Künstliche Schwerkraft

Ein Bild (Filchen) sagt oft mehr als viele Worte

Wie wahr, wie wahr. 

Danke jetzt kann ich mir, besser darunter etwas Vorstellen. Und meine Interesse wurde jetzt dafür geweckt. Normalerweise wäre es doch möglich so Rad (so nenne ich das jetzt mal), zu bauen oder? Ja ich weis, da muss man auch wieder mit den Kosten rechnen (das liebe Geld ), doch darüber Visionieren kann man doch schon mal.

Was den Geschmack des Filmes angeht. Ein Glück sind die Geschmäcker verschieden.

Zitat

Ein Bild (Filchen) sagt oft mehr als viele Worte

Wie wahr, wie wahr. 

Danke jetzt kann ich mir, besser darunter etwas Vorstellen. Und meine Interesse wurde jetzt dafür geweckt. Normalerweise wäre es doch möglich so Rad (so nenne ich das jetzt mal), zu bauen oder?

Schau mal hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=9539.0 

Hab ich das in dem Bericht jetzt richtig verstanden? Um eine künstliche Schwerkraft zu erzeugen, müssten die Raumstation und die Raumschiffe rotieren? Wie soll denn das funktionieren? Vorallem, wie will man denn ein Raumschiff dann steuern? Das fliegt ja dann praktisch überall hin, nur nicht in die Richtung, in die man das haben möchte. Für mich ist dann schon eine Kollision mit einem Asteroiden oder etwas anderes dann ja schon regelrecht Vorprogrammiert.

Das funktioniert sehr gut. Die Pioneer-Sonden waren bzw. sind drallstabilisiert, das heißt sie rotieren um ihre Längsachse, um ihre Ausrichtung im Raum zu halten. Auch Satelliten nutzen diese Technik, um nicht zu 'taumeln'.

@Visionieren: Da empfehle ich übrigens die von mir oben genannte Seite. 

http://www.dyarstraights.com/msgundam/frontier.html

Diese behandelt die Gerald K. O'Neill in seinem Buch "The High Frontier" beschriebenen Weltraumkolonie Konzepte und ihre Verwendung im Sci-Fi Klassiker "Mobile Suit Gundam".

Die Serie hat als ich auf sie gestossen bin mein Interesse an solchen Koloniekonzepten geweckt. Auch wenn sie noch ferne Zukunft sind.

@Crest das sich die Sonden und Satelliten auch drehen, das wusste ich vorher gar nicht. Wieder etwas zu gelernt.

@Visionieren: Da empfehle ich übrigens die von mir oben genannte Seite. 

http://www.dyarstraights.com/msgundam/frontier.html

Dadurch das mein Schulenglisch nicht wirklich ausreichen, um Englischsprachige Seiten zu verstehen, kann ich leider damit nichts anfangen. Trotzdem danke für den Hinweis.

Majer-Tom danke für den Link, hab gleich alles gelesen.

Auf so eine Idee bin ich auch mal gekommen, so in der Art "2-fache Zentrifugalkraft"(keine Ahnung wie ich es sonst nennen soll) oder sogar, 3-,4-fache Zentrifugalkraft.
Mit der könnte man (glaub ich) die Schwerelosigkeit auf der Erde konstruieren.

Schwer zu kappieren was ich meine, vieleicht hilft diese Skizze:



4: Normale Zentrifuge, die sich nur in einer Richtung bewegt (im Uhrzeigersinn)
3: 2-fache Zentrifuge, hier ist eine Zentrifuge (die sich im Uhrzeigersinn dreht) in einer anderen Zentrifuge drin, die zweite Zentrifuge dreht sich gegen den Uhrzeigersin
2: 3-fache Zentrifuge, zwei Zentrifugen (die eine im Uhrzeigersinn, die andere gegen den Uhrzeigersinn) sind in einer Zentrifuge, die sich im Uhrzeigersinn dreht (wenn man von der Vogelperspektive, in die Normalperspektive wechselt und dann die Apparatur 90 % nach links dreht)
1: 4-fache Zentrifuge, da sind dann die drei oben genannten Zentrifugen drin und die Zentrifuge dreht sich dann gegen den Uhrzeigersinn (wenn man von der Vogelperspektive, in die Normalperspektive wechselt und dann die Apparatur 90 % nach links dreht)

Hoffe ich habe es etwas Verständlich darstellen können

So ganz verstehe ich nicht, wie Du die Gravitation aufheben willst. Das erinnert mich an so ein Kotzgestell, wie es auf Jahrmärkten aufgestellt wird.

