Antriebs-Techniken

[Harmakhis]

Die Frage ist ob da letztendlich mehr kinetische Energie bei rauskommt als man reinsteckt um den Überdruck aufzubauen. Z.B. um 100 Bar herzustellen.

Du wirst NIE mehr Energie rauskriegen, als reingesteckt worden sind. Die Energie muss ja irgendwo herkommen...

[Skymarshall]

@ Skymarshall: Ich versteh nicht so ganz wie das mit deinem Antrieb meinst. Versuchst du dadurch das bei Null bar gefroren und gasförmig quasi das selbe sind Energie zu gewinnen oder einfach dadurch, dass wie bei Flüssiggas auf der Erde Wasser oder ähnliche Flüssigkeiten sich stark ausbreiten, wenn der Druck weggenommen wird?

Naja, nicht unbedingt durch Gaszustände. Sondern eher das Gase oder Luft gezwungen werden dem Unterdruck zu folgen. Da entsteht doch normalerweise auch eine Art Rückstoß. Ähnlich wie beim Tintenfisch oder so.

Die Frage ist ob da letztendlich mehr kinetische Energie bei rauskommt als man reinsteckt um den Überdruck aufzubauen. Z.B. um 100 Bar herzustellen.

Triebwerke stellen ja auch einen Schub her. Ich weiß nicht in wie weit man so einen hochwertigen Schub herstellen könnte.


@Floore: Ich verstehe das auch als eine Art Abstoßungseffekt. Ähnlich wie man zwei gleichpolige Magneten aneinander halten will.

[HMS Fearless]

ja, klingt etwas nach dem Versuch ein Segelschiff anzutreiben indem du aufs Deck stehst und ins Segel pustest...


zum EM-Antrieb:

Ich hab auch so meine Zweifel (siehe oben) aber immerhin liesse sich die Behauptung überprüfen.
Mich wunderts das noch niemand ein öffentliches Experiment durchgeführt hat, welches die Frage ein für alle mal klären würde.

[Floore]

Es gibt schon sinnvollere Ideen für reaktionslose Antriebe, die die Impulserhaltung nicht verletzen (erstaunlich - das gibt es...). Ein Beispiel wäre der "diametrische" Antrieb. Alles was man dafür braucht, ist die Klitzekleinigkeit von negativer Materie. Also NICHT Antimaterie, sondern Materie mit einer negativen Energiedichte (bringt man sie mit Materie zusammen, bleibt NICHTS übrig, keine Strahlung also). Diese Negative Materie ist keine Phantasie: die Casimir-Kraft ist ein Beispiel für das Wirken von Räumen mit negativen Energiedichten. Nach einer Interpretation könnte man je eine Kugel positive (= das Raumschiff) und negative Materie zusammenbringen: diese würden dann gemeinsam in eine Richtung beschleunigen, wobei sich ihr Impuls gegenseitig exakt aufhebt. Je näher man die Kugeln zusammen bringt, desto schneller beschleunigen sie - will man weniger stark beschleunigen, bringt man sie weiter auseinander. Will man bremsen, dreht man die Konfiguration (Freier Fall ist nicht möglich). Da sich der Impuls der beiden Kugeln stets aufhebt, merken die Passagiere nichts von der Beschleunigung: sie werden durch die Beschleunigung ihrer "Materiekugel" stets so stark zu Boden gedrückt, wie sie die Beschleunigung der "Negativ-Materiekugel" zur Decke drückt. Ein Raumschiff mit diametrischem Antrieb wäre der Traum aller weltraumbegeisterten: man könnte in kürzester Zeit auf gewaltige Geschwindigkeiten (beliebig nahe der Lichtgeschwindigkeit) beschleunigen. Reisen zwischen Sternen würden zu einer Sache von Tagen (aus der Raumschiffperspektive gesehen) werden. Aber eben... bis dahin ists noch ein sehr, sehr langer Weg.

Versteh ich nicht!
Die Impulse heben sich auf, weil das Vorzeichen der negativen Materie, nun ja, negativ ist, ja? Somit ist der Impuls im Gesamtsystem gleich null, auch wenn sich beide Massen in die selbe Richtung fliegen. Aber wenn ich das Teilsystem Raumschiff betrachte, habe ich doch sehr wohl einen Impulsanteil, also auch Kräfte, die auf die Manschaft wirken.
Und wie soll das mit der Beschleunigung funktionieren? Einfach nur in dem man die beiden Massen zusammenhält? Ich nehme mal an, positive und negative Masse stoßen sich ab?
Aus welcher Theorie stammt das mit der negativen Masse?

