Interstellare Raumfahrt

Zitat von: Besucher am 15. Juli 2014, 19:57:19

Andererseits kann man somit innerhalb von Tagen, Stunden oder Minuten nach Alpha Centauri fliegen (oder zur Andromedagalaxie). Physikalisch steht dem nichts im Wege. Man muss "nur" nahe genug an die LG beschleunigen. Dass die damit verbundenen gewaltigen Schwierigkeiten auf sehr lange Zeit (oder für immer) nicht lösbar sein werden ist klar.

Lichtgeschwindigkeit, ist Lichtgeschwindigkeit. Mann kann nicht in ein paar Tagen mit Lichtgeschwindigkeit zur Alpha Centauri fliegen. Der Flug dauert irdisch gesehen 4, 2 Jahre. Oder meintest du eine andere Methode , die sicherlich ein paar Tage braucht um zur Alpha Centauri zu fliegen. Die Methode heißt Wurmloch.

Nein, gemeint ist die Kompression der Zeit, wenn man mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fliegt. Eine Uhr an Bord zeigt dann nur wenig vergangene Zeit an.

Aber Flug mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ist ähnlich reine SF wie Überlichtschnell. Es gibt einfach keine Energiequelle, die das ermöglicht.

Aber Flug mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ist ähnlich reine SF wie Überlichtschnell. Es gibt einfach keine Energiequelle, die das ermöglicht.

Hallo,
Wer sagt, dass wir nicht in ferner Zukunft mir Lichtgeschwindigkeit fliegen. Vor 500 Jahren haben die Menschen geträumt zu fliegen. Heute ist es möglich! Ich glaube in ferner Zukunft werden wir einen Lichtgeschwindigkeitantrieb erfinden. Vielleicht wird die Physik revolutionieren, dass uns es ermöglicht interstellare Reisen durchzuführen. Nichts ist unmöglich. Wir müssen nur unser Geist vorantreiben. 

Zitat von: Führerschein am 16. Juli 2014, 13:53:03

Aber Flug mit nahezu Lichtgeschwindigkeit ist ähnlich reine SF wie Überlichtschnell. Es gibt einfach keine Energiequelle, die das ermöglicht.

Hallo,
Wer sagt, dass wir nicht in ferner Zukunft mir Lichtgeschwindigkeit fliegen. Vor 500 Jahren haben die Menschen geträumt zu fliegen. Heute ist es möglich! Ich glaube in ferner Zukunft werden wir einen Lichtgeschwindigkeitantrieb erfinden. Vielleicht wird die Physik revolutionieren, dass uns es ermöglicht interstellare Reisen durchzuführen. Nichts ist unmöglich. Wir müssen nur unser Geist vorantreiben. 

Wir müssen auch die Gesetze der Physik respektieren. Wir werden kein höheres Gericht finden, das sie außer Kraft setzt.

Die einzige potentielle Möglichkeit, die ich sehe, etwas näher an Lichtgeschwindigkeit heranzukommen, wäre ein Triebwerk, das in der Lage ist, den Wasserstoff im interstellaren Gas einzufangen und für Fusion zu benutzen. Davon sind wir so weit entfernt, daß ich im Augenblick nicht daran glaube.

Hallo,

Wir müssen auch die Gesetze der Physik respektieren. Wir werden kein höheres Gericht finden, das sie außer Kraft setzt.


[/quote]


Sehe es mal wie bei den PKW. Du kannst heute mit einer höheren Geschw. durch eine Kurve jagen als sagen wir mal noch in den Sechzigern . Obwohl die Gesetze der Fliehkraft gleich sind, kannst du doch sie, mit Hilfe der Technick, die Grenzen weiter raus schieben.
Also warum sollte es wo anders nicht gehen ? Grenzen lassen sich in meinen Augen immer bis zu einen gewissen Grad biegen und aus dehen ohne sie brechen.

