kopf aber Blut in den Beinen)  .  Das Abbremsen ging problemlos. Es mag allerdings daran gelegen haben, dass die Erdanziehung und eine gewisse Steifigkeit im Körper geholfen hat. Beim abrupten Stop hätte es Verletzte gegeben   

MfG Ringkolbenmaschine



   

@Terminus:

An 1G habe ich nicht mal gedacht, eher in sitzender Position ganz weit auf dem Ringboden in Körpermitte ca. 0,4G oder G_mars=1.
Eben die Ebene wo der durchschnittliche Bauchnabel ist.
Als billige Version vielleicht nur einen Ring mit leichten Betten und die dann für jeweils 8h oder 12h je Person.
Leider weiß man heute zwar wie Menschen auf den Wechsel von 1G zu 0G reagieren, aber nicht wie es einer angepassten Person geht die mehrmals am Tag die Zone wechselt.
Falls es Menschen gibt die zum Mars auswandern wollen (falls das mal kommt), so hätte das den Vorteil das bei der Anreise festgestellt werden kann wenn jemand z.B. jeden Tag massive Probleme bei 0,4G hätte.

An 1G habe ich nicht mal gedacht, eher in sitzender Position ganz weit auf dem Ringboden in Körpermitte ca. 0,4G oder G_mars=1.

Naja, ob 1 G oder 0,4 G, das ist praktisch immer noch dieselbe Größenordnung. Ich halte das immer noch nicht für praktikabel.

Leider wissen wir es eben nicht, das ändert aber nichts daran das wir durch Schwerelosigkeit einige Probleme bekommen. Ich gehe aber davon aus das wir spätestens 5 Jahr nach dem ersten Orbitalflug wissen ob es geht oder ob man dafür doch mehr Radius braucht.
Braucht man mehr gibt es immer noch die Möglichkeit zwei Starships über ihr Dach parallel zu koppeln. Am den beiden Triebwerksblöcken wäre hierzu nur ein starkes Seil nötig, weiter oben wird die Krafteinleitung bei 0,4G und ca. 200t (800kN)  schon schwieriger.
Eine weitere Lösung ist die Kopplungsvorrichtung zum Tanken so auszulegen das man beide Raketen über Kopf rotieren kann. Von der Kraftaufname ist das am einfachsten und das Rotationzentrum ist deutlich über 20m von den Kabinen entfernt und man bracht keinerlei lange Kabel. Möglicherweise ließe sich sogar ein Tunnel der zwischen zwei Triebwerken und der Aussenwand durch die Rückenflosse bis zum Nutzlastbereich läuft konstruieren.
Das ganze quasi an den Tanks vorbei.
Nachteilig wäre hier vor allem das man vermutlich ein paar Tage ohne viel Komfort unterwegs sein muss und man mansches vermutlich erst aus ihrer Haltevorrichtung entnehmen muss nachdem die gekoppelten Schiffe rotieren.
Eine dritte Möglichkeit ist es beide Raumschiffe über ihre Nase zu Koppeln, der Vorteil ist hier das nichts umgebaut werden muss und hier kann es sogar sinnvoll sein den Abstand über einen längeren Kopplungsadapter zu machen weil hierdurch die Zugbelastung sinkt.

Eine Überlegung zwischendurch:

Eine Saturn 5 hatte ein Startgewicht von 2.800 Tonnen. *Tante Edith (Startmasse)*
Sagen wir, dass ein Raumschiff auf dem Weg zum Mars eine Rest-Masse von 1000 "Tonnen" (ja ich weis, es müsste in Newton gerechnet werden, da nicht auf der Erde) hat.

Um zwei solche Schiffe um einen gemeinsamen Rotationspunkt rotieren zu lassen (20 Sec. pro Umdrehung),  sind doch enorme Energieverbräuche erforderlich. zusätzlich muss man ein Satelitenschiff in unmittelbarer Nähe mitfliegen lassen, damit die Verbindung zu der guten alten Erde erhalten bleibt. Das Abbremsen auf null Rotation kostet die selbe Energiemenge. Danach müssen beide Raumschiffe abgebremst werden, damit sie in den Orbit des Mars eintreten können. Zurück zur Erde der selbe Energieverbrauch.

