Antriebs-Techniken

[julian apostata]

man könnte statt eines Asteroiden auch eine manövierbare Raumstation nehmen,

Genau, und zwar eine “Weltraumspinne” auf einer geostationären Umlaufbahn. Wenn die einen Faden nach unten lässt, muss sie als Ausgleich einen Faden nach oben spinnen, wenn sie in dieser Umlaufbahn bleiben will.



Dazu hab ich eine Grafik erstellt und hier hoch geladen. Und prompt hat mir auch Karl Bednarik, der Ersteller des Artikels meine Berechnungen bestätigt.

Diskussion:Weltraumlift ? Wikipedia



Und jetzt nehmen wir mal an, der gesponnene Faden hat die Erdoberfläche erreicht. Jetzt will man Gondeln bis zu 1 Million Kilo Masse daran hoch fahren lassen, das wären auf der Erdoberfläche ca. 10 Millionen Newton Gewicht.

Dann muss man da oben schon mindestens so ca. 15 Millionen Kilo Masse als Gegengewicht platzieren, das wären bei 0,77m/s² so ca. 11,5 Millionen Newton als Gegenkraft.

Das ist zwar recht viel, aber gleich einen ganzen Asteroiden herbeizuschaffen, das erscheint mir doch gewaltig übertrieben!

Und überhaupt, man kann ja auch nur einfach ein paar 100 Kilometer weiter nach oben spinnen und das Seil ist ordentlich gestrafft.

[kosmoaffe]

man könnte statt eines Asteroiden auch eine manövierbare Raumstation nehmen,diese muss ja nicht bemannt sein,sondern könnte vollautonom funktionieren und ggf.notwenige Kurskorrekturen vornehmen.Dann hätte man nicht die gefahr eines unkontriollierten absturzes oder unplanmässiger Bahnänderungen,wie es bei einem Asteroiden der fall sein könnte.

[julian apostata]

Okay, folgende Formel hab ich auf Wikipedia selbstständig abgeleitet und die daraus folgenden Werte stimmen haargenau mit den Zahlenangaben im Artikel überein.

Wenn man für r0 ca. 6700 km wähl und für r1 ca 150 000 km, dann kommt für F=0 raus und ein Asteroid ist da so überflüssig wie ein Kropf!

(A=Seilquerschnitt, d=Dichte des Seils, u=Erdmasse*Gravitationskonstante, w=Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation)



Und gerne erklär ich auch noch mal, was man tun müsste um einen Asteroiden (völlig überflüssigerweise) zur Erdbahn herunter stürzen zu lassen.

Zweites Keplersches Gesetz

Bei diesem sehr schönen Applet kann man sich ja beliebige Planetenbahnen selber basteln und es reichen 2 einfache Zahlenangaben.




Erst mal simulier ich eine Kreisbahn eines Ateroiden.

a=2,5 e=0

Man sieht, das ergibt eine Kreisbahn mit konstanten 18,9 km/s

Und jetzt gebe ich ein:

a=(2,5+1)/2=1,75 e=(2,5-1)/(2,5+1)~0,429

Und jetzt sieht man, beim bahnfernsten Punkt müsste man ihn auf 14,2 km/s runter bremsen, also 4,7 km/s wegnehmen!

Welch gigantischer Aufwand!

Und was dabei schief gehen kann, wenn sich ein Asteroid Richtung Erde bewegt, davon will ich gar nicht erst anfangen!

[Marschall Q]

Naja, wie schon gesagt hab ich im Buch noch keine Lösung für das von euch aufgeworfene Problem mit dem Ateroiden.
Ich habe lediglich alle bis Seite 225 (wo ich grad bin) gefundenen Details zum Weltraumfahrstuhl gesammelt, und bin sicher keine übersehen zu haben.
Und wie ebenfalls schon gesagt, halte ich Schätzing für einen gewissenhaften Rechercheuer, der viele Experten und Wissenschaftler in der Danksagung seines Romanes aufführt; und darin ist sicher auch ein Experte für Weltraumfahrstühle .

Ich habs gerade hinten im Buch nachgeschlagen: Die Experten, die er für die Wissenschaftlichen Details in Bezug auf Raumfahrt und Physik interviewt hat sind Männer und Frauen von der ESA, Teilnehmer der russichen MIR-Mission, des DLR, einige Astronauten, darunter Thomas Reiter; und auch der TV-Moderator und Physiker Ranga Yogeshwar. Also keine Laien auf dem Gebiet, zu dem der Fahrstuhl zählt.

[julian apostata]

Ich habe es im Roman noch einmal nachgelesen: Der Asteroid ist in 143.000 km Höhe (von der Plattform auf der Erde aus) angebracht.

