Singularitätsreaktor?

[Enas Yorl]

Kann man denn ein Schwarzes Loch mithilfe von Magnetfeldern halten? Spielst Du hier auf ein elektrisch geladenes Schwarzes Loch an?

Natürlich, es hat wenig Sinn ein elektrisch neutrales Black Hole zu benutzen. Die Handhabbarkeit ist eine Voraussetzung für die technische Nutzung.

Dies dürfte technisch in der Tat schwierig zu meistern sein, gerade weil die Akkretionsrate deutlich effizienter ist, als die Energieausbeute bei der Kernfusion. Bei einem nicht-rotierenden Schwarzen Loch (Schwarzschild-Loch) werden 8% der hineinfallenden Materie in Energie umgewandelt und bei rotierenden Schwarzen Löchern sogar 42% (E=MC²). Zum Vergleich, bei der Fusion von Wasserstoff wird 0,68 der Masse in Energie umgewandelt.

Halt, so einfach kann man das nicht sagen! Die Effektivität der Energieerzeugung in der Akkretionsscheibe ist abhängig von ihrer Kompaktheit (Quotient Masse/Radius des Objektes). Welche Werte sich hier bei der technischen Nutzung erreichen lassen, ist vollkommen unklar.

Ich könnte mir vorstellen, die ausgesandte Strahlung dazu zu nutzen, ein extrem heißes Plasma zu erzeugen und dieses wäre ja magnetisch beherrschtbar. Im Grund würde so eine Anlage einem Fusionsreaktor ähneln, nur sehr viel effizienter.

Plasma hat eine sehr geringe Dichte, damit wäre die Absorptionsrate an Strahlungsenergie pro Kubikmeter, beim Plasma ziemlich gering. So ein Strahlungskollektor müsste dann schon gigantische Ausmaße haben, um die ganze Strahlung zu absorbieren. Und ich fürchte, das die Größe des Kollektors, der Effizienz des gesamten Reaktors nicht gerade förderlich ist.

Ich sehe da keinen großen Unterschied bei den Gefahren. Wenn bei deinem Fusionsreaktor die Elektromagneten zum Einschließen des Plasmas ausfallen, läuft zwar die Fusion nicht weiter, das Millionen Grad heiße Plasma muss trotzdem erstmal irgendwo hin und zwar im Zweifelsfall nach außen, wo sich dein restliches Raumschiff befindet ;-)

Ich glaube, du hast hier falsche Vorstellungen von der Menge an Plasma, mit der so ein Fusionsreaktor arbeitet. ITER soll mit einer Plasmamenge von 0,5 Gramm arbeiten, selbst bei einen zukünftigen ausgereiften Fusionsreaktor wird sich die Plasmamenge weiterhin im Grammbereich bewegen. Bricht da die magnetische Eindämmung zusammen, expandiert das Plasma bis zur Innenwand des Reaktors, und kühlt dabei recht schnell ab. Die Innenwand muss danach wohl ausgetauscht werden, aber für eine Gefährdung von außerhalb, ist die Plasmamenge viel zu klein.

[bozano]

Das müssen dann aber tolle Felder sein, die harte Strahlung mit einer positiven Energiebilanz umwandeln können. Heist das, du schlägst diese Felder vor, ohne zu wissen wie das funktionieren kann?

Ja, das schlage ich vor. Es scheint mir logisch, dass die Strahlung aufgefangen werden muss. Als einzige Lösung scheinen mir Felder, die der Strahlung die Energie entziehen und dadurch sowohl sich selbst, als auch den Rest des Raumschiffes versorgen. Wobei hier der Begriff "Lösung" nicht zu eng verstanden werden darf.

[Aglarion]

Ich glaube, du hast hier falsche Vorstellungen von der Menge an Plasma, mit der so ein Fusionsreaktor arbeitet. ITER soll mit einer Plasmamenge von 0,5 Gramm arbeiten, selbst bei einen zukünftigen ausgereiften Fusionsreaktor wird sich die Plasmamenge weiterhin im Grammbereich bewegen. Bricht da die magnetische Eindämmung zusammen, expandiert das Plasma bis zur Innenwand des Reaktors, und kühlt dabei recht schnell ab. Die Innenwand muss danach wohl ausgetauscht werden, aber für eine Gefährdung von außerhalb, ist die Plasmamenge viel zu klein.

Tatsächlich. Das war mir wirklich nicht bewusst. Wobei ITER natürlich auch vorerst die kleinstmögliche Variante eines Fusionsreaktors wird.