Andererseits ein einziges Raumschiff, bei dem nur zwei Habitate  "ausgerollt" und in Rotation versetzt werden die jeweils statt 2 x 1000 Tonnen nur 2 x 5 Tonnen "wiegen".

Also ich hab mich für ein Raumschiff entschieden.

Jetzt die Überlegung:
Da das Raumschiff keine Verankerung mit Irgenwas hat, versucht sich beim Andrehen, und später beim Abbremsen der Habitate das Hauptschiff umgekehrt proportional entgegengesetzt zu drehen. Wichtig: Das Andrehen und das Abbremsen sollen mittels elektrischer Energie erfolgen, damit nicht so viel chemischer Treibstoff mitgeführt werden muss.


Erste Lösung: 
Kräftige Steuerraketen am Hauptschiff halten dieses beim Andrehen in "Ruhe". Dabei Verbrauch vom chemischen Treibstoff. Beim Abbremsen der Rotation auf Null der selbe Verbrauch. Rückstoß zur Erde das Selbe.

Zweite Lösung:
Es gibt zwei Segmente die elektrisch in gegenläufige Drehung versetzt werden. Vier "gleichschwere" Massen werden gegenläufig ausgefahren. Nur Miniraketen halten das Hauptschiff in Ruhe. Die Kraft, die in der gegenseitigen Rotation steckt wird beim Abbremsen einfach in Wärme umgewandelt , "vernichtet" (ja ich weis Energieerhaltungsgesetz ).
Ich glaube, die zweite Lösung ist es ; oder hab ich einen Knoten im Gedankengang??

MfG Ringkolbenmaschine.

Mal so nebenbei ...

Eine Saturn 5 hatte ein Startgewicht von 2.800 Tonnen.

In Tonnen wird die Masse angegeben, nicht das Gewicht. Das Gewicht ist eine Kraft. Masse und Gewicht sind nicht dieselben physikalischen Größen.

Fliehkraft ist keine künstliche Schwerkraft, sie ist ein Schwerkraftersatz (mit mehr oder weniger starken Nebenwirkungen: Bei einem Stehenden wirkt die Kraft auf den Kopf in einer anderen Stärke als auf die Füße. Zudem gibt es die Corioliskraft, die bei geringen Radien und kurzen Rotationszeiten spürbar wird.). Es gibt (noch) keine künstliche Schwerkraft.

Ja stimmt, auf Wikipedie steht 2.800 Tonnen Startmasse und nicht Startgewicht.

Ich lerne noch; danke für den Hinweis, habe es korrigiert

MfG RKM

So wurde Curiosity über Seile "ausgerollt" (ab ca. 2:30 min.)


https://www.youtube.com/watch?v=a4YqNoLkmxE

So könnte man die Habitate im Weltraum über Seile rotierend vom Hauptschiff ausrollen.
  Natürlich ohne Ausklinken

Mfg RKM

Das mit den 2800t ist die Startmasse, (eigentlich mag ich den Begriff "tone=t" nicht den der ist auf der Erde mal als Gewicht, mal als Masse verwendet.
Richtig wäre hier kg, oder besser Mg oder Gg, also 2.800.000kg=2,8Gg oder 2800Mg, bloss sagt das keine Sau weil kg die BasisEinheit ist.
Ein Starship Raumschiff hätte im LEO oder GTO vor Abflug zum Mars ca. 1.000.000kg oder 1000t, nach Brennschluss auf dem Weg zum Mars je nach Nutzlast ca. 300t, wovon ein kleiner Teil der restliche Treibstoff ist um nach dem abbremsen in der Marsatmosphäre die restlichen 200-300m/s abzubauen. Wir reden hier also nur von 300t!
bringt man beide (zwei Schiff) nach dem Koppeln in Rotation mit längerem Seil (40m Schiff zu Schiff), bei 0,4G so ergibt das ein Zug von ca. 2x4m/s²*300.000kg=2,4MN (das würde auf der Erde ca. 240t bedeuten.
Um das zu erreichen müsst jedes der Raumschiffe ein deltaV von 2*7m/s aufwenden. (das ist nicht viel).

Und wieviel Material/Masse kommt dazu, um 2,4 MN in eine Konstruktion einzuleiten? Plus  Antriebseinheit für Spilling plus Sicherheitsfaktor?

