Der Erdmond und die Mondmissionen

[xanrof]

Die Frage ist auch wie groß genau so ein Segel sein müsste. Wenn es ein paar hundert oder tausend Quadratkilometer hätte, dann stelle ich mir es sehr schwer vor das Segel zu verstellen.
Und was ist mit den Mikrometeoriten? Würden die das Segel, egal wie Groß es ist, nach einer kurzen Zeit nicht einfach zerfetzen? Dann könnte man das Raumschiff nichtmal mehr abbremsen und würde entweder auf den Mars knallen, oder ohne etwas dagegen machen zu können dran vorbei sausen.

Ja, Kleinkörper sind ein Problem. Man müßte die Segel so konstruieren, daß ein Partikel durchschlägt, ohne größere Schäden (außer dem Loch selbst) zu hinterlassen. Diesen "Flächenverlust" kann man ausgleichen, indem man das Segel von vorneherein etwas größer macht als zwingend notwendig.

Am Rande: Ein Meteorit ist ein Stück Gestein, das auf der Planetenoberfläche (Erde) aufgeschlagen ist. Kleine Körper oder Partikel im interplanetaren Raum und in der Größe zwischen Asteroid und Staub nennt man Meteoroid (bzw. Mikrometeoroid). Es gibt aber keine definierte Grenzen.

[FltCaptain]

Wäre die nächste frage ob "Quadratkilometer große Segel" bei nur 10 Tonnen umsetzbar sind sowie der Sonnenwind eine Beschleunigung von 0,01g erzielen könnte.

Die Frage ist auch wie groß genau so ein Segel sein müsste. Wenn es ein paar hundert oder tausend Quadratkilometer hätte, dann stelle ich mir es sehr schwer vor das Segel zu verstellen.
Und was ist mit den Mikrometeoriten? Würden die das Segel, egal wie Groß es ist, nach einer kurzen Zeit nicht einfach zerfetzen? Dann könnte man das Raumschiff nichtmal mehr abbremsen und würde entweder auf den Mars knallen, oder ohne etwas dagegen machen zu können dran vorbei sausen.

[Hades]

Ah, OK, so wird das schon einleuchtender. Ich hatte nicht mitbedacht, dass man sich ja auch nicht geradlinig durch das Sonnensystem bewegt, sondern man nimmt ja den Impuls der Erde auf ihrer Umlaufbahn mit. SOOOO kann sich das auch eine fränkische Landratte vorstellen

Klappt auch bei ner westsächsischen Landratte

Der Abstand bei der niedrigsten Oppositionsentfernung beträgt 55 Miokm.
Pro Tag wären es 2,75 Miokm oder 114.583 km/h oder 31,8 km/s als ->Durchschnitsgeschwindigkeiten<-.

damit wäre die Geschwindigkeit in 3,68 Tagen erreicht also die Reisezeit tatsächlich realistisch.

Wäre die nächste frage ob "Quadratkilometer große Segel" bei nur 10 Tonnen umsetzbar sind sowie der Sonnenwind eine Beschleunigung von 0,01g erzielen könnte.

[bozano]

Die Strecke ist bei konstanter Beschleunigung (a*t^2)/2, wobei a die Beschleunigung, und t die Zeit ist.
Die Erdbeschleunigung ist ja ca. 10 m/(s^2) mit den Werten von W.Riker sind es bei 20 Tagen ca. die dreifache Strecke. Also sind 0.01g gar nicht mal so wenig.

[Thomas W. Riker]

Der Abstand bei der niedrigsten Oppositionsentfernung beträgt 55 Miokm.
Pro Tag wären es 2,75 Miokm oder 114.583 km/h oder 31,8 km/s als ->Durchschnitsgeschwindigkeiten<-. Dies wäre in etwa die doppelte Geschwindigkeit von New Horizons, die es selbst beim Swingby am Jupiter nur auf 23 km/s brachte.
Ob bei einer entsprechend noch viel höheren Höchstgeschwindigkeit die Gravitation des Mars ausreicht, um in einen stabilen Orbit zu gelangen darf gerne ein Physiker ausrechnen.

[Liopleurodon]

Zur Reisezeit sei noch angemerkt, dass man sich natürlich nicht den Punkt der größten Entfernung beider Planeten aussucht, sondern einen mit größerer Annäherung.