MfG Collins

Selbst ein Formel 1 Auto das mit 250 durch Kurven jagt, vor welchen der normale Sonntagsfahrer auf unter 30kmh runterbremst, muss sich der Physik beugen.

Man muss halt klar unterscheiden zwischen dem, was zu einem bestimmten Zeitpunkt technisch nicht möglich ist oder was physikalisch unmöglich ist. Technische Grenzen lassen sich durch neue Techniken ohne Probleme erweitern. Da muss man auch nicht biegen oder dehnen .
Physikalische Grenzen sind fix und werden es auch bleiben. Zumindest wenn die entsprechenden Physikalischen Gesetze wirklich stimmen. Wobei wir uns inzwischen eigentlich ziemlich sicher sind, dass wir das Universum ganz gut verstehen und das die uns bekannten Gesetzmäßigkeiten ziemlich gut und schon ziemlich richtig sind. Dank unsrer modernen Naturwissenschaft.

Noch ein Beispiel:
Schon vor 1000 Jahren gabs die Idee des Perpetuum mobile. Aber egal wie weit sich unsere Technik entwickeln wird. Selbst in einer Billionen Jahre wird es nicht möglich sein, solch eine Maschine zu bauen.

Selbst ein Formel 1 Auto das mit 250 durch Kurven jagt, vor welchen der normale Sonntagsfahrer auf unter 30kmh runterbremst, muss sich der Physik beugen.

Man muss halt klar unterscheiden zwischen dem, was zu einem bestimmten Zeitpunkt technisch nicht möglich ist oder was physikalisch unmöglich ist.
Schon vor 1000 Jahren z.b. gabs die Idee des Perpetuum mobile. Aber egal wie weit sich unsere Technik entwickeln wird. Selbst in einer Billionen Jahre wird es nicht möglich sein, solch eine Maschine zu bauen.

Genau!

Naja, wir sollten doch bei realer Physik bleiben als über Wunschphysik zu spekulieren.  Das Fortschrittlichste noch Greifbare scheint mir derzeit ein Kernfusionsantrieb zu sein. Entweder Kernfusion nur zur Stromerzeugung und dann elektrischer Antrieb oder eine Brennkammer mit einer Temperatur von mehreren Millionen Kelvin, wo Deuterium und Tritium direkt eingespritzt werden und dann fusioniert ausgestoßen werden. Vielleicht lässt sich das Plasma mit Magnetfeldern von der Brennkammerwand fernhalten. Auch spekulativ aber auf realer Physik beruhend.

Immerhin lässt sich mit Kernfusion theoretisch ein paar Prozent der Lichtgeschwindigkeit rausholen als Ausströmgeschwindigkeit, deutlich mehr als bei der Kernspaltung. Damit ist ein Flug nach Alpha Centauri nicht mehr komplett unplausibel. Wenn man 4% Lichtgeschwindigkeit als Reisegeschwindigkeit schafft, ist die Flugzeit "nur noch" ca. 100 Jahre.

Zitat von: Duc-Lo am 16. Juli 2014, 13:29:16

Zitat von: Besucher am 15. Juli 2014, 19:57:19

Andererseits kann man somit innerhalb von Tagen, Stunden oder Minuten nach Alpha Centauri fliegen (oder zur Andromedagalaxie). Physikalisch steht dem nichts im Wege. Man muss "nur" nahe genug an die LG beschleunigen. Dass die damit verbundenen gewaltigen Schwierigkeiten auf sehr lange Zeit (oder für immer) nicht lösbar sein werden ist klar.

Lichtgeschwindigkeit, ist Lichtgeschwindigkeit. Mann kann nicht in ein paar Tagen mit Lichtgeschwindigkeit zur Alpha Centauri fliegen. Der Flug dauert irdisch gesehen 4, 2 Jahre. Oder meintest du eine andere Methode , die sicherlich ein paar Tage braucht um zur Alpha Centauri zu fliegen. Die Methode heißt Wurmloch.

