Antriebs-Techniken

[Darkfox]

Eine gute Zusammenfassung McWire!

Ich glaub ich hab das noch nirgendwo so zusammengefasst gesehen.

Ist nur die Frage was jemals davon umsetzbar sein wird. Ich meine außer relativistische Reisen durch konventionelle Antriebe. Gibts den irgendwelche wissenschaftliche Hinweise auf eine Raumdimension die sich für einen Antrieb vom Typ c nutzen lassen würde?
Ich meine beim Typ b ist die Umsetzung ja zumindest ansatzweise in der Theorie möglich, wenn man von den extremen Energiemengen, exotischer Materie, und den starken Gezeitenkräften absieht bei einer Raumkrümmung absieht.

[HiroP]

glaube das sind noch ein paar die noch nicht gennant wurden.

Nein, hier gehts ja auch um Raumschiffantriebe.
Da kommst du mit Pedalen oder Windkraft nicht weit.

Im übrigen scheint mir McWires Liste ziemlich vollständig zu sein.

[Dr. Mars]

glaube das sind noch ein paar die noch nicht gennant wurden.


nach der primären Energiequelle
Antrieb mit Muskel-Kraft
Fußantrieb (Treten Roller, Pedal)
Handantrieb (Handkurbel, Handrad, etc.)
Antrieb durch Tiere
Windantrieb
Wasserkraftantrieb
Verbrennungskraftantrieb
Wärmekraftantrieb
Schwerkraftantrieb
Sonnenlicht- oder Solar-Antrieb
Ionenantrieb
Kernenergieantrieb
Elektroantrieb
Alternative Antriebstechnik

nach dem maschinellen Umsetzungsprinzip
Maschinenantrieb
Motorenantrieb
Hydraulikantrieb
pneumatischer Antrieb
Hybridantrieb
Raketenantrieb
Turbinenantrieb
Segelantrieb
Seilscheiben-, Treibriemen-, Reibradantrieb

Schiffspropeller

nach dem Antriebsprinzip am Ende der Umsetzungskette
Radantrieb
Schaufelradantrieb
Zahnradantrieb
Zahnriemenantrieb
Keilriemenantrieb
Gewindespindelantrieb, Kugelgewindetrieb, Rollengewindetrieb, Zahnschneckenantrieb
Kettenantrieb
Propeller-, Schraubenantrieb
Rückstoßantrieb

nach dem Ziel der Antriebsverwendung
Leistungsantrieb (Energieübertragung, z. B. von einem Motor auf einen Generator, oder auch Fahrantrieb)
Positionierantrieb (definierte räumliche Bewegungen)

nach der Bewegungsrichtung
Linearantrieb
Rotationsantrieb

[McWire]

Hallo zusammen!

Ich wollte mal fragen, welche Antriebe es aktuell in der Raumfahrt gibt bzw. welche in näherer Zukunft realisiert werden könnten?


Schonmal DANKE für Eure Antworten!

MfG JoFiredragon

Da ich damals keien Lust und/oder Zeit gehabt hatte auf diesen Threads zu antworten, mach ich das ganze mal nachträglich.

Ich habe mal vor geraumer Zeit alle mir bekannten Antriebsmethoden zusammengefasst.


A) Antrieb durch Impulserhaltung (Rückstoßantrieb, Impulsantrieb)
a) Rückstoß durch Gasstrahl 1 (Entspannung eines komprimierten Gases -> z.B. Entleeren einer Gasflasche)
b) Rückstoß durch Gasstrahl 2 (chemische Verbrennungsprodukte -> z.B. Verbrennnung von Raketentriebstoff)
c) Rückstoß durch Ionenstrahl (Beschleunigung von Ionen in einem magnetischen oder elektrischen Feld = Ionenantrieb)
d) aktiver Rückstoß durch Photonen (aktiver Laserantrieb -> Raumschiff schießt Laserstrahl ab)
e) passiver Rückstoß durch Photonen (Sonnensegel, passiver Laserantrieb -> Raumschiff lässt sich von Laser beschießen)
f) Rückstoß durch Magnetfeld innerhalb des Sonnenwindes (Magnetoplasmadynamischer Antrieb)
g) Antrieb durch natürliche Gravitationsbeschleunigung (Geschwindigkeitssteuerung durch sogenanntes "Swing-By-Manöver" an massenreichen Objekten)

