Antriebs-Techniken

[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.

[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.

[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.

[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]

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.

[Hades]

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.

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

Naja, ich könnte mir vorstellen vernünftige interstellare Antriebe benötigen effizente Energiequellen und wenn man die hat kann man schon manche Probleme auf der Erde beheben. Daher denke ich auch, erstmal auf der Erde die Verschmutzung und Erwärmung stoppen, dann Infrastruktur ins All um möglichst viel Rohstoffe dort abzubauen und gleich weiter zu verwerten, denn der Transfer Oberfläche-Orbit wird noch lange ein großeses Problem sein. Je weniger man hoch schießen muss, desto besser und größer die Strukturen im All.

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.

Bedarf ist immer so relativ. ^^ Ich glaube nicht das so schnell sich bei Raumfahrenden Menschen das Bedürfnisse aufkommt für immer eine künstliche Struktur im All einer Planetenoberfläche vorzuziehen.

[Feydaykin]

Nun ich weiß ja nicht welches Konzept oder Energieträger bei der die Photonenrakete keine Antimaterie benötigen würde

Vor der Photonenraketen halte ich den Bussrard Ramjet oder eine Abwandlung davon noch für leichter durchführbar.

- - - Aktualisiert - - -

QUOTE=Hades;2905783]Naja, ich könnte mir vorstellen vernünftige interstellare Antriebe benötigen effizente Energiequellen und wenn man die hat kann man schon manche Probleme auf der Erde beheben. .[/QUOTE]


Es gibt Effiziente Energiequellen auf der Erde. Solar und andere Alternativen sind eigentlich unschlagbar in den Relevanten Punkten.

Daher denke ich auch, erstmal auf der Erde die Verschmutzung und Erwärmung stoppen, dann Infrastruktur ins All um möglichst viel Rohstoffe dort abzubauen und gleich weiter zu verwerten, denn der Transfer Oberfläche-Orbit wird noch lange ein großeses Problem sein. Je weniger man hoch schießen muss, desto besser und größer die Strukturen im All

.

Schritt 1 im Aufbau von Infrastruktur ist unter anderem eine Infrastruktur zum Raketenlosen Transport in den Orbit.

Bedarf ist immer so relativ. ^^ Ich glaube nicht das so schnell sich bei Raumfahrenden Menschen das Bedürfnisse aufkommt für immer eine künstliche Struktur im All einer Planetenoberfläche vorzuziehen

Nun in 99% aller Fälle dürfte ein Habitat sich leichter schneller und mit höhere Lebenqualität gestalten lassen, vom Aufwand nennenswerte Anzahl von Menschen in benachbarte Sternensysteme zu schicken.

[Hades]

Es gibt Effiziente Energiequellen auf der Erde. Solar und andere Alternativen sind eigentlich unschlagbar in den Relevanten Punkten.

Wenn man für Auto und Haus noch ein paar Speicherquellen ausbaut gut, wie ersetzt du Schiffs- und Flugverkehr? Und in Orbit kommst du damit auch net.

Schritt 1 im Aufbau von Infrastruktur ist unter anderem eine Infrastruktur zum Raketenlosen Transport in den Orbit.

Nun in 99% aller Fälle dürfte ein Habitat sich leichter schneller und mit höhere Lebenqualität gestalten lassen, vom Aufwand nennenswerte Anzahl von Menschen in benachbarte Sternensysteme zu schicken.

Ich denke mir bevor man Habitate baut hat man eher die Erde im Griff. ^^

[Enas Yorl]

Wenn man für Auto und Haus noch ein paar Speicherquellen ausbaut gut, wie ersetzt du Schiffs- und Flugverkehr? Und in Orbit kommst du damit auch net.

Mit Methan schon, Wasserstoff und Methan sind als Speichermedien für erneuerbare Energien längst in Arbeit. Das irdische Energieproblem ist allerdings nicht von den grundsätzlichen Möglichkeiten, sondern den politischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Umständen verschuldet. Dieses löst mitunter nicht einmal die Verfügbarkeit einer sauberen und effizienten Energiequelle.

[Feydaykin]

Wenn man für Auto und Haus noch ein paar Speicherquellen ausbaut gut, wie ersetzt du Schiffs- und Flugverkehr? Und in Orbit kommst du damit auch net.

