Antriebs-Techniken

[Liopleurodon]

Wenn jemand die Photonenrakete für unrealistisch hält:

Ich bezweifel gar nicht, dass das Prinzip funktioniert. Ich sage nur, der Antrieb hätte ein Problem mit der Effizienz, Überhitzung und Abstrahlung auch entgegen der Bewegungsrichtung, weswegen er für einen Interstellarantrieb wahrscheinlich nicht die beste Wahl wäre.

Wenn sich jemand für die zugehörige Mathematik interessiert, so würde ich sie bis zum Wochenende nachliefern.

Immer gerne.

[julian apostata]

Wenn jemand die Photonenrakete für unrealistisch hält: Dafür hab ich doch im letzten Plot eine Kurvenschar erzeugt, da kann sich jeder die Kurve aussuchen, die ihm gefällt, beziehungsweise selber im Plot erzeugen.

Bei v = 0.98c ist Gamma ca. 0.2. Das heisst, eine Reise über 50 Lichtjahre würde immer noch 10 Bordjahre dauern.

Natürlich sollte man nicht vergessen, dass die "perfekte Photonenrakete" heillos optimistisch gerechnet ist

15,2 Jahre würde ich sagen bei g=10m/s²

Siehe rote Kurve 3.8 Jahre*4: beschleunigen, abbremsen,beschleunigen,abbremsen.

0.95*(sqrt(1+x^2/0.95^2)-1) (mit Zeitdilatation)
0.95*(cosh(x/0.95)-1) (ohne Zeitdilatation aus Erdsicht)
Funktionsplotter, Funktionenplotter: Funktionsgraphen online berechnen!


y-Achse = strecke in Lichtjahren.

Wenn sich jemand für die zugehörige Mathematik interessiert, so würde ich sie bis zum Wochenende nachliefern.

[Liopleurodon]

Ich kann zwar von diesem Artikel nur die Zusammenfassung lesen, er ist jedoch sehr neu und diskutiert die Brauchbarkeit sowohl von Photonenraketen als auch eines Materie-Antimaterie-Annihilationsantriebs für relativistische Raketen. So wie ich das verstanden habe, favorisiert der Autor den Antimaterieantrieb:

Relativistic rocket: Dream and reality

Abstract
The dream of interstellar flights persists since the first pioneers in astronautics and has never died. Many concepts of thruster capable to propel a rocket to the stars have been proposed and the most suitable among them are thought to be photon propulsion and propulsion by the products of proton–antiproton annihilation in magnetic nozzle. This article addresses both concepts allowing for cross-section of annihilation among other issues in order to show their vulnerability and to indicate the problems. The concept of relativistic matter propulsion is substantiated and discussed. The latter is argued to be the most straightforward way to build-up a relativistic rocket firstly because it is based on the existing technology of ion generators and accelerators and secondly because it can be stepped up in efflux power starting from interplanetary spacecrafts powered by nuclear reactors to interstellar starships powered by annihilation reactors. The problems imposed by thermodynamics and heat disposal are accentuated.

[Feydaykin]

Hallo,
.
Wie realistisch ist der Bau einer Photonenrakete?
Wenn man dabei bedenkt, dass die bemannte Marsmission noch mit einem chemischen Antrieb geplant wird.

Die Photonenraketen steht mal ganz hinten an. Denn dafür braucht man in Grunde massig Mateire ANtimaterie die perfekt zerstrahlt. Problem ist man kann Gammastrahlen nicht lenken. Die Beschleunigung dürfte unter allen Elktrischen Antrieben liegen. Es ist eher ein Hypothetisches Konstrukt. Weit ab von der Technischen Realisiebarkeit.

Eigentlich wird es längst Zeit sich ernsthaft mit dem Schritt zu den Sternen zu befassen. Wir wissen nicht mal wieviel Zeit der Menschheit bleibt eine zweite Erde zu finden.

Ein Griff zu den STernen ist noch weit weg. Der Griff ins Sonnensystem ist viel Relevanter,

Da in den nächsten Jahren neue Teleskope im All und auf der Erde installiert werden, rechne ich noch zu meinen Lebzeiten mit einem oder mehreren erdähnlichen Planeten.

Es gibt schon erdähnliche Planeten. Der Begriff ist weit genug gefasst.

Überhaupt sollte dies das vorrangiste Ziel der Raumfahrt sein.
Deshalb brauchen wir auch neuere und vor allem effektivere Raumantriebe.
Bis zum Ende dieses Jahrhunderts sollte wenigstens die 0,10 C Marke geknackt werden. Wenn auch dies noch immer viel zu langsam ist.
Gruss,
Richard

Nein das Vorrangi Ziel der Raumfahrt wäre erstmal die Errichtung von Infrastruktur zur Nutzung der Recoucen des Sonnensytems. Im Überigen wenn man die Technik für Generationenschiffe hätte, erübrigt sich auch der Bedarf von Planeten.