1) Energie aus chemischer Reaktion (klassicher Verbrennungsantrieb in Raketen)
2) Energie aus Elektrizität (Solarzellen, Nuklearbatterie, Akku) (elektrischer antrieb)
3) Energie aus Kernfusion (Impulsantrieb ala Star Trek)
4) Energie aus Antimaterie-Annihiliation (Warpkern ala Star Trek)

B) Antrieb durch Raumkrümmung (Raumrümmungsantrieb)
a) Warpantrieb [ST] (fließenden Raumkrümmungsvorgang)
b) Koaxialwarp [ST], Gravitationsantrieb [EH] (einmalige Raumfaltung der gesamten Flugstrecke)
c) Solitonwelle [ST] (Raumverzerrungwelle, externer Antrieb)

1) Energie aus Antimaterie-Annihiliation
2) Energie durch "Fütterung" eines künstlichen schwarzen Loch
3) Exotische Energieformen

C) Antrieb durch Abkürzung/Umgehung der realen Flugstrecke durch eine höhere Raumdimension (Tunnelantrieb/Hyperantrieb)
a) natürliche oder künstliche Wurmlöcher
b) aktiver Hyperraumantrieb [SG, SW, BSG] / Transwarpantrieb [ST] (Raumschiff erzeugt Hyperraumtunnel)
c) Quantenslipstream [ST]
d) Slipstream [AND]
e) passiver Hyperraumantrieb [B5] / Subraumkanäle [ST] (Raumschiff nutzt natürliche Hyperraumrouten)
f) Inverter [ST] (Dimensionsverschiebungstransporter)

D) Antrieb durch Veränderung der Struktur der Materie oder Struktur des RZ-Kontinnum (exotischer Antrieb)
a) Beamen (ST] / Ringtransporter [SG]
b) Stargate [SG] / Iconianische Portale [ST] (In den Stargate wird als eigentliches übertragungsmedium ein Wurmloch benutzt)
c) Oszilationsantrieb [CF]
d) Tachyonenantrieb/Tachyonenwirbel [ST]


Anmerkung:
ST = Star Trek
SG = Stargate Kommando SG1 / Stargate Atlantis
SW = Star Wars
BSG = Battlestar Galactica
AND = Andromeda
B5 = Babylon 5
EH = Event Horizon
CF = Captain Future

Zusammengefasst nach aktuellen Wissensstand:

Nach heutiger Physik sind die Antriebsvarianten der Gruppen A, B und C theoretisch-physikalisch funktionsfähig, die Antriebsvarianten der Gruppen A und B theoretisch-physikalisch reproduzierbar und die Antriebsvarianten der Gruppe A technisch umsetzbar.

Gruppe A entspricht also realer Physik und die Gruppen B, C und D entsprechen derzeit noch Science Fiktion. ->http://www.scifi-forum.de/science-fi...universen.html

[Cordess]

Wow -- sag mal, du bist nicht zufällig an den Einnahmen beteiligt, oder

Nein, ich will nur verhindern, daß ihr Geld für schlechte Bücher ausgibt in dem ich gute empfehle.

[HiroP]

Das Buch ist mehr als sein Geld wert, wer sich für dieses Thema interessiert, der sollte genau dieses Buch zu allererst kaufen.
Ein besseres gibt es jedenfalls weltweit nicht.
Es ist die Nummer 1 schon seit über 30 Jahren.

Wow -- sag mal, du bist nicht zufällig an den Einnahmen beteiligt, oder

[Cordess]

naja, wikipedia ist mir da nicht genau genug...
die links sind gut, aber kennt jemand noch ne seite oder am besten ein buch oder ne zeitschrift zu dem thema?

Kenne ich, das beste Buch in diesem Bereich, genaugenomen die Bibel der Raketen- und Weltraumantriebe.

Aber Warnung, das Buch geht extrem tief in die Materie ein und ist auf Englisch.
Von Formeln bis zu kompletten Berechnungen findest du da fast alles.

Bibel: "Rocket Propulsion Elements" von George P. Sutton
Amazon.de: Rocket Propulsion Elements (Wiley-Interscience): George P. Sutton, Oscar Biblarz: Englische Bücher

Es ist also kein Buch nach dem Motto "Raketenantriebe für Dummies",
sondern eher ein Buch für Leute, die Luft & Weltraumtechnik studieren wollen.
Aber man kann das Buch als Laie dennoch lesen, so schwer ist es nicht, aber es betrachtet den Stoff halt nicht oberflächlich.