[kampfhase2011]

In den meisten Raumschiffen im SF gibt es doch künstliche Schwerkraft, d.h. man ist in der Lage, Gravitation ohne Masse zu erzeugen.
Könnte man dies nicht auch für den Singularitätsreaktor nutzen und so das Problem der grossen Masse des schwarzen Lochs umgehen?

[Halman]

In den meisten Raumschiffen im SF gibt es doch künstliche Schwerkraft, d.h. man ist in der Lage, Gravitation ohne Masse zu erzeugen.
Könnte man dies nicht auch für den Singularitätsreaktor nutzen und so das Problem der grossen Masse des schwarzen Lochs umgehen?

Sofern man konservativ von realer Physik ausgeht, benötigt man zur Erzeugung von Gravitationsfeldern enorme Energiemengen.
Gravitation wird ja gem. der ART als geometrische Veränderung (Krümmung) der Raumzeit beschrieben und diese kann man sich als ein äußerst "zähes Medium" vorstellen. Selbst die Masse ganzer Planeten vermag die Raumzeit nur relativ schwach zu krümmen. So ist die raumzeitliche Krümmung im inneren der Erde rund 9 Potenzen kleiner ist, als die Krümmung der Erdoberfläche von 2,5 x 10^-14 Radian pro m², nämlich 1,7 x 10^-23 Radian pro m². Die gesamte Energie, welche die Erdmasse darstellt, vermag gerade mal einen Schwarzschildradius von 8,8 mm zu erzeugen.

Wenn man aber unterstellt, dass es möglich ist, mit relativ geringen Energie Schwerkraftfelder zu erzeugen (dies ist hier im OT-Forum ja legitim), könnte man sich natürlich vorstellen, diese so zu verstärken, dass man damit vielleicht sogar ein Schwarzes Loch simulieren könnte.
Unterstellt man, dass es einen Sub-/Hyperraum gibts (erweitere SF-Physik), dann könnte man dort mit einer vergleichweise geringen Energie (die ein leistungsstarkes Raumschiff aufbieten kann) im Sub-/Hyperraum eine Krümmung erzeugen, welche sich mittels eines MIP-Mapping-Effekts proportional verstärkt auf die normale Raumzeit überträgt und dort eine entsprechend starke raumzeitliche Krümmung erzeugt.

Eine Technologie, welche in der Lage ist, ein Warpfeld zu erzeugen, sollte theoretisch auch fähig sein, eine Singularität zu erzeugen.

[Agent Scullie]

Unterstellt man, dass es einen Sub-/Hyperraum gibts (erweitere SF-Physik), dann könnte man dort mit einer vergleichweise geringen Energie (die ein leistungsstarkes Raumschiff aufbieten kann) im Sub-/Hyperraum eine Krümmung erzeugen, welche sich mittels eines MIP-Mapping-Effekts proportional verstärkt auf die normale Raumzeit überträgt

gesetzt, mit MIP-Mapping-Effekt meinst du dasselbe, was ich damit verbinde, nämlich dass der Hyperraum als Stapel aus parallelen 4D-Raumzeiten gedacht werden kann, wobei die räumlichen Entfernungen von Stapel zu Stapel kleiner werden, wie soll der MIP-Mapping-Effekt dann die Krümmung unserer 4D-Raumzeit verstärken?

[Halman]

gesetzt, mit MIP-Mapping-Effekt meinst du dasselbe, was ich damit verbinde, nämlich dass der Hyperraum als Stapel aus parallelen 4D-Raumzeiten gedacht werden kann, wobei die räumlichen Entfernungen von Stapel zu Stapel kleiner werden, wie soll der MIP-Mapping-Effekt dann die Krümmung unserer 4D-Raumzeit verstärken?

Gut möglich, dass mir hier ein Fehler unterlaufen ist. Genaugenommen beziehe auf das von Dir entwicklte MIP-Mapping in der von McWire modifizierten Variante, weil diese mir bezogen auf SF praktikabel erscheint. Folgende Aussagen von McWire habe ich dahingegend interpretiert, dass vergleichweise schwache Verzerrungen des Subraumes porpotional stärkere Verzerrungen der normalen Raumzeit erzeugen.

Der Warpantrieb ist eine Mischung aus 1 und 2, wobei er mehr 1 als 2 ist.
Da der Subraum nach dem MIP-Mapping mit dem Normalraum verbunden ist, erzeugt der Warpantrieb eine Verzerrung des Subraum, welcher eine proportional größere Verzerrung im Normalraum erzeugt. Im wesentlichen ist das Wirkprinzip also immernoch nach 1 eine Raumkrümmung bzw Raum-Zeit-Krümmung, jedoch mit dem Hilfsmittel des (nach 2) Subraum.