Indem Du mehrere Zentrifugen umeinander drehen lässt, hebelst Du noch lange nicht die Erdgravitation aus. Dazu bräuchtest Du theoretisch nur eine einzige Zentrifuge, die um den Erdmittelpunkt rotiert. So etwas gibt es aber bereits. Das heißt dann Raumschiff. Als Mittellager dient hierbei die Erde mit ihrer Gravitation. Denn aufgehoben ist die Gravitation auch im All nicht. Das ist eigentlich nichts anderes als ein ständiges Fallen Richtung  Erde. Durch die hohe Orbitalgeschwindigkeit "fällt" so ein Orbitalobjekt um die Erde "herum".

Das Olympos-Modul ist schon groß, jetzt fehlt nur noch, daß Bigelow sich an die Konstruktion einer torusförmigen Station wagt, die dann eine gewisse Hotelkette namens HILTON führt, hihi! 2001 ist ja schon 10 Jahre zurück, es wird langsam Zeit!

Allerdings weiss ich auch, daß die Station riesig sein muss, um die Corioliskräfte zu minimieren, ungef. 1 km Durchmesser mindestens, und da reicht dann schon 1/6 G, man kann sich dann wie auf dem Mond fühlen, ohne dort hinfliegen zu müssen!

1km sind übertrieben, 100m reichen schon völlig für Marsschwerkraft.

Hatten hierzu schon eine Diskussion im Künstliche Schwerkraft Thread.

Nur 100 m? Radius oder Durchmesser? Und wird da die Coriolis-Kraft nicht zu stark bemerkbar? Und die aufblasbaren Einheiten dürften auch nicht zu hohen Belastungen ausgesetzt werden. also dürfte 1/6 G durchaus ausreichen...

Nur 100 m? Radius oder Durchmesser? Und wird da die Coriolis-Kraft nicht zu stark bemerkbar?

Radius. Und bei Rotationsraten von bis zu 2 - 3 U.p.M sollen laut derzeitgem Wissensstand die Coriolis-Kräfte relativ vernachlässigbar sein. 

Rotationsachsen von mehreren Kilometern Größe (Gerald O'Neill sprach glaub ich von 3,2 km) würden schon bei weniger als 1 U.p.M Erdschwertkraft
erzeugen können. Aber da wären wir schon bei O'Neill Kolonien und mit denen rechne ich wirklich erst Anfang des 22 Jahrhunderts.

Ich möchte allerdings daran erinnern, dass eine rotierende Station auch ihre selbst erzeugte Pseudoschwerkraft aushalten müsste. Die ISS ist recht filigran gebaut, weil sie ausschließlcih unter den Bedingungen der Mikrogravitation funktionieren muss. Eine rotierende Station müsste stabiler und somit auch schwerer sein.

Mal, sehen erst mal müssen sie etwas kleinere Brötchen backen. Wobei die Ideen und Konzepte schon recht ehrgeizig sind.

http://en.wikipedia.org/wiki/Bigelow_Commercial_Space_Station#Long-term_plans

Und @Torus:

Vor einigen Monaten hat ja die NASA im Rahmen der Prösentation von Nautilus X ja einen aufblasbaren Torus gesprochen, den sie an der ISS testen wollen.

http://en.wikipedia.org/wiki/Nautilus-X

Ob es was wird steht in den Sternen, aber Transhab war ja auch ein Konzept, daß später anders wiederbelebt wurde.

Der hier gezeigte Prototyp Torus wäre mit einem Durchmesser von 9-12m recht klein, würde aber komplett auf eine Delta IV oder Atlas V passen. Die Umdrehungen wären mit 4-10 U.p.M recht hoch,würden aber laut angegebener Skala Mond bis halbe Erdschwerkraft ermöglichen. (Bei letzterer wären natürlich die Coriolis Kräfte recht hoch)

... Bei letzterer wären natürlich die Coriolis Kräfte recht hoch.

Was heißt "recht hoch"?

Im wesentlichen wird man sich ja entlang der Rotationsrichtung bewegen, so dass die Corioliskraft hier keine Rolle spielt. Senkrecht zur Rotation sollte man allerdings behutsam sein. Bei 1 m/s würde auf eine Hand eine Ablenkkraft von etwa 2 N wirken. Ungewohnt und zumindest anfänglich überraschend.

Wir kennen es wohl alle aus der Science-Fiction: Radförmige Raumstationen oder Raumschiffe, die durch Rotation Schwerkraft simulieren.

