Künstliche Schwerkraft

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Online Schillrich

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #100 am: 25. Februar 2011, 19:22:32 »
Hallo,

wir diskutieren hier zukünftige Konzepte der Raumfahrttechnik, nicht schwammige Grundlagenkritik an der Physik nach dem Motto "Was wäre wenn ...". "Künstliche Schwerkraft" ist in diesem Fall in der Regel die (Schein-)Zentrifugalkraft in einem rotierenden System.
Weitere Beiträge jenseits der thematischen Grenzen dieses Bereichs werde ich löschen.
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Sandzo

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #101 am: 17. Juni 2011, 18:44:40 »
Wie schnell müsste sich ein risige Ringstation (20 Millionen Einwohner) drehen damit es eine Art Gravitation erzeugen.

Und das Zentrum is mit Rohren verbunden und dreht sich nicht.

Also wenn man vom dem schwerelosen zentrum zu durch die Verbindungsrohre geht. Wo wird die Gravitation erzeugt? Ist inahe am zentrum, was weniger strecke zurücklegt die zentrifugalkraft schwächer, als im äusseren Ring?

tobi453

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #102 am: 17. Juni 2011, 19:13:17 »
Du meinst die Zentrifugalkraft? Die hängt von Drehgeschwindigkeit und Radius ab, also müssten wir schon den Radius deines Ringes wissen. ;) Die Einwohnerzahl hilft hier jetzt nur indirekt weiter. Hier müsste man erstmal analysieren wieviel Platz ein Bewohner braucht, wie man die ganze Anlage am besten aufbaut etc etc..

Und ja im Zentrum gibt es dann keine Kraft (der Radius ist null), sie steigt an je weiter du nach Außen kommst.

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Offline tomtom

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #103 am: 17. Juni 2011, 23:39:35 »
Im Prinzip wirst du hier fündig:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=5298.0

In dem dort thematisierten Buch heißt es:
"...eine Kugel mit einem Umfang von rund 1,6 km und Fenstern, durch die das Sonnenlicht ins Innere fällt. Wenn diese Kugel sich zweimal in der Minute um ihre eigene Achse dreht, herrschen an ihrem Äquator irdische Gravitationsbedingungen..."

BTW: ein sehr lesenswertes Buch, da steht nämlich exakt das zum HLV drin, was die NASA jetzt vor hat - und das Buch ist von 1978 !
Im Zweifel hilft die Such-Funktion:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?action=search

Sandzo

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #104 am: 18. Juni 2011, 01:12:16 »
Und was wenn der Radius 50km ist, wie schnell geht eine Umrundung? und wie schnell dreht es sich?

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Online -eumel-

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #105 am: 18. Juni 2011, 05:01:13 »
Je größer der Radius, umso kleiner wird die Drehzahl, um durch Zentrifugalkraft die Erdgravitation zu simulieren.
Aber die Frage ist leider etwas realitätsfern.
Im Moment haben wir andere Sorgen.

Was wir mit gemeinsamen internationalen Anstrengungen geradeso nach langer Bauzeit hinbekommen haben, ist die ISS.
Sie ist 109 x 98 Meter groß und wiegt über 400 Tonnen.
Ihre Dienstzeit läuft 2020 ab, dann läßt man sie in der Atmosphäre verglühen.
1980 wurde mit der Planung begonnen und jetzt ist sie gerade fertig!
Wenn wir dafür so lange brauchen, müßten wir eigentlich schon längst dabei sein, die Nachfolge-Station zu planen und zu bauen.
Aber da ist nichts in Aussicht. Man traut sich nicht mal den Gedanken zu denken!
Zur Zeit sind vor allem Einsparungen modern.
So wurde u.a. das amerikanische Constellation Program, welches modulare Träger auch für größere Nutzlasten enthielt, gestrichen.
Der amerikanische Transporter/Montierer/Reparierer für die Erdumlaufbahn - STS Space Shuttle - wird stillgelegt, und damit auch der amerikanische bemannte Zugang zum Orbit.
In Europa sieht es ähnlich aus:
Der erfolgreiche Träger Ariane 5 mit einer Nutzlast von 20 Tonnen soll durch die Ariane 6 ersetzt werden, die nur noch ein Drittel der Nutzlast tragen kann.
Zusätzlich kaufte man von den Russen eine Sojus Startrampe für Kourou, um dort zukünftig Sojus-Raketen mit der gleichen Kapazität (8 Tonnen) starten zu können.
Außerdem baut man noch eine neue Rakete, die Vega, für nur 1,5 Tonnen Nutzlast.