Nein, gemeint ist die Kompression der Zeit, wenn man mit nahezu Lichtgeschwindigkeit fliegt. Eine Uhr an Bord zeigt dann nur wenig vergangene Zeit an.

Für einen gleichförmig! mit nahezu LG fliegenden Raumfahrer vergeht die Zeit ganz "normal". Könnte er eine Uhr auf der zurückbleibenden Erde beobachten würde er vielmehr feststellen dass gerade auf der Erde die Zeit verlangsamt ist. Das ist das "relative" an der speziellen Relativitätstheorie. Denn der Raumfahrer kann sagen dass sich die Erde mit nahezu LG von seinem Raumschiff entfernt und er selber sich gar nicht bewegt. Dass letzten Endes doch an Bord des Raumschiffs weniger Zeit vergangen ist als auf der Erde liegt an den Beschleunigungs- und Abbremsphasen des Raumschiffs. Ich habe daher der Einfachheit wegen im gestrigen Post auf die Zeitdilatation verzichtet und nur die Längenkontraktion angeführt.

@Duc-Lo:
Wie mittlerweile meine Vorredner schon schrieben sind das technische Unvermögen vergangener Jahrhunderte etwas ganz anderes als physikalische Grenzen. Auch vor  500 Jahren hat kein Naturgesetz es verboten Luftfahrt zu betreiben (und da Vinci wusste das). Und kein Naturgesetz verbietet es innerhalb von Minuten nach Alpha Centauri zu fliegen (es gibt nur gigantische technische Hürden). Aber wir werden auch in 1 Million Jahren nicht in der Lage sein auch nur ein einzelnes Elektron auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Ich weiß, das klingt jetzt langweilig, kurzsichtig und phantasielos. Aber was wir Menschen uns wünschen und was im Universum tatsächlich möglich ist das ist nicht immer deckungsgleich. Wir wissen heute natürlich nicht was in der Zukunft alles möglich sein wird, aber wir wissen nun schon ein paar Dinge die eben definitiv nicht möglich sein werden. Z.B. wissen wir auch heute schon dass es niemals möglich sein wird einen Körper auf unter -273.15°C abzukühlen.
Ich weiß auch gar nicht wieso du unbedingt mit c fliegen willst. Ob nun 0.9999999c oder c macht doch keinen nennenswerten Unterschied. Vielleicht finden wir tatsächlich irgendwann ein Schlupfloch mithilfe der Raumkrümmung. Aber auch da könnten die technischen Hürden so gigantisch sein wie bei Flügen mit nahezu c.

Was ich mir in 100+x Jahren gut vorstellen kann sind kleine interstellare Sonden die mittels "beamed propulsion" auf 1% oder 2%c beschleunigt werden (keine Ahnung wo die theoretisch praktikable Obergrenze liegt). Mit den ersten Tests könnte man heute schon anfangen. Aber alles was mit Sonnen- und Lichtsegeln zu tun hat wird von den staatlichen Raumfahrtorganisationen leider sehr stiefmütterlich behandelt.

tobi
Naja, wir sollten doch bei realer Physik bleiben als über Wunschphysik zu spekulieren

Auch hier, wenn wir an die Berechnungen gehen, zeigen sich die Grenzen, ganz zu schweigen das ein Kernfusionstriebwerk nicht Jahrelang arbeiten kann.

Bei einer möglichen V= 12000km/s und 1000 Tonnen Nutzlast (Raumschiff mit 4 Kosmonauten) brauchen wir schon um 14 000 000 Tonnen an Treibstoff, davon 200 000 Tonnen für die Abbremsung beim Ziel. Die Flugdauer zum nächsten Stern wäre um die 200 Jahre.

Fakt, der Zusammenbau so eines Raumschiffes ist nicht möglich. Bei einem Träger mit 1000 Tonnen Nutzlast, haben wir folgendes:

- Wir müssen 15 000 Trägerraketen mit 1000 Tonnen Nutzlast fertigstellen.
- Wir brauchen um die 15 000 Module mit 1000 Tonnen an Treibstoff.