Aus dem MCT-Thread übernommenes Video von NASA-Versuchen am Boden aus den 60ern (Danke Roger50):

Space Station Centrifuge Gravity Simulation 196x NASA color 3min

Dass man die Idee bis heute nicht begraben hat, zeigt das Konzept von Nautilus-X aus dem Jahre 2011:
http://en.wikipedia.org/wiki/Nautilus-X

Zwar denkt man darüber nach eine (kleinere?) Nautilus-X Zentrifuge auf der ISS zu erproben, allerdings als Schlafraum für die Crew. Der Grund der Forschung in Mikrogravitation (eben die Mikrogravitation an sich) würde durch simulierte Schwerkraft ja nicht greifen. Nützlich für die Abschwächung der Folgen der Mikrogravitation / Schwerelosigkeit wäre sowas allerdings schon.

Welche Probleme hat man (neben dem üblichen: Geld) bei der Realisierung einer solchen Zentrifuge?

Ich sehe selber da einige Herausforderungen:
- Vibration und andere Bewegungen die von der rotierenden auf das restliche nicht rotierende Schiff übertragen werden.
- Dichtigkeit des Übergangs von Zentrifuge und restlichem Raumschiff (erst recht nach einigen Jahren Betrieb)
- Transport & Montage der Struktur

Ein kleiner Nachtrag:

Wie sich das Problem von Vibrationen lösen lässt zeigt das erwähnte Paradebeispiel 2001:

Kubrick's 2001: A Space Odyssey (widescreen)

Ein andere Problem, das sich daraus ergibt ist das Docking von Raumschiffen, die dann (wie wunderbar im Video demonstriert) ebenfalls rotieren müssen. Nicht gerade Angenehm für die Raumschiff-Crew bei schneller Rotation 

Schwerkraftsimulation durch Rotation kann ich mir für den Marsflug nicht vorstellen. Schwerelosigkeit ist durch Aufenthalte in der ISS und MIR längst über entsprechend lange Zeiträume erprobt. Der Aufwand wäre zu groß, besonders, wenn es tatsächlich gelingt, die Flugdauer auf 3-4 Monate zu begrenzen.

Wenn es später jahrelange Flüge zu den Asteroiden und Gasriesen geben sollte, wird es aber sicherlich nützlich, wenn nicht notwendig werden.

Bis dahin hoffe ich auf eine andere Technik.

http://www.vibrationsplatten.eu/seiten/technik.html#physio

Vibratorplatten werden in Fitnesscentern, aber auch bei der Reha von Langzeitpatienten verwendet. Sie sind unter anderem wirksam gegen Muskelschwund, Osteoporose. Also gegen typische Probleme bei langer Schwerelosigkeit.

Wissenschaftlich am besten dokumentiert ist - aufgrund der Entwicklung der Vibrationsplatten für den Einsatz im Weltraum - die Behandlung und Prophylaxe bei Muskelschwund und Osteporose.

Leider werden sie in der ISS nicht erprobt wegen Störung der Mikrogravitation. Bei Langzeitraumflügen wäre das aber nicht das Problem. Ich würde eine Erprobung in einer Kapsel im LEO sehr gerne sehen. Ich frage mich auch, ob eine Anwendung auf der ISS im BEAM von Bigelow nicht möglich wäre. Vibrationen in diesem Modul sollten gut gedämpft werden.

Probleme durch geänderte Verteilung des Blutes im Körper werden dadurch allerdings wohl nicht behoben. Vielleicht gibt es da Medikamente.

Da gibt's noch was sehr viel Besseres, an dem die NASA schon seit einiger Zeit tüftelt: Der V2-Anzug.
Oder auch Variable Vector Countermeasure Suit.....einfach mal nachstöbern. Genial "einfach"!
Ich versuche mich über die dortigen Entwicklungen immer mal wieder im Netz zu informieren. Die Arbeiten an der zweiten Anzugsgeneration laufen bereits. Zumindest aktuell will die NASA wohl am Ball bleiben und das Projekt wie so oft nicht gleich wieder einstellen.

Übrigens gibt es einen Hauptthread zum Thema "künstliche Schwerkraft", wo auch Zentrifugen mehr als ausreichend dikutiert wurden. Vielleicht sollte man das hier dorthin verschieben:

https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=8140.0

Mal eine Frage. In einer Doku gab es zum Thema Generationenraumschiff die Idee einer gigantischen Zentrifuge in denen man selbst komplette Häuser unterbringen kann. Nachdem da welche Basketball gespielt haben stellt sich die Frage was passiert wenn man in einer derartigen Zentrifuge hoch springt? Landet der dann automatisch wieder auf dem Boden?