[infinitus]

Der "EM-Antrieb" verletzt die Impulserhaltung - und ist damit absoluter Quatsch. Das kann man sich auch einfach vor Augen führen: Der Zylinder hat vorne und hinten zwar eine verschieden grosse Fläche. Aber zieht man die "schrägen" Wände des Zylinders, die die grössere mit der kleineren Fläche verbinden, in die Impulsrechnung mit ein, ist offensichtlich, dass sich die Kraft in beide Richtungen exakt aufhebt.

Es gibt schon sinnvollere Ideen für reaktionslose Antriebe, die die Impulserhaltung nicht verletzen (erstaunlich - das gibt es...). Ein Beispiel wäre der "diametrische" Antrieb. Alles was man dafür braucht, ist die Klitzekleinigkeit von negativer Materie. Also NICHT Antimaterie, sondern Materie mit einer negativen Energiedichte (bringt man sie mit Materie zusammen, bleibt NICHTS übrig, keine Strahlung also). Diese Negative Materie ist keine Phantasie: die Casimir-Kraft ist ein Beispiel für das Wirken von Räumen mit negativen Energiedichten. Nach einer Interpretation könnte man je eine Kugel positive (= das Raumschiff) und negative Materie zusammenbringen: diese würden dann gemeinsam in eine Richtung beschleunigen, wobei sich ihr Impuls gegenseitig exakt aufhebt. Je näher man die Kugeln zusammen bringt, desto schneller beschleunigen sie - will man weniger stark beschleunigen, bringt man sie weiter auseinander. Will man bremsen, dreht man die Konfiguration (Freier Fall ist nicht möglich). Da sich der Impuls der beiden Kugeln stets aufhebt, merken die Passagiere nichts von der Beschleunigung: sie werden durch die Beschleunigung ihrer "Materiekugel" stets so stark zu Boden gedrückt, wie sie die Beschleunigung der "Negativ-Materiekugel" zur Decke drückt. Ein Raumschiff mit diametrischem Antrieb wäre der Traum aller weltraumbegeisterten: man könnte in kürzester Zeit auf gewaltige Geschwindigkeiten (beliebig nahe der Lichtgeschwindigkeit) beschleunigen. Reisen zwischen Sternen würden zu einer Sache von Tagen (aus der Raumschiffperspektive gesehen) werden. Aber eben... bis dahin ists noch ein sehr, sehr langer Weg.

Und wie sieht es da mit dem Energieerhaltungssatz aus? So wie ich das sehe wird da ja keiner Energie "verbraucht", wie erklärt man dann, dass die kinetische Energie aus dem Nichts ensteht?

Bezüglich EM-Antrieb: Würde es nicht auch reichen mit einem sehr starken Laser zu feuern um einen Rückstoß zu erzeugen? Ich weiß, sehr ineffizient, sollte aber funktionieren, oder?

@ Skymarshall: Ich versteh nicht so ganz wie das mit deinem Antrieb meinst. Versuchst du dadurch das bei Null bar gefroren und gasförmig quasi das selbe sind Energie zu gewinnen oder einfach dadurch, dass wie bei Flüssiggas auf der Erde Wasser oder ähnliche Flüssigkeiten sich stark ausbreiten, wenn der Druck weggenommen wird?

[Skymarshall]

Ich hatte mal in diesem Thread http://www.scifi-forum.de/off-topic/...gewinnung.htmlwas zurechtgesponnen.

Das man mit einem Druck-Gefälle eine Rückstoßprinzip herstellt. Aber war wohl nur ne fixe Idee.

[TheJoker]

eine ganz nette Übersicht mit Berechnungen zum Treibstoffbedarf und zu erreichender Geschwindigkeit gibts hier:

Erkenntnishorizont

[Bynaus]

Ein Phsysiker namens Roger Shawyer behauptet eine solche Maschine erfunden zu haben.

Der "EM-Antrieb" verletzt die Impulserhaltung - und ist damit absoluter Quatsch. Das kann man sich auch einfach vor Augen führen: Der Zylinder hat vorne und hinten zwar eine verschieden grosse Fläche. Aber zieht man die "schrägen" Wände des Zylinders, die die grössere mit der kleineren Fläche verbinden, in die Impulsrechnung mit ein, ist offensichtlich, dass sich die Kraft in beide Richtungen exakt aufhebt.