Ich wollte auch hier ein kleines Video einbetten, das zeigt, dass die Länge (in Flugrichtung) eines rotierenden Systems sehr kurz gehalten werden sollte und die Gewichtsverteilung des rotierenden Systems extrem wichtig ist, wenn nicht ständig nachgesteuert werden soll, was extrem viel Energie kosten würde.


https://www.youtube.com/watch?v=oQYf36DPFng

Zwei lange Raumschiffe, die über zwei Konstruktionen (Gerüst oder Seil) im großen Abstand (Spitze und Fuss des Schiffes) bilden doch kräftemäßig ein Rechteck, wenn sie rotieren.

Ideal wäre es die Raumschiffe über die Raumschiffspitzen miteinander zu verbinden oder aber über Seildreiecke, die zu einen Seil werden.

Dass heißt aber dass sich die Raumschiffe evtl in der Rotation selbst drehen werden. Diese Drehung in der Drehung am Ende eines Seils/Gerüstes kann man aber ohne weiteres stoppen.

Bei meiner Idee wäre ein massives Raumschiff unterwegs, aus dem 2 leichtere Habitate ausfahren. Wegen der Gefahr des Torkelns/Taumelns/sich Überschlagens werde ich meine Skizzen und ein Modell soweit ändern müssen, dass die Seile (ja, ich möchte weiterhin zwei pro Habitat) näher aneinander liegen.

Etwas sehr wichtiges ist, dass die "Flugachse" und die Rotationsachse übereinander/sehr nahe aneinander liegen (also immer fast gleich sind).
Sie müssen auch rechnerisch ziemlich parallel zueinander sein.
Das wird durch ständiges Justieren erreicht. Ich meine, dass die Zugkräfte in den Seilen gleich sein müssen, damit die beiden Achsen übereinander und parallel liegen. Es kann sein, dass Habitat A 105 m von der Rotarionsachse/Flugachse entfernt ist und das Habitat B 95 m. Es kann auch sein dass die Habitate ein geringes Gefälle am Fussboden  bekommen, dafür sind die Flugachse und die Rotationsache EINS.

Wie gesagt: Um das zu erforschen, wie umeinander auf Seilen rotierende Lasten/Massen in der Schwerelosigkeit reagieren, wenn Veränderungen in der Rotationsgeschwindigkeit und beim "Gewicht" eintreten, müssten Versuche auf oder außerhalb der ISS durchgeführt werden. Vielleicht ist da auch schon etwas geschehen.
  Kann man da Jemanden "anspitzen" der was zu sagen hat? Es wäre Grundlagenforschung und sehr wichtig.

MfG RKM

Bei der ISS wäre das kaum möglich und ist auch nicht gewollt Man dachte in den 1970-Jahren das man in der Schwerelosigkeit Geld verdienen könnte, faktisch wurde daraus ja nichts.
Andere Raumstationen würden nur Sinn machen als Zwischenstation oder für Urlauber aber dazu sind die Preise Für Transport und das verfügbare Volumen immer noch viel zu schlecht.
Ich fürchte  man wird hier erst dann weiterkommen wenn Starship regelmäßig fliegt.
Das eine Rotation innerhalb eines 9m Zylinders sicher machbar ist davon gehe ich aus, ob das aber für die Passagiere besser ist muss man erstmal ausprobieren.
Es könnte aber auch sein das zwei über die Raketennase verbundene Raumschiffe viel besser geeignet sind. Eines steht hierbei schon mal fest, wenn der Laderaum ca. 25m hoch wird und man direkt über dem Tank 0,5G wäre der Gradient pro Höhenmeter nur noch 0,2m/s² oder 0,02G/m.
Eine Nasenkonstruktion die mit Überschall in 10km Höhe durch die Atmosphäre gedrückt wird, hält so eine Zugbelastung vermutlich locker aus.
Dabei gibt es nur drei echte Nachteile:
1) Die Halterungen der Solarkollektoren müssen die Zug- und Druckbelastung aushalten, es sei den man fährt diese aus bevor die Rotation eingeleitet wird und verbindet jeweils beide mit den Kollektoren des anderen Schiffs, denn dann gibt es fast nur Zugbelastungen.
2) Man braucht eine spezielle Konstruktion oder parallel mitfliegende Satellite(n) wegen der Antennenausrüstungen.
3) Bei einem Sonnensturm muss man die Rotation eventuell stoppen oder die der Sonne zugewandten Seiten beider Raumschiffe besser Schützen.