Zitat von McWire:
Je nach Form und Stärke des Subraumfeldes bewirkt diese Subraumverzerrung, da der Subraum MIP-Mapping-Eigenschaften bzgl. des Normalraum besitzt, eine je nach Koppelungsfaktor proportionale Verzerrung des Normalraumes.

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/star-trek-allgemein/st-technik/61338-warp-steuern-8.html#post2284566

Expandiert oder Kontrahiert man die Brane, expandiert oder kontrahiert man gleichzeitig auch den Raum, nur das es nach der Star Trek Subraumphysik deutlicher weniger Energie beansprucht die Brane selbst zu krümmen, als die Oberfläche alleine.

Die Brane ist so geartet, dass eine kleinere Kontraktion der Brane selbst, eine größere Kontraktion des Raumes bewirkt, was dem angesprochenen MIP-Mapping-Prinzip entspricht.

Im Grunde erzeugen die Raumschiffe in der SF viel zu starke Krümmungen der Raumzeit, die weit über die Energie hinausgehen, aus denen die Raumschiffe überhaupt bestehen. Also greife ich auf McWire's eleganten Trick zurück, um die in der SF beobachteten Effekte erklärten zu können.

Falls die Idee doch nicht so elegant ist, wie sie mir erscheint, frage ich mich, ob man das "Energieproblem" anders lösen kann. Hast Du eine Idee?

[McWire]

Die Frage ist, ob man das Schwarze Loch in Notfällen oder falls es ausrangiert werden muss auch wieder gezielt verdampfen lassen kann.
Zumal die Hawking-Strahlung meines Wissens bisher keinerlei experimentelle Bestätigung gefunden hat.

Die Bestätigung kann man an einer einfachen Beobachtung festmachen:

Die Erde existiert noch.

Die Erde wird ständig von hochenergetischen Protonen getroffen, welche genügend kinetische Energie besitzen um temporär schwarze Löcher zu erzeugen. Diese verdampfen aber im Moment ihrer Entstehung sofort wieder, ansonsten würden sie sich im Erdkern festsetzen und die Erde akkretieren.

Bei viel dichteren Neutronensternen wäre die Phänomen noch eklatanter ausgeprägt.

Alle Beobachtungen deuten also darauf hin, dass schwarze Löcher instabil sind.


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EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
McWire schrieb nach 21 Minuten und 20 Sekunden:

@caesar_andy
Darum hatte ich ja die Idee, den Singularitätsreaktor in einer stationären Raumstation unterzubringen.
Ein Schwarzes Loch von ein paar Hundert Tonnen würde übrigens im Nu in einem Gammablitz detonieren. McWire kann uns sicherlich vorrechnen, wie lange so eine Singularität hält, bevor sie verstrahlt.

Die Formel lautet laut Wikipedia Zerfallszeit = 2,1*10^67 (Masse/Sonnenmasse)³ Jahre.

Ein schwarzes Loch von einer Sonnenmasse hat also eine rechnerische Lebensdauer von ~2*10^67 Jahren.

Laut Hawking radiation - Wikipedia, the free encyclopedia hat ein schwarzes Loch mit der Restexistenzzeit von einer Sekunde eine Masse von 228.000 Kilogramm. Für 10 Sekunden müsste man schon die 1000-fache Masse, also 228.000.000 Kilogramm oder 228.000 Tonnen haben.
Ein sicher zu handhabendes SL sollte schon noch für mindestens paar Minuten stabil sein, falls die Massezufuhr abbricht, sodass man für 1000 Sekunden auf 2,28*10^14 Kilogramm oder 2,28*10^11 Tonnen kommt.

Wäre mal interessant diese Diskussion unter realwissenschaftlichen Aspekten in Technik & Wissenschaft - SciFi-Forum weiter zu diskutieren.
Hier ein passender Thread: -> http://www.scifi-forum.de/off-topic/...king-Strahlung

[kampfhase2011]

Zudem man, selbst wenn man Antriebe hat, die so ein Objekt bewegen könnten, immer noch vor der enormen Gravitation steht. Wie bitte willst Du ein solches Objekt im Raumschiff abschirmen? Tut man dies nämlich nicht, so würde es das entsprechende Schiff buchstäblich zusammenfalten. Technisch ist dies hier ein Mammutprojekt sondersgleichen, welches wohl nie realisiert werden wird, alleine schon, weil es andere Mega-Ideen gibt, welche mehr Erfolg versprechen.

Was wären denn diese Mega-Ideen, die mehr Erfolg versprechen?