Klar komme ich damit in den Orbit. RAketenlose Antriebsysteme.

Und Flugzeug und Schifff liesen sich auch Alternativ betreiben. Du redest ja von Energiequelle, nicht von Energieträger.

- - - Aktualisiert - - -

Ich denke mir bevor man Habitate baut hat man eher die Erde im Griff. ^^

DAs Sowiso, aber dafür brauchen wir auch keine Interstellare Raumfahrt oder? Es ging ja um Kolonisierung außerhalb der Erde.

[Bynaus]

Bei der tatsächlichen Effizienz der Photonenrakete (oder natürlich auch jeder anderen Antriebstechnik) kommt es immer auf die Umsetzung an: Nur weil wir z.B. heute keine Möglichkeit kennen, um Gammastrahlen zu reflektieren, muss das nicht immer so bleiben. Aus heutiger Sicht lässt sich kaum beurteilen, welches Konzept sich langfristig am ehesten durchsetzen wird. Ja, wir könnten heute elektrische Antriebe bauen, aber keine Photonenraketen - aber das muss nicht für immer so bleiben.

Unbestritten muss jedoch sein, dass die Photonenrakete grundsätzlich die höchste (theoretische) Effizienz hat: sie maximiert alles, was die Raketengleichung hergibt. Die Energiedichte pro Treibstoffeinheit ist maximal, ebenso die Ausstossgeschwindigkeit. Besser gehts nicht. Wenn man nur einen vernünftigen Anteil dieses Potentials realisieren kann, ist es gut möglich, dass man damit besser fährt als z.B. mit elektrischen Antrieben.

@julian:

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

Ja natürlich. Ich habe ja auch ohne Beschleunigen einfach r/v überschlagen.

Es gibt Effiziente Energiequellen auf der Erde. Solar und andere Alternativen sind eigentlich unschlagbar in den Relevanten Punkten.

Naja, ausser in Kosten und Verlässlichkeit. Das ist schon ziemlich relevant - und auch der Grund, warum sie sich bisher nicht global durchgesetzt haben.

Ohne nukleare Technologien läuft nichts mit der interstellaren Raumfahrt. Nur nukleare Energieträger haben die nötige Energiedichte. Insofern könnte man sagen, dass wer zu den Sternen fliegen will, auch fordern müsste, die Nuklearenergie zu fördern und (vor allem!) weiter zu entwickeln.

[Hades]

Das irdische Energieproblem ist allerdings nicht von den grundsätzlichen Möglichkeiten, sondern den politischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Umständen verschuldet. Dieses löst mitunter nicht einmal die Verfügbarkeit einer sauberen und effizienten Energiequelle.

Oh ja da hast du recht.

Du redest ja von Energiequelle, nicht von Energieträger.

Stimmt, irdische Fortbewegungsmittel brauchen keine eigene Quelle. Ich sollte unausgeschlafen das Posten hier lassen. ^^'

DAs Sowiso, aber dafür brauchen wir auch keine Interstellare Raumfahrt oder? Es ging ja um Kolonisierung außerhalb der Erde.

Stimmt, ich sollte gewisse Bedingungen auf der Erde Voraussetzen wenn man sich ins Sonnensystem/den interstellaren Raum vorwagen möchte.

[Feydaykin]

Bei der tatsächlichen Effizienz der Photonenrakete (oder natürlich auch jeder anderen Antriebstechnik) kommt es immer auf die Umsetzung an: Nur weil wir z.B. heute keine Möglichkeit kennen, um Gammastrahlen zu reflektieren, muss das nicht immer so bleiben. Aus heutiger Sicht lässt sich kaum beurteilen, welches Konzept sich langfristig am ehesten durchsetzen wird. Ja, wir könnten heute elektrische Antriebe bauen, aber keine Photonenraketen - aber das muss nicht für immer so bleiben..

immer ist so eine Aussage. Aber Gammastrahlen zu Reflektieren könnte auch so ziemlich zumindest praktisch unmöglich bleiben.

Unbestritten muss jedoch sein, dass die Photonenrakete grundsätzlich die höchste (theoretische) Effizienz hat: sie maximiert alles, was die Raketengleichung hergibt. Die Energiedichte pro Treibstoffeinheit ist maximal, ebenso die Ausstossgeschwindigkeit. Besser gehts nicht

Ja auf dem Papier schon.