Okay, hier muss ich doch noch ein klein wenig Physik einbringen. Wir stehen also am Äquator und haben ein Gewicht. Dieses Gewicht setzt sich aus 2 widersprüchlichen Faktoren zusammen.

1. Die Schwerkraft, sie zieht uns nach unten
2. Die Zentrifugalkraft, verursacht durch die Erdrotation, sie zieht uns nach oben.

Nahe der Erdoberfläche kann man natürlich (2) gegenüber (1) vernachlässigen.

Das ändert sich allerdings mit zunehmender Höhe.

Diskussion:Weltraumlift ? Wikipedia



Und jetzt errichten wir ausgehend von der Erdoberfläche eine Säule. Diese hat zunächst einmal ein nach unten gerichtetes Gewicht (Gravitation).

Die blaue Linie (Fliehkraft) ist erst mal vernachlässigbar, aber je weiter wir uns von der Erde entfernen, desto größer wird das “negative Gewicht”

Und wenn nun die Säule 144 000 Kilometer hoch ist, so ist das “negative Gewicht” genauso groß wie das “positive Gewicht“, der ganze Aufzug also insgesamt schwerelos.

Würde man an dessen Ende jetzt noch einen Asteroiden befestigen, dann würde dieser mit seiner Fliehkraft die ganze Anlage wieder weit ins All hinaus befördern.

Also, so wie es ausschaut, hat Frank Schätzing die Sache völlig unnötig verkompliziert. Es reicht im Prinzip nur ein 144 000 km langes Seil, dessen Schwerpunkt sich im geostationären Punkt befindet…

…denn die 108 000 Kilometer nach aussen entwickeln genauso viel negative Schwerkraft, wie die 36 000 Kilometer nach unten an positiver Schwerkraft entwickeln.

[Thomas W. Riker]

Du hast in #230 leider "verschlimmbessert"
Du hast da "etwas mehr als hundert km" statt "etwas mehr als hunderttausend km" editiert!

^^
Bitte, gerne geschehen, Marschall Q!

Bei einem Meter Breite werden das einige (zehn-)tausend dünne Röhrchen sein, jedes knapp 150.000km lang. Die Station auf ihrer geostationären Position zu halten, dürfte nicht so sehr das Problem sein. Die Astra-Sateliten bleiben ja auch über Jahre in einem kleinen "Fenster".
Eine SciFi-Lösung wird sich da schon finden. Mehr Kopfschmerzen macht mir eher der Asteroid.

[Marschall Q]

Habs im ersten Beitrag (mal wieder...) korrigiert: Der Asteroid ist 143.000 km über der Erde befestigt, Also 107.000 km hinter der Station, die 36.000 km über der Erde schwebt.
Und wie schon gefragt: kann man so lange Bänder herstellen?; und wie?
Ob der Weltraumfahrstuhl auch bis zum Asteroiden fahren kann, weiss ich auch (noch) nicht.

Hab gerdae auch noch nachgelesen (auf Seite 116 der Taschenbuchausgabe, wenn ihr die habt), dass die Bänder/Seile eine Zugfestigkeit von 65 Gigapascal haben, was wohl sehr viel ist. Sie sind beschichtet um sie "gegen Meteoriten, Weltraumschrott, Eigenschwingungen und die zersetzende Wirkung atomaren Sauerstoffs zu sichern."

Die Erklärung des Weltraumfahrstuhl befindet sich im Buch von Seite 112-117, in meiner Ausgabe.

EDIT: Und schon wieder hatte ich es falsch! Bin heute wohl etwas nachlässig...
Daher danke TWR

[Thomas W. Riker]

Noch mal eine Nachfrage, da in Deinen Beiträgen unterschiedlich formuliert:
Ist der Asteroid 143.000 km über der Erde oder 143.000 km über der Station? In letzterem Fall wäre die 2. kosmische Geschwindigkeit mit fast 13,5 km/s deutlich überschritten.

[Marschall Q]

Ich weiss ja (noch) nicht wie die dass gelösst haben in Limit, bin wie gesagt erst bei Seite 220 (das Buch hat knapp 1300 Seiten).
Aber bis jetzt hatte ich den Eindruck (wie schon bei "Der Schwarm"), dass Schäzing die wissenschaftlichen Details in seinen Büchern sehr gewissenhaft und korrekt recherchiert und beschreibt; zB erwähnt er in seinen Danksagungen immer sehr viele Wissenschaftler.