Unter diesen Umständen träumst Du von riesigen, bemannten Stationen mit 50 Kilometer Radius? :o ???
Und Du machst Dir dabei nur Sorgen, ob für die Raumfahrer die Schwerkraft auch angenehm simuliert werden kann? ??? ::)

Hast Du eine ungefähre Vorstellung davon, wieviel Material dafür transportiert werden müßte?
Und wieviel ein solches Projekt kosten würde?
In einer Zeit, wo überall nur von Einsparungen die Rede ist...
Selbst kleine, unbemannte Raumsonden oder Teleskope haben es derzeit schwer.
Von 28 Projekten, die wichtige Forschungsarbeit leisten sollen, wird eins oder vielleicht zwei ausgewählt.
Die anderen werden aus Kostengründen gestrichen.
Bemannte Raumfahrt ist mindestens um den Kostenfaktor 20 teurer.

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Online Schillrich

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #106 am: 18. Juni 2011, 08:14:52 »
Beantworten wir doch einfach seine Frage ... ohne zu viel zu unterstellen.

@sandzo
Würden dir die Formeln zur Berechnung helfen?
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tobi453

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #107 am: 18. Juni 2011, 08:26:21 »
Also ich habe gerade eine Umlaufzeit von 440-450s ausgerechnet, das sind 7-8 Minuten.

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Online Schillrich

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #108 am: 18. Juni 2011, 12:36:04 »
Ich habe Sandzos Thread zur "Zentrifugalkraft zur Nachahmung ..." mit dem Sammelthread "Künstliche Schwerkraft" zusammengeführt.
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Offline UTho

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #109 am: 18. Juni 2011, 13:49:15 »
Hallöchen und schönen Samstag,
Eumel schrieb oben was von Kosteneinsparung - ich denke einen großen Schub vorwärts gibts mit der Entwicklung der privaten Raumfahrt, welche hier nicht von Steuergeldern abhängig ist und ein Kapital erwirtschaftet, welches zur Weiterentwicklung verwendet werden wird.

Gruß UTho

Offline Ruhri

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #110 am: 18. Juni 2011, 18:12:04 »
Mag sein, aber außer den Kommunikationssatelliten (und demnächst vielleicht touristischen Suborbitalflügen) tut sich in dem Bereich ja leider nicht viel.

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #111 am: 18. Juni 2011, 19:54:04 »
Gibt eben keine Nachfrage. Mal sehen wies sichs mit den Bigalow Stationen entwickelt und ob hier wirklich seitens mancher Staaten und Firmen Interesse besteht diese für Forschungszwecke zu mieten.

Ach ja, @ Formel:

Hab ich schon im Nautilus Thread gepostet. Hier nochmal:

F=(0,0011) W² R

tobi453

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #112 am: 18. Juni 2011, 20:01:19 »
Was soll denn die 0,0011 in deiner Formel sein? Ne Masse vermute ich mal? Und in welcher Einheit? Und was soll die darstellen? :o Sonst passt es mit den Einheiten nicht. ;)

Für die Umlaufzeit würde ich ansetzen:
T=Wurzel(4*Pi*Pi*r/g)

mit g~10m/s/s und r=50.000m und Pi=3,1415....
Die Zeit T ist dann natürlich in Sekunden. ;)

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #113 am: 18. Juni 2011, 22:24:16 »
Ok, hier noch die Einheiten.

F = Zentrifugalkraft in G
W = Umdrehungen pro Minute
R = Länge des Rotationsarms in Metern.

Die Formel stammt aus einem Kapitel von Zubrins "The Case for Mars".

jakda

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #114 am: 20. Juni 2011, 13:22:02 »
Wenn wir dafür so lange brauchen, müßten wir eigentlich schon längst dabei sein, die Nachfolge-Station zu planen und zu bauen.
Aber da ist nichts in Aussicht. Man traut sich nicht mal den Gedanken zu denken!

...das ist zwar nicht zum Thema - aber deine Aussage kann ich nicht für alle Beteiligten sehen - jedenfalls nicht für die Russen.
Und China - ist zwar (noch) nicht ISS beteiligt - plant auch...

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Offline Volker

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #115 am: 20. Juni 2011, 16:01:53 »
Für die Umlaufzeit würde ich ansetzen:
T=Wurzel(4*Pi*Pi*r/g)
ist tatsaechlich das gleiche wie
Zitat
F=(0,0011) W² R
jedenfalls wenn man Eure Einheiten beruecksichtigt. Es ist
4*Pi*Pi / 9,81 m/s2 / [60s]2 = 4*Pi2 / 9,81 m/s2 / 3600s2 = 0,0011 1/m
Nun muss man natuerlich noch die passenden Einheiten an den Faktor anhaengen damit das auch stimmt.

Gruss,
Volker
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Freestyle02

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #116 am: 20. Juni 2011, 18:48:02 »
Eine Frage.

Ich lese immer wieder dinge wie: s² oder pi² also sprich welche jetzt in der Rechnung ist. Was bedeuten die Zeichen?

GG

  • Gast
Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #117 am: 20. Juni 2011, 19:16:30 »
Pi ist der Kreisfaktor 3,1415... (Quotient aus Umfang und Durchmesser eines beliebigen Kreises, siehe Tafelwerk). Und s² ist das Quadrat der Einheit Sekunde (s).