[Spocky]

Das ist richtig. Wenn man sich die Umlaufbahn einmal von oben betrachtet und die Sonne unten im Zentrum steht und sich die Planeten in Richtung links bewegen, dann stellst Du für die Hinreise zum Mars das Segel schräg nach links, so dass der Strahlungsdruck Dich entlang der Umlaufbahn nach außen treibt. Zum Bremsen stellst Du es hingegen schräg nach rechts, so dass genau derselbe Strahlungsdruck nun entgegen Deiner Orbitalbewegung wirkt und Dein Schiff bremst.

Im Prinzip wie in dieser Skizze:

[ATTACH=CONFIG]84264[/ATTACH]

Ah, OK, so wird das schon einleuchtender. Ich hatte nicht mitbedacht, dass man sich ja auch nicht geradlinig durch das Sonnensystem bewegt, sondern man nimmt ja den Impuls der Erde auf ihrer Umlaufbahn mit. SOOOO kann sich das auch eine fränkische Landratte vorstellen

Danke für die Skizze.

[Hades]

Hmmm, da würde mich die Physik dahinter schon interessieren, egal wie ich das drehe in meinem Kopf verstehe ich nicht wie man den Strom von hinten lenken will das dem Schiff mehr Impuls entzogen als neuer übertragen werden soll. Zumal der Vergleich mit realem Segeln schwierig ist, neben der treibenden Karft des Windes kommt ja trotzdem noch der eigentliche Luftwiderstand und der des Wassers noch mit zu tragen. Im All is das nicht vorhanden, durch das Schwerkraftfeldes des Mars sogar noch eher eine zusätzliche beschleunigende Karft.

@ Spocky: ich komm auf die selbe Geschwindigkeit. Über eine Formel die ich nicht im Kopf hat kann man aber auch nur über die Angabe der Beschleunigung die zurückgelegte Strecke in einer vorgegebenen Zeit errechnen. Müsste ich mal im Tafelwerk raus suchen, da lässt sich auch überprüfen ob man mit 0,01 g wirklich in 20 Tagen in den Marsorbit gelangen kann.

EDIT: zu langsam

[Liopleurodon]

Mein Problem ist wohl, dass ich als Franke nie wirklich Bezug zum Segeln entwickelt habe und ich davon dementsprechend überhaupt keine Ahnung habe

Meine einzige Erfahrung beruht auf dem Computerspiel Pirates! und da auch nur der C64-Variante, aber zumindest hab ich dabei gelernt, dass man gegen den Wind nicht so leicht ankommt wie mit dem Wind und fürs Bremsen im All sollte das dann auch analog gelten

Das ist richtig. Wenn man sich die Umlaufbahn einmal von oben betrachtet und die Sonne unten im Zentrum steht und sich die Planeten in Richtung links bewegen, dann stellst Du für die Hinreise zum Mars das Segel schräg nach links, so dass der Strahlungsdruck Dich entlang der Umlaufbahn nach außen treibt. Zum Bremsen stellst Du es hingegen schräg nach rechts, so dass genau derselbe Strahlungsdruck nun entgegen Deiner Orbitalbewegung wirkt und Dein Schiff bremst.

Im Prinzip wie in dieser Skizze:

[Spocky]

Das Manöver ist ähnlich wie beim richtigen Segeln. Du kannst denselben Wind sowohl zur Beschleunigung wie auch zum Bremsen verwenden.

Mein Problem ist wohl, dass ich als Franke nie wirklich Bezug zum Segeln entwickelt habe und ich davon dementsprechend überhaupt keine Ahnung habe

Meine einzige Erfahrung beruht auf dem Computerspiel Pirates! und da auch nur der C64-Variante, aber zumindest hab ich dabei gelernt, dass man gegen den Wind nicht so leicht ankommt wie mit dem Wind und fürs Bremsen im All sollte das dann auch analog gelten

[Liopleurodon]

Wie soll das denn funktionieren? Man bräuchte dazu einen Partikelstrom in entgegengesetzter Richtung. Es sei denn, die Neuausrichtung beinhaltet eine halbe Umrundung des Mars...