[Bynaus]

Ich denke nicht, dass man sich grosse Hoffnungen machen sollte, dass die Entdeckung einer "zweiten Erde" uns vor den hausgemachten Problemen hier "erlösen" könnte, weil wir dann einfach weiterziehen... Aber das führt jetzt vom Thema weg.

Ich denke, effektive interstellare Expansion wird es nur mit künstlichen Wurmlöchern geben.

[Liopleurodon]

du meinst wegen der Reibung an interstellarem Gas und Staub o.ä.? Denn wenn man das vernachlässigt, kommt aus der relativistischen Raketengleichung bei einer Austrittsgeschwindigkeit von c und einen Massenverhältnis von 10:1 tatsächlich 0,98 c als Endgeschwindigkeit heraus.

Eine Photonenrakete wird bei hohen Leistungen sehr ineffizient, weil sich die Maschine stark aufheizt und (Wärme)Abstrahlung auch in ungünstige Richtungen abgibt und so Schubleistung einbüßt.

Bis zum Ende dieses Jahrhunderts sollte wenigstens die 0,10 C Marke geknackt werden.

So weit ich gelesen habe, könnte man mittels kernfusionsbasierten Antrieben wohl 0,2 c erreichen, wenn man die Technologie bis zum äußersten ausreizt. Leider existiert noch nicht einmal der Prototyp eines stabil laufenden Fusionsreaktors. Für ein Raumschiff bräuchte man allerdings ein auch über Jahre hinweg ununterbrochen zuverlässig arbeitendes Modell und dieses müsste man in ein ausreichend groß dimensioniertes Gefährt einbauen, um überhaupt 0,1 c erreichen zu können. Bis 2100 ist das wohl eher nicht zu schaffen.

[Comander1956]

Hallo,
selbst wenn die erzielbare Geschwindigkeit noch deutlich unter C liegt, wäre damit eine stellare Raumfahrt möglich.
Und wenn man bedenkt, das heute das schnellste von.Menschen geschaffene Objekt (Voyager Sonde) sich gerade mal mit lächerlichen 60.000 km/h bewegt.

Wie realistisch ist der Bau einer Photonenrakete?
Wenn man dabei bedenkt, dass die bemannte Marsmission noch mit einem chemischen Antrieb geplant wird.

Eigentlich wird es längst Zeit sich ernsthaft mit dem Schritt zu den Sternen zu befassen. Wir wissen nicht mal wieviel Zeit der Menschheit bleibt eine zweite Erde zu finden.

Da in den nächsten Jahren neue Teleskope im All und auf der Erde installiert werden, rechne ich noch zu meinen Lebzeiten mit einem oder mehreren erdähnlichen Planeten.

Überhaupt sollte dies das vorrangiste Ziel der Raumfahrt sein.
Deshalb brauchen wir auch neuere und vor allem effektivere Raumantriebe.

Bis zum Ende dieses Jahrhunderts sollte wenigstens die 0,10 C Marke geknackt werden. Wenn auch dies noch immer viel zu langsam ist.
Gruss,
Richard

[Bynaus]

@Agent Scullie: Du nimmst bei der perfekten Photonenrakete an, dass sich die Masse ohne Verluste in perfekt nach hinten abgestrahlte Photonen umwandeln lässt. Du wirst aber mit Sicherheit strahlungs- und materialbedingte Verluste haben.

[Agent Scullie]

Natürlich sollte man nicht vergessen, dass die "perfekte Photonenrakete" heillos optimistisch gerechnet ist (natürlich absichtlich, um den Bereich des physikalisch möglichen abzustecken). Eine "realistische Photonenrakete" würde wohl kaum so hohe Geschwindigkeiten erreichen.

du meinst wegen der Reibung an interstellarem Gas und Staub o.ä.? Denn wenn man das vernachlässigt, kommt aus der relativistischen Raketengleichung bei einer Austrittsgeschwindigkeit von c und einen Massenverhältnis von 10:1 tatsächlich 0,98 c als Endgeschwindigkeit heraus.

[Bynaus]

Bei v = 0.98c ist Gamma ca. 0.2. Das heisst, eine Reise über 50 Lichtjahre würde immer noch 10 Bordjahre dauern.

Natürlich sollte man nicht vergessen, dass die "perfekte Photonenrakete" heillos optimistisch gerechnet ist (natürlich absichtlich, um den Bereich des physikalisch möglichen abzustecken). Eine "realistische Photonenrakete" würde wohl kaum so hohe Geschwindigkeiten erreichen.