Das Buch ist mehr als sein Geld wert, wer sich für dieses Thema interessiert, der sollte genau dieses Buch zu allererst kaufen.
Ein besseres gibt es jedenfalls weltweit nicht.
Es ist die Nummer 1 schon seit über 30 Jahren.

[Dr. Mars]

Für mich ist der sinnvollste und beste antrieb der
MAgnetoplasmadynamische

[General Quicksilver]

Nein. "Minimiert" vielleicht, aber das heisst noch lange nicht, "vernachlässigbar". Das Schiff müsste wenn schon unter der Atmosphäre (und nicht im Vakuum) beschleunigen, so wie in diesem Konzept hier: The Space Monitor

Bei einem Start im Weltraum fällt das natürlich alles weg, @General Quicksilver, schon klar. Du musst dir einfach klar machen, welche gewaltigen Fliehkräfte an der Sonde ziehen werden, wenn sie mit % der Lichtgeschwindigkeit in einem noch so grossen Ring rotiert... Das muss sie auch noch aushalten.

Die Fliehkräfte wären schon ein enormes Problem, das stimmt, zwar könnte (theorertisch) ja eine Beschleunigungsstrecke aufgebaut werden, die geradlinig verläuft, aber das problem dabe wäre, das diese zu lang werden würde, da für die Sonde nur eine gewisse Beschleunigung zulässig wäre...

Wenn man von einem Sondengewicht von 1kg ausgehen würde, einem Beschleunigerring von 10000 km Durchmesser, auf den die Sonde ca.: 100 KT Druck ausüben kann, wären etwa 25% der Lichtgeschwindigkeit denkbar, aber die Sonde würde wohl kaum die dabei auftretenden Kräfte überstehn....

[Bynaus]

Wenn die Sonde ein Außengehäuse hat, welches in Startposition möglichst stromlinienförmig ist, und sich erst außerhalb der Atmosphäre entfaltet, um den Mikrowellen, oder Laserstrahl zu empfangen, dürfte dieser Aufprall auf die Atmosphäre minimiert werden.

Nein. "Minimiert" vielleicht, aber das heisst noch lange nicht, "vernachlässigbar". Das Schiff müsste wenn schon unter der Atmosphäre (und nicht im Vakuum) beschleunigen, so wie in diesem Konzept hier: The Space Monitor

Bei einem Start im Weltraum fällt das natürlich alles weg, @General Quicksilver, schon klar. Du musst dir einfach klar machen, welche gewaltigen Fliehkräfte an der Sonde ziehen werden, wenn sie mit % der Lichtgeschwindigkeit in einem noch so grossen Ring rotiert... Das muss sie auch noch aushalten.

[Wolf310]

Hätte dieses Sonde sogar die Form, dass sie gewissermaßen einen Strömungsabriss produziert, würde diese gewissermaßen die Hyperkavitation (ich hoffe, es ist der richtige Begriff) nutzen, um leichter die Atmosphäre durchdringen zu können.

Kavitation wird meines wissens nach nur in Flüssigkeiten erzeugt (Flüssigkeit geht durch starken Druckabfall in Gasförmigen Zustand über)

[J_T_Kirk2000]

Die Idee gibt es schon - das Problem ist aber tatsächlich die Atmosphäre. Selbst wenn man die Sonde in einem Vakuum beschleunigt, das Auftreffen auf die Atmosphäre ist wie ein Flug gegen die Wand (jedenfalls fast).

Wenn die Sonde ein Außengehäuse hat, welches in Startposition möglichst stromlinienförmig ist, und sich erst außerhalb der Atmosphäre entfaltet, um den Mikrowellen, oder Laserstrahl zu empfangen, dürfte dieser Aufprall auf die Atmosphäre minimiert werden.
Hätte dieses Sonde sogar die Form, dass sie gewissermaßen einen Strömungsabriss produziert, würde diese gewissermaßen die Hyperkavitation (ich hoffe, es ist der richtige Begriff) nutzen, um leichter die Atmosphäre durchdringen zu können.
Zudem ist die minimale Fluchtgeschwindigkeit für einen Teilchenbeschleuniger kein so großes Problem, aber die Sonde sollte auf jeden Fall möglichst kompakt sein und gering an Masse.