Fakt: Der Zusammenbau ist aus technischen Gründen absolut nicht möglich, das Raumschiff möchte auseinanderfallen. Wir stehen vor unlösbaren Problemen.

Bei Verwendung von Deuterium + Helium-3 als Antrieb für eine Hin- und Rückreise eines 1000 Tonnen Raumschiffes brauchen wir:

V= 100 000 km/s, 140 Millionen  Tonnen an Treibstoff
V= 150 000 km/s,     6 Milliarden Tonnen
V= 200 000 Km/s  130 Milliarden Tonnen
V= 280 000 km/s  100  Billionen  Tonnen

Ein weiterer unlösbarer Problem, mit der Zunahme der V deutlich über 0,5c steigt auch die Masse des Raumschiffes, das kann auch zum Tod der Kosmonauten führen.

Öhmm, was rechnest du da?

Bei Deuterium/Tritium Fusion wird eine Energie von 17,6 MeV frei. Teilt man dies durch die Masse von Deuterium+Tritium komme ich auf eine spezifische Energie von:
E=3,38*10^14 J/kg.

Wenn wir diese gleich der kinetischen Energie setzen:
E=0.5*c^2

c=Wurzel(2*E)=26000km/s = 8,7% der Lichtgeschwindigkeit (theoretisch mit Newton).

Anwendung der Raketengleichung mit Massenverhältnis 10 zur Bestimmung der Reisefluggeschwindigkeit:
v=8.7%*Log(10)=20% der Lichtgeschwindigkeit.

Natürlich sind das nur Größenordnungen (ohne Berücksichtigung von Einstein und Wirkungsgrad) aber es wird klar, da geht was!

Es geht um die Beschleunigung einer Masse von:

- 1000 Tonnen
- V=100 000 km/s
- Flug zum einen Stern mit anschliessender Abbremsung
- danach Rückstart zur unseren Sonne als auch die Abbremsung.

Bei dieser Aufgabe beginnen wir mit der Rückrechnung, also Anflug und die Abbremsung beim Ziel, danach mit der errechneter Masse Rückstart zur Sonne usv. Aufgabe erfordert 4 Rechenschritte.

Für die Beschleunigung m= 1000 Tonnen auf V= 100 000 km/s brauchen wir um die 20 000 Tonnen von Deuterium + Helium-3.

Wenn sich keine Antrieb ohne Stützmasse bauen lässt wird das nie was. Das kann man getrost den Hasen geben.

Wenn sich keine Antrieb ohne Stützmasse bauen lässt wird das nie was. Das kann man getrost den Hasen geben.

Naja, rein theoretisch ließe sich ein Antrieb bauen, der wie ein Teilchenbeschleuniger die Stützmasse auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Da sich der (relativistische) Impuls nicht mehr linear zur Geschwindigkeit verhält, ließe sich der spezifische Impuls theoretisch beliebig hochschrauben. Ein solcher Antrieb würde sich rechnerisch fast wie ein Antrieb ohne Stützmasse verhalten.

Dann bekommt man aber zwei neue Probleme: Sehr hoher Energiebedarf und sehr sehr schlechtes Schub/Gewichtsverhältnis.

Soviel ich weiß ist die Energie einen bewegten 0,5*M*v² was für mich fast wie E=M*c² aussieht wenn man nicht nur beschleunigen, sondern auch abbremsen will.
Wie gesagt, mit Stützmasse bis zur Lichtgeschwindigkeit illusorisch.
Es würde mich aber nicht wundern wenn es noch eine, sagen wir mal, neue Physik gibt die sowas ermöglicht.

Soviel ich weiß ist die Energie einen bewegten 0,5*M*v² was für mich fast wie E=M*c² aussieht...