Es gibt schon sinnvollere Ideen für reaktionslose Antriebe, die die Impulserhaltung nicht verletzen (erstaunlich - das gibt es...). Ein Beispiel wäre der "diametrische" Antrieb. Alles was man dafür braucht, ist die Klitzekleinigkeit von negativer Materie. Also NICHT Antimaterie, sondern Materie mit einer negativen Energiedichte (bringt man sie mit Materie zusammen, bleibt NICHTS übrig, keine Strahlung also). Diese Negative Materie ist keine Phantasie: die Casimir-Kraft ist ein Beispiel für das Wirken von Räumen mit negativen Energiedichten. Nach einer Interpretation könnte man je eine Kugel positive (= das Raumschiff) und negative Materie zusammenbringen: diese würden dann gemeinsam in eine Richtung beschleunigen, wobei sich ihr Impuls gegenseitig exakt aufhebt. Je näher man die Kugeln zusammen bringt, desto schneller beschleunigen sie - will man weniger stark beschleunigen, bringt man sie weiter auseinander. Will man bremsen, dreht man die Konfiguration (Freier Fall ist nicht möglich). Da sich der Impuls der beiden Kugeln stets aufhebt, merken die Passagiere nichts von der Beschleunigung: sie werden durch die Beschleunigung ihrer "Materiekugel" stets so stark zu Boden gedrückt, wie sie die Beschleunigung der "Negativ-Materiekugel" zur Decke drückt. Ein Raumschiff mit diametrischem Antrieb wäre der Traum aller weltraumbegeisterten: man könnte in kürzester Zeit auf gewaltige Geschwindigkeiten (beliebig nahe der Lichtgeschwindigkeit) beschleunigen. Reisen zwischen Sternen würden zu einer Sache von Tagen (aus der Raumschiffperspektive gesehen) werden. Aber eben... bis dahin ists noch ein sehr, sehr langer Weg.

[HMS Fearless]

Wurde mal in nem SciFi Roman angewendet.
Gab da noch ne süsse Anektote dazu.

[infinitus]

Das verrückteste was ich gehört hab war der Versuch ein Raumschiff mit geziehlten Atomexplosionen zu bewegen Orion-Projekt - Wikipedia
hört sich ziemlich verrückt an, aber darüber wurde soweit ich weiß ernsthaft nachgedacht.

[HMS Fearless]

Für eine Lösung halte ich den Plasma-Antrieb.

Dabei wird ein Gas (Wasserstoff oder Stickstoff kämen mir da gerade in den Sinn) mit einem Lichtbogen zu Plasma erhitzt. Mit dem Lichtbogen erhällt man mehr Hitze als mit einer Chemischen Reaktion, somit eine grössere Ausdehnung des Gases und letztendlich mehr Schub pro verwendeter Einheit Reaktionsmasse.

Ich hab da mal etwas von einem System gehört das ohne Reaktionsmasse auskommen soll.
Werd mal danach googeln und gegebenen Falls hier ergänzen.

Edit:

Bingo! Ein Phsysiker namens Roger Shawyer behauptet eine solche Maschine erfunden zu haben.

Die Theorie: Wenn auf Elektromagnetische Wellen z.B. Licht auf ein Objekt treffen wirkt ein sogenannter Licht-, oder Strahlungsdruck auf dieses Objekt und erzeugt einen winzigen Schub (Auf dem Prinzip des Strahlungsdrucks basieren auch die sogenannten Solarsegel).
Wenn man Mikrowellen in einem gasgefüllten Behällter abstrahlt wirkt der Strahlungsdruck auf alle Wände des Behällters gleich. Damit heben sich die Kräfte gegenseitig auf. Shawyer behauptet nun das in einem Behällter mit der Form eines Abgeschnittenen Kegels der Strahlungsdruck am breiteren Ende grösser ist als am schmalen. Damit würde ein Schub in Richtung des breiteren Endes erzeugt, ohne das irgend eine Reaktionsmasse den Behällter verlässt.
Die Behauptung wurde bisher experimentell weder bewiesen noch widerlegt.

Artikel: EM-Antrieb auf Wikipedia (egl.)

[Floore]

Die Masse die an Antimaterie pro Jahr zum Beispiel am Cern hergestellt wird, ist winzig. Man stellt ja schließlich die Antiprotonen einzeln her, die Rate liegt bei etwa 100 Stück pro Sekunde, glaube ich.
Und zur Zeit nutzt man überwiegend Speicherringe um die Antimaterie aufzubewaren.
Mir ist unklar, wie man unter diesen Bedingungen Antriebsexperimente machen kann.