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #118 am: 21. Juni 2011, 12:14:42 »
Am Besten ist es in einem Beispiel erklärt, mit Zahlen die Zubrin in dem von mir besagten Kapitel genannt hat. Hier ist ein Mars Hab während des Fluges via eines ca. 150 - 300 m langen Seiles mit der ausbebrannten Oberstufe der Mars Rakete verbunden. Beide Teile sind für den Flug mit einander in Rotation versetzt worden.

W wäre im Beispiel 2 Umdrehungen pro Minute
R wäre ein Radius des Seiles von ca. 86 m

W² = 2² = 2x2= 4

Somit ergibt sich aus

(0,0011) x 4 x 86 = 0,3786

0,3786 bzw. rund. 0,38 G entsprechen der Schwerkraft des Mars.

Der einzig fühlbare Unterschied wären hier die Corioliskräfte, welche man aber wohl nur bei schnellen Laufbewegungen innerhalb des Habitates spüren würden.

Laut diversen Studien wären die Corioliskräfte ab ca. 2 - 3 U.p.M vernachlässigbar, bei entsprechender Eingewöhnung wären vielleicht mehr möglich.  (Man muß hier denk ich vergleiche mit der Seekrankheit ziehen, erfahrene Seefahrer vertragen hier auch mehr "Geschaukel".)

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #119 am: 25. Juni 2011, 11:03:08 »
Die Corioliskraft ???

Soweit mir bekannt, beschreibt diese die Geschwindigkeitsdifferenziale, die auf verschiedenen Breitengraden eines Planeten durch die unterschiedlichen Entfernungen zum Drehpunkt entstehen und eine damit verbundene positive oder negative Beschleunigung bei Bewegungen entlang eines Meridians.

Wie soll da in Deinem System die Corioliskraft einwirken ?

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #120 am: 25. Juni 2011, 21:42:40 »
http://www.dyarstraights.com/msgundam/coriolis.html

Der Artikel beschriebt es denk ich mal am besten.

Zitat
Centripetal (centrifugal) force is not the same as real gravity, because your head is closer to the axis of rotation than your feet and the two ends of your body are therefore subject to tidal forces due to the difference in their radial accelerations.

Simple movements become complex and the eyes play tricks. Nodding or shaking one’s head produces an illusory feeling of movement, similar to the feeling one gets standing in the surf as a wave goes out, the direction of which is dependent on one’s orientation relative to the direction of the spin.

Coriolis forces also create cross-coupled angular accelerations in the semicircular canals of the ear when the head is turned out of the plane of rotation. Any sudden movement of the head, such as a simple nod or headshake, may cause vertigo and motion sickness.

Zusammengefasst gibt es bei kleinen Systemen mit hoher Rotation aufgrund der stärker merkbaren Kräfte das Problem, dass der menschliche Körper sich desorientiert fühlen könnte. Deshalb mein Vergleich mit der Seekrankheit.

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #121 am: 26. Juni 2011, 00:42:14 »
Sag doch gleich, daß Du das schwere Füße Syndrom meinst. Ich glaube nicht, daß das viel Auswirkung hat. Davon wird man bestimmt nicht schwindelig.

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #122 am: 26. Juni 2011, 01:28:58 »
Schwere Füße Syndrom? Der Begriff sag tmir nichts, auch wenn ich glaube was du meinst.

Hier hab übrigens ebenfalls noch einen Bericht gefunden, der die Probleme bei stärkerer Rotation erklärt. Diesmal allerdings auf deutsch.

http://www.drg-gss.org/typo3/html/index.php?id=68&tx_kharticlepages_pi1[page]=3&cHash=7e7a1c256d
« Letzte Änderung: 26. Juni 2011, 02:38:17 von Haus Atreides »

Freestyle02

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Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #123 am: 26. Juni 2011, 10:15:40 »
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. :o

Re: Künstliche Schwerkraft
« Antwort #124 am: 26. Juni 2011, 11:20:54 »
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?

Ein Bild (Filchen) sagt oft mehr als viele Worte: Hier der Trailer von 2001 - Odysse im Weltraum (von 1968!).

Am Anfang sieht man kurz eine rotierende Raumstation (zwei Ringe). Die Rotationsgeschwindigkeit stimmt! Dann das Innere mit den roten Sesseln. Nach dem Mond kurz das grosse Raumschiff mit der Kugel vorne. Innerhalb der Kugel ist ein kleinerer Ring (senkrecht zur Flugrichtung) der sich dreht. In diesem joggt ein Astronaut.
ws


Auch im Film "Mission to Mars" sieht man im Trailer bei 0:28 kurz das Raumschiff mit rotierendem Besatzungsteil.
(sonst ist der Film aber nicht nach meinem Geschmack ;) )