Äh nein: Nahe der Lichtgeschwindigkeit verhält sich das ganze hochgradig nichtlinear, siehe zum Beispiel:

http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetische_Energie#Kinetische_Energie_in_der_relativistischen_Mechanik

und

http://de.wikipedia.org/wiki/Relativistischer_Impuls

Bei Lichtgeschwindigkeit wären Energie und Impuls unendlich. Wie zum Beispiel im LHC kann man Masse durchaus auf Geschwindigkeiten sehr nah an der Lichtgeschwindigkeit, sagen wir mal v= 0,9999c beschleunigen. Da die genaue Geschwindigkeit in der Nähe der Lichtgeschwindigekeit keine Rolle mehr spielt, wird bei Teilchenbeschleunigern üblicherweise die kinetische Energie und nicht die Geschwindigkeit angegeben. Und wie gesagt, Energie und Impuls können beliebig hoch sein, die Geschwindigkeit aber nicht.

Aber natürlich bekommt man dann das Problem, so ein Riesenteil wie den LHC in den Orbit zu wuchten. Und dessen riesigen Energiebedarf zu decken. Und am Ende kommt trotzdem nur sehr, sehr wenig Schub dabei raus. Aber ein Stützmassenproblem hätte man keins mehr, man bräuchte nur sehr wenig.

Ich hab bei Robert A. Heinleine (SF-Schriftsteller), folgenden Satz gelesen:
Wenn der Mensch genug Energie und Material hat, baut er sich seine Umgebung so wie er sie braucht.
Das funktioniert schon auf der Erde, wenn auch mit Problemen, es spricht aber nichts dagegen in den nächsten Jahrzehnten den nächsten Schritt zu tun und uns zumindest in unserm Sonnensystem auszubreiten. OK, Venus und Merkur sind eher keine guten Kandidaten, Mars, vielleicht die großen Jupitermonde (falls man eine Lösung für das Strahlungsproblem findet und Saturn selber und Titan sind Kandidaten. Selbst Uranus und Neptun könnten interessant sein wenn man genug Energie herstellen kann.
Ich denke das Energieproblem für Kolonien selbst wird durch Kernfusion in maximal 50 Jahren lösbar sein und Wasserstoff gibts im äußeren Sonnensystem gebunden als Wasser sicher reichlich.

Das ist natürlich noch nicht interstellar, aber ich denke ein bedeutender zweiter Schritt. Mit der Mondlandung war der Mensch das erste mal mehr als 20x weiter weg als irgend ein Ort von einem anderen, selbst der Mars wird diesem Faktor mindestens einen Faktor 25 hinzufügen und zum Saturn ist es nochmals der Faktor 25.
In der andern Richtung geht das auch, 1000km mit der Eisenbahn, 50km mit dem Pferd und 3km um ein Dorf per Fuß herum, was vermutlich etwa die Entfernung war die Nomaden früher mit ihren Herden und Gepäck zum nächsten Weideplatz zurückgelegt haben.

Hallo zusammen,

ich habe die letzten Beiträge, die Wunschdenken behandeln, aber keine Realität, gelöscht.

Ich hatte am Wochenende mal etwas auf der Seite der Non-Profit Organisation Icarus Interstellar (http://www.icarusinterstellar.org/) geschmökert und dort folgende verlinkte Datei gefunden: http://www.steve-summerford.com/Colonized_Interstellar_Vessel.pdf
Bevor jetzt der Entrüstungssturm losgeht: Ich weiß selbst, dass das darin vorgestellte Konzept einer Raumschiffkolonie aktuell eher zur "Hard Science Fiction" zählt, aber es liest sich kurzweilig und ist hübsch bebildert.

Aber gerade, wenn man denkt: "Wer beschäftigt sich eigentlich ernsthaft mit so etwas?" stolpert man dann auch noch über das dort verlinkte NASA-Dokument ähnlicher Art (sogar noch umfangreicher):
http://user.xmission.com/~sferrin/SP-413_Space_Settlements_-_A_Design_Study.pdf

Bin ich der einzige, dem das ganze so vorkommt, als ob sich manche Leute zu Zeiten von Pferdekutschen mit der Spezifizierung von Fahrassistenten oder Brennstoffzellenautos beschäftigen würden?