[Spocky]

Man kann Antiatome ebenfalls in einem Magnetfeld halten, nämlich dann, wenn man sie sehr stark abkühlt. Bei Materie hat man das bisher schon geschafft und da sich Antimaterie genauso verhält, dürfte das kein Problem sein.

Der Physiker Lawrence M. Krauss beschreibt dies in seinem Buch "Beyond Star Trek". Nachdem er in seinem ersten Buch "Die Physik von Star Trek" die Lagerung von Antideuterium auf der Enterprise noch als ineffizient kritisiert hatte nahm er das in der Fortsetzung wieder zurück, da man Antideuterium doch wesentlich effizienter lagern kann, als Antiprotonen

[Bynaus]

Die Antimaterieteilchen sind von sich aus stabil. Was wirklich viel Energie braucht, ist ihre Produktion (bei Positronen ist das - wie du schon geschrieben hast - weniger ein Problem) und vor allem ihre Lagerung. Denn wenn man Antimaterie speichern will, muss man sie vom Kontakt mit normaler Materie fernhalten. Arbeitet man mit geladener Antimaterie (also z.B. nur mit Positronen oder mit Anti-Protonen), dann kann man die Antimaterie mittels Magnetfeldern von der normalen Materie trennen und fernhalten. Bloss hat man ein Problem: wenn man nämlich sehr viele Teilchen gleicher Ladung zusammen einsperrt, so stossen sie sich gegenseitig ab - sehr viel Antimaterie kann man auf diese Weise nicht speichern. Zudem droht, je nach dem, wie viel Antimaterie man auf diese Weise speichert, die Katastrophe, wenn plötzlich die "Eindämmung" (das Magnetfeld) versagt. Das alles macht die Nutzung der Antimaterie kompliziert - auch wenn ich ihr langfristig grosse Chancen einräume.

Wie schon gesagt wurde, zur Zeit werden nur chemische und solarelektrische (=Ionen-) Antriebe genutzt. Als nächstes kommen wohl Sonnensegel verschiedenster Art dazu, also solche, die mit dem Lichtdruck arbeiten (Light Sail), und solche, die mit den geladenen Teilchen des Sonnenwinds arbeiten (Mag Sail, M2P2 ("Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion")). Beide liessen sich durch die Verwendung eines weltraumgestützten , starken Lasers (Light Beam oder Laser Beam) bzw. einer "Plasma-Kanone" (Mag Beam) verstärken. In diesem Bereich gibt es verschiedene Projekte, siehe z.B. die (im ersten Anlauf gescheiterte) Raumsonde "Cosmos-1" der Planetary Society.

Auch die nuklearen Antriebe (sowohl Spaltung als auch Fusion, hier ist auch die "Antimaterie-Katalysierte Fusion" (eine der effizientesten Freisetzungsmechanismen für Antimaterie-Energie) interessant) dürften eine grosse Zukunft haben, insbesondere für die bemannte, interplanetare Raumfahrt. Doch dies wird, denke ich, erst dann eine Rolle spielen, wenn wir in der Lage sind, im grossen Stil Rohstoffe im All abzubauen und zu verwerten. Also vielleicht so am Ende des 21. Jahrhunderts, falls wir bis dann als Zivilisation überleben...

Warp etc. sehe ich zur Zeit als viel zu hypothetisch an, um eine Aussage dazu machen zu können. Man bedenke hier, dass selbst die "energiesparendste" Variante immer noch ein Energieäquivalent von 3 Sonnenmassen benötigt, also die Energie, die z.B. die Kombination von 1.5 Sonnenmassen Materie und 1.5 Sonnenmassen Antimaterie freisetzen würden...

[Ivanhoe87]

Wo wollen die denn die Antimaterie herbekommen?

Es ist mittlerweile schon gelungen Antiteilchen in Teilchenbeschleunigern herzustellen. Das war zwar noch keine richtige Antimaterie, aber der Ansatz ist da, so kann man zum beispiel durch einfache Fusionsprozesse Positronen herstellen, die Antiteilchen zum Elektron. Aber die Zweifel ob sich Antimaterie tatsächlich einmal als Energiespeicher verwenden lässt sind berechtigt, denn es ist eine gehörige Menge Energie notwendig um die Antiteilchen stabil zu halten.