[Thomas W. Riker]

Ich habe es im Roman noch einmal nachgelesen: Der Asteroid ist in 143.000 km Höhe (von der Plattform auf der Erde aus) angebracht.
Wie schnell man solche Detail vergessen kann...
Da hat man das Problem: Wie in aller Welt will man ein 143.000 km langes Band aus Kohlenstoffnanoröhrschen von der Dicke eines menschlichen Haares produzieren? Und wie es von der Erde zur Station verlegen?
Vermutluch wurde das Band (oder eher die beiden Bänder) im All gefertig. Von der Frage, woher das ganze Material kommen soll, ganz zu schweigen.

Ich sehe da ein anderes Problem:
Der Asteroid ist bis auf 0,35 Km/s an der ->zweiten kosmischen Geschwindigkeit <- von 11,2 km/s heran. Bei 150.000 km Abstand von der Erde wäre er schon über dieser Geschwindigkeit! Ich schätze, wenn Erde, Mond und Asteroid in einer Linie sind, wird der Asteroid vom Mond über die irdische Fluchtgeschwindigkeit beschleunigt -> und Tschüß!
Die ISS fliegt übrigens fast mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit von 7,9 km/s um die Erde.

[Marschall Q]

Ich habe es im Roman noch einmal nachgelesen: Der Asteroid ist in 143.000 km Höhe (von der Plattform auf der Erde aus) angebracht.
Wie schnell man solche Detail vergessen kann...
Da hat man das Problem: Wie in aller Welt will man ein 143.000 km langes Band aus Kohlenstoffnanoröhrschen von der Dicke eines menschlichen Haares produzieren? Und wie es von der Erde zur Station verlegen?
Vermutluch wurde das Band (oder eher die beiden Bänder) im All gefertig. Von der Frage, woher das ganze Material kommen soll, ganz zu schweigen.

[julian apostata]

Hier gibts nochmal eine Auflistung möglicher und bereits realisierter Antriebsmethoden

Antriebsmethoden für die Raumfahrt ? Wikipedia

Etwas unpraktisch finde ich, dass man dort den spezifischen Impuls in Sekunden angibt!

Wenn es beispielsweise heißt, eine Feststoffrakete habe einen spezifischen Impuls von 265 s, so multipliziert man diesen Wert am besten mit 9,81m/s² und wir haben eine Ausströmgeschwindigkeit von 2600m/s.

Und dass man Schubstärken angibt, ohne eine Aussage über die Grösse des Triebwerkes zu machen, find ich auch nicht so sinnvoll.

Beispiel: Ein Triebwerk liefert 1000 Newton Schub. Was soll man mit dieser Angabe anfangen? Hat das Triebwerk nur 1 Kilo Masse, dann ist es bestens zum Abheben geeignet.

Hat es aber 1 000 Kilo Masse, so ist es auf der Erde völlig unbrauchbar.

Na, vielleicht sollte ich das mal auf deren Diskussionsseite einbringen.

Die Bänder sind in 36.000 km Höhe mit einer hypermodernen Raumstation verbunden. Einige km hinter der Station sin die Bänder in einem Kleinem Asteroiden verankert, der als Gegengewicht dient.

Nur einige Kilometer hinter der Station ist aber aus 2 Gründen auch nicht so sinnvoll.



Zum Einen kann man ja gar nicht bis zum Fluchtpunkt hochfahren, wenn man die Erde verlassen will.

Und dann entwickelt die Gegenmasse knapp hinter dem geostationären Punkt kaum ein Gewicht, so dass ein einzelner Asteroid kaum in der Lage ist, das Seilgewicht zu halten.

Nein, am besten verlängert man das Seil noch um 100 000 Kilometer von der Erde weg, so kann man die Gegenmasse noch am geringsten halten.

Hier hab ich es etwas genauer beschrieben.

"Wemm gehört der Mond?" | Seite 7 | Myspace-Forum

[Marschall Q]

Sorry! Ich hab es gerade schnell nachgelesen in Limit: Es sind nicht 36 km, sondern 36.000 km! (Das man ein so langes Seil/Band herstellen könnte...)
Ich werde es in meinem vorherigen Beitrag ändern.

[Thomas W. Riker]

@ Marschall Q
36km: Das wäre, da <100km, per Definition keine Raumstation. Die ISS ist ca 350km hoch, geostationäre Sateliten 36.000km (Astra-System).

[kosmoaffe]

ja,ich hab Limit auch gelesen.Die Sache mit dem Lift ist eine feine Nummer,wäre beim Helium 3 Abbau die kostengünstigste transportalternative zur Erde.Das problem heute ist,dass wir (noch) kein material haben das den belastungen standhält die ein so langes kabel haben würde.Es gibt bereits versuche mit Kohlenstoffnanoröhrchen,aber nicht in der länge und dicke wie sie erforderlich sind.