Wie auch immer: Wer jedenfalls die beiden Dokumente nicht kennt und wen die Themen Raumkolonie oder gar interstellares Generationenschiff interessiert, könnte hier auf eine nette Lektüre stoßen.

Also ich hab damit kein Problem, weil viele Dinge da da betrachtet werden nich nur für Raumschiffe und stationen wichtig sind, sondern auch für Bodenstationen auf Planeten mit düner oder giftiger Atmosphäre

Einen eigenen Raumkolonien Thread haben wir ja schon seit einer Weile. 

Das aber im Dokument vorgestellte Konzept erinnert mich persönlich entfernt an eine Raumstation aus einem beliebten Spiele Franchise.

http://masseffect.wikia.com/wiki/Citadel

Ist aber wirklich schön durchdacht.

Der Ideeenklau und Abkupfern wird gerne gemacht, das geht in beide Richtungen

Einen eigenen Raumkolonien Thread haben wir ja schon seit einer Weile. 

Schon, aber gerade das erste von mir verlinkte Dokument berichtet über ein Konzept, welches mit einem eigenem Fusionsantrieb ja weniger eine klassische Kolonie darstellt, als vielmehr ein interstellares Raumschiff für Kolonisten.

Das aber im Dokument vorgestellte Konzept erinnert mich persönlich entfernt an eine Raumstation aus einem beliebten Spiele Franchise.

Interessant, von diesem Action-Rollenspiel habe ich bis eben noch nicht einmal gehört.

Ein Fusionsantrieb wird aber kaum ausreichen. Welche Ausstoßgeschwindigkeit kann man damit erreichen? Sebst wenn man mit dem Reaktor nur elektrische Energie gewinnt und diese dann für einen Ionenantrieb verwenden würde, wären die notwendigen Treibstoffmengen astronomisch, um halbwegs akzeptable Geschwindigkeiten zu erreichen (z.B. 0,1*c).

...wären die notwendigen Treibstoffmengen astronomisch...

Oder eben man begnügt sich mit astronomischen Reisezeiten... .
Allerdings steht irgendwo "appreciable speed" im Text, ohne überhaupt näher darauf einzugehen.
Wie gesagt: Science Fiction

ein Antreib für Interstellare sonden sollte aus meiner sich t auch mit Solarzellen möglich sein, es muss nur ein ausreichen großer Konzentratorspiegel vorhanden sein.

Ich stelle mir eine Anordnung in form eines halbgeöffneten Regenschirm  vor.
Der Schirm besteht aus dünner Folie und wird durch Rotation entfaltet. Im Zentrum des Schirms ist eine Zylinderförmige Säule aus Soalrzellen.  Durchden stetigen Antrieb des Ionenatriebs wird die rotierende Spiegelfolie in Kegelform gebracht.
Die Drehzahl des spiegels muss so gewählt werden, dass die Fliehkraft=Antriebskraft des Treibwerks ist. Hierdurch ergibt sich ein Öffnugswinkel der jeden auf den Kegel treffenden Sonnenstrahl auf die Solarzellensäule im Kegelmittelpunkt konzenriert.
Wenn der Kegelradius 1km Beträgt und der Zylinder 3cm Radius hat haben wir 10.000 fache verstärkung.

Die Beschleunigung und somit die Drehfrequenz des Schirms wäre zu beginn des Fluges sehr gering, das Startgewicht sollte zu 99% Treibstoff für den Ionenantrieb sein.

Um eine Zu starke  Überhitzung am Anfan zu vermeden, kann man den Schirm schneller Drehen um den Fokus zu verstellen, oder man entfaltet den Kegel  nur teilweise.