Beides ist denkbar (z.B. für Ionenantriebe). Meistens ist die Idee aber schon, die Sonde auf dem Strahl "reiten" zu lassen, ähnlich wie bei einem Sonnensegel, einfach viel effizienter.

Wie wäre es, wenn man die Energie zudem nutzt, um Raummaterie entgegen der Flugrichtung der Sonde zu beschleunigen, ähnlich wie der magnethydrodynamische Antrieb, aber ich weiß nicht, wie praxisnahe dies wäre.

[General Quicksilver]

Die Idee gibt es schon - das Problem ist aber tatsächlich die Atmosphäre. Selbst wenn man die Sonde in einem Vakuum beschleunigt, das Auftreffen auf die Atmosphäre ist wie ein Flug gegen die Wand (jedenfalls fast).

Deswegen meinte ich ja, den Beschleuniger außerhalb der Erdeatmospäre zu positionieren, um dieses Problem zu vermeiden, da die Teilchdichte im Sonnensystem ja geringer ist.

Zur Beschleunigung: Die Sonde könnte ja im Ring des Beschleunigers so lange beschleunigt werden, bis sie die entsprechende Geschwindigkeit nerreicht, und erst dann freigesetzt werden. Durch die ziemlich hohe Anfangsgeschwindigkeit könnte dann doch eigentlich auf ein weiteres Beschleunigen verzichtet werden, zumal sich das dann wohl schwierig gestallten würde, da ich für die Sonde an eine Kugelform gedacht hatte, und diese mögichst leicht sein sollte, um die benötigte Energie für das Beschleunigen "gering" zu halten...

[Bynaus]

Die Idee gibt es schon - das Problem ist aber tatsächlich die Atmosphäre. Selbst wenn man die Sonde in einem Vakuum beschleunigt, das Auftreffen auf die Atmosphäre ist wie ein Flug gegen die Wand (jedenfalls fast).

Wird dieser Energiestrahl dazu verwendet, die Sonde wie mit einem Sonnensegel anzutreiben, oder vielmehr, um dieser Sonde Energie zu schicken, welche diese für bordeigene Systeme und Triebwerke einsetzt?

Beides ist denkbar (z.B. für Ionenantriebe). Meistens ist die Idee aber schon, die Sonde auf dem Strahl "reiten" zu lassen, ähnlich wie bei einem Sonnensegel, einfach viel effizienter.

[J_T_Kirk2000]

Wenn du Magnetfelder zur Beschleunigung verwenden musst, dann kann die Sonde nur so lange beschleunigen, wie sie im Bereich dieser Magnetfelder ist - das heisst, wenn du nicht eine enorme Beschleunigung hinkriegst, sind das gewaltige Bauwerke, die du dafür brauchst.

Ich hatte da gerade einen Geistesblitz, aber mir fiel auf, das dies beim Durchflug der Atmosphäre zu problematisch wäre.
Diese Idee belief sich darauf, eine Sonde in einem Teilchenbeschleuniger unter der Erde zu beschleunigen, wenn diese auf gewünschte Geschwindigkeit gekommen ist den unmittelbaren Luftraum zu räumen, die Sonde aus dem Teilchenbeschleuniger heraus in den Zenit und die gewünschte Richtung abzuleiten und den Verlust durch die Erdbeschleunigung mit einem gerichteten Energiestrahl zur Versorgung bordeigener Systeme der Sonde langfristig wieder auszugleichen.

Entgegen dieser Idee wäre dieser Teilchenbeschleuniger aber eigentlich gar nicht so blöde, denn die Sonde müsste nur etwas mehr als die minimale Fluchtgeschwindigkeit erreichen und schon könnte man die notwendige Trägerrakete einsparen.
Durch den gerichteten Energiestrahl könnte die Sonde sich selbst nach verlassen des relevanten Bereichs der Erde weiter beschleunigen.

Die "billige" Alternative davon ist, der einmal gestarteten Sonde einen Strahl (Mikrowellen, oder vielleicht aus Laser) hinterherzuschicken. Google mal nach "Starwisp" für ein solches Konzept.

Irgendwie, so glaube ich, verstehe ich das mit dem LASER oder dem Mikrowellenstrahl noch nicht.
Wird dieser Energiestrahl dazu verwendet, die Sonde wie mit einem Sonnensegel anzutreiben, oder vielmehr, um dieser Sonde Energie zu schicken, welche diese für bordeigene Systeme und Triebwerke einsetzt?