[Hades]

Und bei so hohen Geschwindigkeiten, die du einen Photonenraumschiff zubilligst, kommt das Problem der Zeitdilation ordentlich zum tragen. Einerseits verkürtzt sie die Reise für die Besatzung erheblich. Andererseits werden die Astronauten bei ihrer Rückkehr ihre Angehörigen nur noch auf dem Friedhof antreffen. Sowie die eigenen Kinder dann im Altersheim.
Gruss,
Richard

Ohne die Dilatation/dilatistischen Geschwindigkeiten würde die Astronauten von einem 50LJ weit entfernten Stern kaum lebend zurück kehren.

[Comander1956]

julian apostata schrieb:

Man sieht also. Bei der perfekten Photonenrakete (Startmasse/Leermasse=10) werden 98% Lichtgeschwindigkeit erreicht.

98% von C, das ist ganz schön heftig. Denn ich gehe mal davon aus, das man nur bemannte Sternenmissionen zu erdähnlichen Planeten in der habitalen Zone senden wird. Weiter würde ich für einen Planeten der M Klasse (wie es immer so schön bei Star Trek heist) einen Radius von maximal ca. 50 Lichtjahren setzen. Was darüber hinaus geht, wäre sinnvoll nur noch mittels Warpantrieb oder einem Wurmloch erreichbar.

Und bei so hohen Geschwindigkeiten, die du einen Photonenraumschiff zubilligst, kommt das Problem der Zeitdilation ordentlich zum tragen. Einerseits verkürtzt sie die Reise für die Besatzung erheblich. Andererseits werden die Astronauten bei ihrer Rückkehr ihre Angehörigen nur noch auf dem Friedhof antreffen. Sowie die eigenen Kinder dann im Altersheim.
Gruss,
Richard

[julian apostata]

Ich habe auch eine Idde. Einen Preis von z.B. 100 Milliarden US Dollar auszuschreiben, für Denjenigen oder die Firma , die es schafft ein funktionierendes Modell für einen relativistischen Antrieb, bis Ende dieses Jahrhundersts zu entwickeln.

Zumindest die mathematische Seite ist hier wieder unverschämt einfach.

Diskussion:Raketengrundgleichung ? Wikipedia

Im folgenden Plot steht der Parameter a für die Geschwindigkeit des Treibstoffs.

Also einfach bei der Kurvenschar 0.1 bis 1 eingeben (Schrittweite 0.1)

Man sieht also. Bei der perfekten Photonenrakete (Startmasse/Leermasse=10) werden 98% Lichtgeschwindigkeit erreicht.

tanh(a*ln(x))
Funktionsplotter, Funktionenplotter: Funktionsgraphen online berechnen!

[Agent Scullie]

Wenn das stimmt macht dies den Warpantrieb noch Unmöglicher, als er es schon ist. Denn Nichts ausser dem Licht kann sich mit C oder gar darüber bewegen. Es gibt zwar ein Experiment eines Schweizer Physikers, der Elektronen über die Donau hinweg getunnelt haben will. Die sich dann angeblich mit Überlichtgeschwindigkeit bwegt haben sollen.

Radio Eriwan würde jetzt antworten: Im Prinzip ja. Aber es war kein Schweizer, sondern ein Österreicher (Prof. Anton Zeilinger von der Uni Wien). Und es waren keine Elektronen, sondern Photonen. Und sie wurden nicht getunnelt, sondern "gebeamt". Genauer gesagt quanten-teleportiert: da war ein Photon auf der einen Seite der Donau und eines auf der anderen Seite, und die Eigenschaften des einen wurden auf das andere Photon übertragen.

Bei Zeilingers Experiment hast du drei Photonen: Photon 1 und 2 am linken Donauufer, Photon 3 am rechten. Photon 2 und 3 befinden sich in einem verschränkten Zustand. Jetzt misst Herr Zeilinger an Photon 1 und 2, ob die beiden sich in einem verschränkten Zustand befinden. Wenn die Messung ergibt, dass sie es tun, dann werden die drei Photonen dadurch in einen Zustand überführt, bei dem Photon 1 und 2 verschränkt sind, Photon 2 und 3 jedoch nicht mehr, d.h. die vorherige Verschränkung von Photon 2 und 3 wird zerstört. Und es kommt außerdem heraus, dass Photon 3 nun alle Eigenschaften hat, die Photon 1 zuvor hatte. Zeilinger beschreibt das nun so, dass Photon 1 auf Photon 3 "gebeamt" worden sei.