Ein Sprung nah oben ist in einer Zentrifuge wäre vegleichbar mit einer Wurfparabel (trifft es aber nicht wirklich), da man ja eine seitliche Bewegungskomponente hat und daher wieder an anderer Stelle auf den Umgebungskreis trifft. Außerdem wirkt die Corioliskraft. Um zur Mitte zu gelangen, müsste man die Flugbahn also nur durch die Mittelachse legen und das dürfte (bei großen Stationen) gar nicht so einfach sein, wenn nicht sogar unmöglich. Ansonsten wirkt ja keine Gravitation im eigentlichen Sinne. Wenn man also kräftig genug abspringt, um das Körpergewicht zu überwinden befindet man sich schon auf der erwähnten Flugbahn. Die Corioliskraft ist schon spaßig...

The Coriolis Force

Edit: Sorry für die miese Videoqualität aber das Video zeigt so schön was ich meine.

Mal eine Frage. In einer Doku gab es zum Thema Generationenraumschiff die Idee einer gigantischen Zentrifuge in denen man selbst komplette Häuser unterbringen kann. Nachdem da welche Basketball gespielt haben stellt sich die Frage was passiert wenn man in einer derartigen Zentrifuge hoch springt? Landet der dann automatisch wieder auf dem Boden?

Kein Problem. Man hat ja immer noch die Rotationsgeschwindigkeit. Das wirkt wie echte Gravitation.

Ja ich denk halt, das ist eine Frage der Schwelle, ab der man eine Wohn-Zentrifuge (oder auch nur Hantel) bauen kann, immer bei Aufwand-Nutzenbetrachtung. Führerschein hat es ja im Prinzip zusammengefaßt.
Die Schwelle liegt halt leider sehr hoch - unter 150 meter ist medizinische Unbedenklichkeit und (nicht unwichtig) gutes Lebensgefühl nicht zu erreichen.
Es scheint mir auch ein großer Entwicklungsbedarf zu sein bei Allem, was mit Aus und Einsteigen zusammenhängt. Denn "ferne" Langzeitunternehmen werden nicht auskommen ohne zwei "nebeneinanderher" fliegenden Modulen - eins zum Leben, eins zum Arbeiten. Eine EVA Prozedur wie gegenwärtig ist da wohl nicht brauchbar. Aber diese "Nebenbei" Prozeduren werden halt gern mal außen vor gelassen.

Ja ich denk halt, das ist eine Frage der Schwelle, ab der man eine Wohn-Zentrifuge (oder auch nur Hantel) bauen kann, immer bei Aufwand-Nutzenbetrachtung. Führerschein hat es ja im Prinzip zusammengefaßt.
Die Schwelle liegt halt leider sehr hoch - unter 150 meter ist medizinische Unbedenklichkeit und (nicht unwichtig) gutes Lebensgefühl nicht zu erreichen.

Was sind genau die Probleme einer kleineren Zentrifuge?

Bei sehr großen Raumstationen wie der in 2001 müsste man dafür sehr viele Module zusammenfügen. Alternativ könnte man die Raumstation auch im Orbit bauen, aber das dürfte technisch ziemlich problematisch sein. Das reine bauen dürfte sogar noch gehen, da z.B. Schweißen im Vakuum durchaus möglich ist. Allerdings wird es dann 'haarig' bei so Dingen wie dem vollziehen solcher Arbeit in der Schwerelosigkeit und der Kontrolle von Dichtigkeit und anderem. Gut das sprengt aber wiederum dieses Thema hier...

Mit einer cleveren Falttechnik könnte man bestimmt zumindest ein mehrere dutzend Meter breites Rad auf Basis aufblasbarer Raumstationsmodule herstellen. Quasi der nächste Schritt für Bigelow 

N'abend,

nach meinen bescheidenen Kenntnissen ist eine Zentrifuiiiii (egal wie groß) nichts anderes  als ein Kreisel und versucht ihre Lage beizubehalten, wenn sich die Lage der Umgebung ändert. Wäre ein nicht gerade kleines Problem für ein Raumschiff, wenn dies den Kurs ändern will.

Man müßte die Zentrifuge also vor einem Bahnmanöver jedesmal anhalten, anschließend wieder hochfahren.

Aber das können Schulkinder aus dem Physikunterricht sicher besser erklären....

Gruß
roger50

Das Manövrieren ist nicht so das Problem. Weil , das drehende Teil als Ganzes ist geauso ablenkbar wie ein Stück Material. Du mußt nur, wie sonst auch, die Kraft der Triebwerke immer genau am Schwerpunkt bzw. kontrolliert daneben halten. Aber die Konstruktion dieser Lagerung wage ich mir garnicht vorzustellen.
Mal ganz abgesehen davon, daß ein "Rad" was immer irgendwie "schräg" zur Flugrichtung dreht, ungute Gefühle hervorbringen könnte.