Wenn man nur einen vernünftigen Anteil dieses Potentials realisieren kann, ist es gut möglich, dass man damit besser fährt als z.B. mit elektrischen Antrieben.

. @julian:

Naja, da liegt gewaltig was dazwischen. Zumal selbst die beste Photonenrakete in der Beschleunigung weit hinter den besten Elektrischen Triebwerken liegen wird.

Naja, ausser in Kosten und Verlässlichkeit. Das ist schon ziemlich relevant - und auch der Grund, warum sie sich bisher nicht global durchgesetzt haben.

Bitte was liegt denn bei einer Vollkostenrechnung und Verlässlichkeit höher? Klar ein Windrad dreht sich nicht, aber man muss dann auch eher ein System sehen. Ein Kohlekraftwerk oder gar Atomkraftwerk ist alles andere als Kosteneffizient und Zuverlässig.

Ohne nukleare Technologien läuft nichts mit der interstellaren Raumfahrt. Nur nukleare Energieträger haben die nötige Energiedichte.

Ja, aber das gillt nicht für die Erde. Im Weltraum hat man auch weniger Umweltrisiken. Und bis zur Marsbahn ist Solarenergie ebenfalls Effizient.

- - - Aktualisiert - - -


eine im Vergleich zur Photonenrakete näherliegendes Technik, die nu 1,7C ausströmgeschwindigkeit hat.

http://nextbigfuture.com/2012/04/fission-fragment-rocket-engine-thrust.html

[xanrof]

Ein (...) Atomkraftwerk ist alles andere als Kosteneffizient und Zuverlässig.

Ein Atomkraftwerk ist keine komplexe Maschine, die Wärmeerzeugung basiert auf einem relativ einfachen -und einfach zu steuernden- Vorgang. Wenn Probleme gibt, dann passiert das in den allermeisten Fällen nur in der Peripherie (Wasserkühlung, Stromerzeugung).

eine im Vergleich zur Photonenrakete näherliegendes Technik, die nu 1,7C ausströmgeschwindigkeit hat.

1.7 Prozent von C

[Bynaus]

Zumal selbst die beste Photonenrakete in der Beschleunigung weit hinter den besten Elektrischen Triebwerken liegen wird.

Und das sagst du mit solcher Gewissheit weil du eine Kristallkugel hast? Photonenraketen können - auf dem Papier -bei gleicher Antriebsmasse auf enorm sehr höhere Geschwindigkeiten beschleunigen als elektrische Antriebe. Es ist unklar, in wie weit sich dieses theoretische Potential realisieren lässt - und deshalb sind solche absoluten Aussagen wie deine oben nicht angebracht.

Ein Kohlekraftwerk oder gar Atomkraftwerk ist alles andere als Kosteneffizient und Zuverlässig.

Zuverlässig sind beide, denn sie hängen nicht davon ab, ob gerade die Sonne scheint oder der Wind weht (es gibt natürlich auch verlässliche Erneuerbare, wie Erdwärme und - meistens - Wasserkraft). AKWs und andere thermische Kraftwerke produzieren im Schnitt etwa 90% der installierten Leistung. Wind nur ca. 20-30% und Sonne nur ca. 5-15% - und man weiss nicht, wann diese Leistung bereitsteht. Das meine ich mit Unzuverlässig.

Kosteneffizient, kommt halt drauf an, ob man bei der Kohle die Folgekosten der Klimaerwärmung mit einrechnet (was man ja in der Regel nicht tut - dann ist Kohle die unschlagbar günstigste Energiequelle zur Zeit). Aber auch Wind und Sonne brauchen wegen ihrer Unverlässlichkeit Stützleistung durch Kohle oder Gas - eine Vollkostenrechnung die die Folgekosten der Klimaerwärmung berücksichtigt müsste auch dies berücksichtigen, was Sonne und Wind nochmals teurer macht (und zu mehr CO2-Emissionen pro Leistung führt als bei AKW).

Neue AKWs sind teurer als ältere, etwas weniger sichere, dafür amortisierte AKWs, aber immer noch günstiger und emissionsärmer (CO2) als Sonne+Wind+Gas/Kohle.

Ja, aber das gillt nicht für die Erde

Wenn das Knowhow nicht vorhanden ist, kannst du es auch im Weltraum nicht anwenden.