Ob dabei eine überlichtschnelle Informationsübertragung von Photon 1 zu Photon 3 stattfindet, ist umstritten. Eine entsprechende Argumentation findest du z.B. hier:

Bezug zum EPR-Paradoxon und Interpretation

"Alice" bezeichnet da den Beobachter am linken Donauufer, bei Photon 1 und 2, "Bob" den am rechten Donauuffer, bei Photon 3. Das Argument dafür, dass keine überlichtschnelle Informationsübertragung vorliegt, gründet sich im wesentlichen auf zwei Aspekte:

1. Photon 2 und 3 wurden vorher an einem gemeinsamen Ort (z.B. unter der Donau) miteinander verschränkt und bewegten sich danach erst mit Lichtgeschwindigkeit an die beiden Donauufer. Jede durch die Verschränkung bedingte Korrelation beider Photonen stand zum Zeitpunkt der Aussendung beider Photonen schon fest.
2. Durch bloße Messung der Eigenschaften von Photon 3 am rechten Donauufer (bei "Bob") kann man nicht wissen, ob es sich um die Eigenschaften von Photon 1 handelt. Denn durch diese Messung weiß man nicht, ob die Messung am linken Donauufer (bei "Alice"), ob Photon 1 und 2 verschränkt sind, zu einem positiven Ergebnis führte, und nur dann trägt Photon 3 die Eigenschaften von Photon 1. Wollte man das Experiment also zur Informationsübertragung von Photon 1 auf Photon 3 nutzen, müsste man erst einmal überprüfen, ob tatsächlich die Information von Photon 1 auf Photon 3 übertragen wurde - und das kann man nur, wenn man auf konventionellem, maximal lichtschnellem Weg die Zusatzinformation überträgt, ob die Messung am linken Donauufer, ob Photon 1 und 2 verschränkt sind, ein positives Ergebnis brachte.

Aber ich glaube das Experiment konnte niemals verifiziert werden.

oh doch, das konnte es. Es ist halt nur nicht zur überlichtschnellen Informationsübertragung nutzbar.

Aber vielleicht gibt es in der Zukunft doch ein Schlupfloch für den Warpantrieb. Muss er denn zwingend nach den Formeln von Alcubierre funktionieren.

ein solches Schlupfloch könnte z.B. eine neue Physik sein, die andere Gleichungen als die ART liefert, bzw. eine Verallgemeinerung der ART-Gleichungen.

Aber das wird wohl vermutlich keiner hier im Forum noch erleben.

oh, ein Beispiel für eine solche neue Physik kannst du ganz einfach erleben, indem du den in diesem Posting angehängten Artikel liest:

http://www.scifi-forum.de/science-fiction/scifi-allgemein/46155-sammel-thread-f-r-ftl-antriebe-verschiedenen-scifi-universen-8.html#post2055785

[Comander1956]

Hallo julian apostata,

habe mir deine eigene Idee eines Antriebs mittels Jupitermagnetfeld mal angeschaut. Wenn ich richtig gerechnet habe komme ich da auf eine Geschwindigkeit von 114.750km/h. Für einen Sternenflug leider nicht sehr berauschend und auch nur fast doppelt so schnell wie zur Zeit die beiden Voyager Sonden. Wobei die eine sich jetzt wohl auf die Oortsche Wolke zubewegt. Erst wenn sie diese durchflogen hat, befindet sie sich wirklich im interstellaren Raum. Aber das werde ich wohl nicht mehr erleben.

Michio Kaku ist mir ein Begriff. Habe bisher schon 2 Bücher von ihm gelesen. Hier im Forum scheint er ziemlich umstritten zu sein, obwohl er kein Fantast, sondern ein Physiker ist.


Wenn du wirklich mit ihm in Kontakt treten wolltest, könntest du es über seinen Verlag in den USA versuchen.

Was den Proffesor Häuser betrifft, seine Idee des Magnetfeldantriebs stammt vermutlich aus dem Jahr 2006. Da wir nun schon das Jahr 2014 schreiben, gehe ich davon aus das er gescheitert ist.

Ich habe auch eine Idde. Einen Preis von z.B. 100 Milliarden US Dollar auszuschreiben, für Denjenigen oder die Firma , die es schafft ein funktionierendes Modell für einen relativistischen Antrieb, bis Ende dieses Jahrhundersts zu entwickeln.

Gezahlt werden könnte der Preis, von einem Zusammenschluss der raumfahrenden Nationen.

Ziemlich verrückte Idee. Aber es gibt ja auch schon einen Preis für ein Modell eines möglichen Weltraumaufzugs. Also warum dann nicht mal etwas wirklich Grosses in Betracht ziehen.

Letztendlich könnte so ein Antrieb das Überleben der Menschheit sichern. Der Name dieses möglichen Antriebs dürfte wohl heute schon feststehen. Und vermutlich auch der Name des ersten Raumschiffs, welches dann vielleicht zu den Sternen aufbrechen wird.

Andererseits befürchte ich, das die Raumfahrt aufgrund ihrer immensen Kosten weiter vor sich hindümpelt. Und selbst zu Beginn des 22. Jahrhunderts die Menschen noch in diesem Sonnensystem gefangen sind. Bis vielleicht auf ein paar Sonden, die zu den nächsgelegenen Sternen gesendet werden.
Gruss,
Richard