Interessant wäre auch die Ausrichtung des Verbundes im Bezug zur Sonne, stellt man sich beide rotierenden Raumschiffe als Rotationsscheibe vor, so könnte die Achse direkt zur Sonne zeigen. Je nachdem wohin der Bauch beider Raumschiffe zeigt, hätte man ständig maximales Sonnenlicht oder kein Sonnenlicht.

Ich dachte bei einen Versuch über  Rotationseigenschaften mit Gewichten an Seilen in der Schwerelosigkeit nicht an einen Versuch 1 : 1 sondern 1 : 100.
In der ISS werden doch sehr viele Versuche gemacht, um Grundsätzliches zu erfahren.
Das deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR)  z.B. läßt Versuche in der ISS durchführen.

Vielleicht wurden solche maßstäblichen Versuche bereits durchgeführt, aber nicht veröffentlicht.
Ich jedenfalls finde im Net nichts über an Seilen rotierende Massen in der Schwerelosigkeit.
  Die einzigen Gewichte an Schnüren, die ich kenne sind die "Klickerkugeln aus den 70èrn  .


https://www.youtube.com/watch?v=FLHftISLNHE

Ja, wie würden die sich den in der Schwerelosigkeit und im luftleeren Raum verhalten??  Ewig klackern?

Wäre doch interessant zu erfahren,
- ob und wenn ja, wann sich beim Beschleunigen/Abbremsen von rotierenden Massen an Seilen die Massen "einrollen",
- wie sich ein Weltraumaufzug mit Gegengewicht zwischen zwei rotieren Habitaten bewegt,
- Wie man ein Pendeln/Taumeln von zwei nicht gleich schweren Massen durch verändern der Seillängen verhindert,
-  ....
- .....


 
MfG RKM

Das wär schon mal einen Versuch wert. Ich bin zwar mißtrauisch gegen Seile, aber der Testaufwand mit zumindest Kiloschweren Testkörpern scheint doch so gering, daß man einfach mal schauen könnte - vlt gibts zumindest Erkenntnisse, die sich egal wie, verwerten lassen. Zumal man im Kilobereich auch evtl sogar Mini-Druckgastriebwerke + Steuerung einbauen könnte.

Nur so ein spontaner Gedanke:
Was haltet ihr denn von 3 Körpern die als 3Eck untereinander verbunden sind? Durch unterschiedlich lange Seillängen ließen sich Massenunterschiede ausgleichen...

MFG S

Dreiecke sind immer gut
Ist halt nur ebenfalls 'ne EVA nötig beim Hin und Her zwischen den Körpern.

Lesestoff zur Zentrifugalkraft:

https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2017/06/23/kuenstliche-schwerkraft-woran-hakts/

Ich bin immer noch der Meinung, dass die Zentrifugalkraft (ähnlich der Schwerkraft) in zwei Habitaten, die nur 100 m vom Hauptschiff entfernt sind (Durchmesser = 200 m), und durch Seile gehalten werden und dabei um das Hauptschiff rotieren, funktioniert.


MfG RKM

Klar funktioniert sowas, aber der Aufwand ist sehr groß.
Falls es wirklich zu einer Besiedlung vom Mars kommt bin ich der festen Überzeugung dass das Starship nur noch zwischen den Böden und einem GTO verkehren wird, der Rest der Strecke fliegt man dann mit einem großen Raumschiff mit riesigen und sehr leichten Solarpaneln, den dann kann man mittel Ionentriebwerken Beschleunigen und das Ding bleibt immer im All.
Unangenehm wird dann nur die Zeit zwischen den Tiefraumschiffen und den Planetenböden.

Da biete ich bei meinem Raumschiff quasi nebenbei eine stabile Basis für Solarpaneele = 30000qm. 

@Klakow: Mars/Venus cycler gibt es als Konzept seit '69  . Aber ja, das sollte man bei solchen Diskussionen immer wieder mal erwähnen.

Grundsätzlich sind die Prinzipien der "Artificial gravity" schon zig mal in zig Variationen durchkonzipiert worden. Und keine Organisation, die so etwas umsetzen kann, ist auf open source angewiesen.
Sorry.