Auf dem Hinweg wird das Segel so gestellt, dass der Strahlungsdruck das Schiff nach außen treibt. Zum Bremsen stellt man es leicht schräg, so dass derselbe Strahlungsdruck dem Schiff Geschwindigkeit nimmt, also entgegen der Orbitalbewegung wirkt.

Das Manöver ist ähnlich wie beim richtigen Segeln. Du kannst denselben Wind sowohl zur Beschleunigung wie auch zum Bremsen verwenden.

[Spocky]

Mit demselben Segel nach einer Neuausrichtung.

Wie soll das denn funktionieren? Man bräuchte dazu einen Partikelstrom in entgegengesetzter Richtung. Es sei denn, die Neuausrichtung beinhaltet eine halbe Umrundung des Mars...

Wenn man bei der Beschleunigung nach 20 Tagen am Mars ist, dürfte die Endgeschwindigkeit recht hoch sein. Dementsprechend sollte dann wohl auch der erste Umlauf in entsprechender Entfernung stattfinden. Wenn ich richtig rechne, sind wir dann mit konstanter Beschleunigung bei 62.208 km/h.

Lt. Wiki liegt die mittlere Orbitalgeschwindigkeit des Mars bei 23,13 km/s, also 86.868 km/h, damit wären wir bei 71,6 %.

[Liopleurodon]

Lieg im Bett von daher bin ich zu faul die Formel zu suchen. Ich rechne das morgen mal nach, mir erscheinen 0,01g zu langsam um in 20 Tagen anzukommen. Bei stätiger Beschleunigung kann das aber auch nur täuschen. Wie wird gebremst?

Mit demselben Segel nach einer Neuausrichtung.

[Hades]

In der Trilogie "Odyssee der Zeit" von Arthur C. Clarke und Stephen Baxter wird ein Raumschiff mit Lichtsegelantrieb vorgestellt, das mit einer Masse von 10 Tonnen und einer Beschleunigung von 0,01 g binnen 20 Tagen den Mars erreichen kann. Dieses Raumschiff besteht aus einem tonnenförmigen Druckkörper, dessen innere Segmente mit Reispapier unterteilt sind. Das Segel hat eine Fläche von mehreren hundert Quadratkilometern und besteht aus Kohlenstoffnanofasernetz, dessen Zwischenräume mit einer nur wenige hundert Nanometer dicken Schicht aus reinem Bor bedampft sind (ich vertraue mal darauf, dass diese beiden großen Köpfe sich die Zahlen vernünftig ausgerechnet haben).

Das ist jedenfalls ein faszinierendes Konzept.

Lieg im Bett von daher bin ich zu faul die Formel zu suchen. Ich rechne das morgen mal nach, mir erscheinen 0,01g zu langsam um in 20 Tagen anzukommen. Bei stätiger Beschleunigung kann das aber auch nur täuschen. Wie wird gebremst?

[Liopleurodon]

Eine Mondbasis wäre ja schon eine tolle Sache.

Als Ausgangspunkt für weitere Missionen innerhalb unseres Sonnensystems.

Da hat es mal einer verstanden. Reisen zu den Planeten sind vom Mond oder von der Mondumlaufbahn ausgehend energetisch viel günstiger als direkt von der Erde aus.

Wenn wir dann noch Raumschiffe erfinden, die mit dem Sonnenlicht unheimlich schnell werden können, dann steht uns bald der Weltraum offen.

In der Trilogie "Odyssee der Zeit" von Arthur C. Clarke und Stephen Baxter wird ein Raumschiff mit Lichtsegelantrieb vorgestellt, das mit einer Masse von 10 Tonnen und einer Beschleunigung von 0,01 g binnen 20 Tagen den Mars erreichen kann. Dieses Raumschiff besteht aus einem tonnenförmigen Druckkörper, dessen innere Segmente mit Reispapier unterteilt sind. Das Segel hat eine Fläche von mehreren hundert Quadratkilometern und besteht aus Kohlenstoffnanofasernetz, dessen Zwischenräume mit einer nur wenige hundert Nanometer dicken Schicht aus reinem Bor bedampft sind (ich vertraue mal darauf, dass diese beiden großen Köpfe sich die Zahlen vernünftig ausgerechnet haben).

Das ist jedenfalls ein faszinierendes Konzept.