Energieversorgung Raumschiffe?

[Halman]

Singularitätsreaktoren haben einen massiven Nachteil.
Sie dürften sehr sehr schwer sein.

- deswegen bin ich ja auch der Auffassung, dass sie sich nur für Raumstationen lohnen.

[Enas Yorl]

Alles andere kann nur als Energiespeicher, nicht als Energiequelle dienen. Denn zur Herstellung musst du mehr Energie aufwenden, als du hinterher heraus bekommen kannst.

Nachdem Kampfhase hier explizit nach Energiequellen für Raumschiffe gefragt hat, würde ich sagen, zählt hier der Energiespeicher Antimaterie schon als Energiequelle (zumindest für Raumschiffe).

Singularitätsreaktor: etwa 90% der einfallenden Materie lässt sich als Energiejet an den Polen einer schnell rotierenden Singularität abgreifen

Da es hier um die technische Anwendung geht, sollte man den ganzen Aufwand den es braucht um die Singularität zu handhaben und die erzeugte Strahlung nutzbar zu machen, besser nicht vergessen. Ob dann am Ende beim gleichen Massen-Verhältnis, der Singularitätsreaktor bei der nutzbar gemachten Leistung, wirklich so viel besser abschneidet als ein Fusionsreaktor, halte ich für gar nicht so sicher.

[Wolf4310]

Bei Antimaterie gibts allerdings das Problem der Lagerung, welche meines Wissen nach auch sehr Energieaufwändig ist.
1 Gramm AM mag zwar theoretisch reichen um zum Mars zu kommen, praktisch muss man aber zusätzlich während der Reise die Energie aufbringen können die AM zu lageren, was heißt, man muss mehr AM mitnehmen, wenn man mehr AM mitnimmt, braucht man auch mehr Energie für die Eindämmung.
Mal abgesehen von der Sicherheit, wenn die Eindämmung ausfällt, hat man ein Problem.

[Dannyboy]

Das ist kein Problem. Um 1 g Masse zu halten, braucht es keine besonders starke Magnete.

[horstfx]

Das ist kein Problem. Um 1 g Masse zu halten, braucht es keine besonders starke Magnete.

Um die nötige Redundanz der Sicherheitssysteme zu gewährleisten, braucht es aber jede Menge extra Geld, Zeit und Energie... die Wirtschaftlichkeit halte ich für einen einfachen Flug zum Mars für fraglich...

[Dannyboy]

Nein, auch mit Redundanz ist das ziemlich vernachlässigbar. 1g Antimaterie und 1 g Materie setzen wirklich wirklich viel Energie frei. Rechne nach E = m*c^2
Dagegen ist der Aufwand, 1 g Masse im Vakuum in der Schwebe zu halten völlig unbedeutend.

[Halman]

Nein, auch mit Redundanz ist das ziemlich vernachlässigbar. 1g Antimaterie und 1 g Materie setzen wirklich wirklich viel Energie frei. Rechne nach E = m*c^2
Dagegen ist der Aufwand, 1 g Masse im Vakuum in der Schwebe zu halten völlig unbedeutend.

, soweit ich weiß, werden bei der Annihilation von 2 Gramm (1 g Matereie + 1 g Antimaterie) ca. 50 Gigawattstunden Energie freigesetzt.

[Enas Yorl]

Nein, auch mit Redundanz ist das ziemlich vernachlässigbar. 1g Antimaterie und 1 g Materie setzen wirklich wirklich viel Energie frei. Rechne nach E = m*c^2
Dagegen ist der Aufwand, 1 g Masse im Vakuum in der Schwebe zu halten völlig unbedeutend.

Nun ich wäre heute noch sehr vorsichtig, Aussagen zur sicheren Handhabung von Antimaterie im Grammbereich zu machen. Man muss diese nicht nur Aufbewahren, sondern auch kontrolliert nutzbringend Zerstrahlen können.
Wenn ich mir da das ATHENA-Experiment ansehe, scheinen wir von solchen Anwendungen, noch weit entfernt zu sein.

[Dannyboy]

Ja, weil es sehr defizil ist, aber nicht, weil die Eindämmung so energieintensiv ist.
Wenn man die Feinheiten heraus hat, dann ist das machbar.
Das das Zulkunftsmusik ist, steht außer Frage.

[horstfx]

Redundanz vernachlässigbar? Denkt doch mal bitte auch an die Einsatzbedingungen

1 Antimateriefalle im Raumschiff = teuer
2 Antimateriefallen in Raumschiff um zu verhindern, dass das Schiff beim Ausfall des ersten Systems zerstört wird = sehr teuer
3 Antimateriefallen in Raumschiff, weil 2 redundante Systeme selten als ausreichend bei derart kritischen Aufgaben gesehen werden = extrem teuer

Versteht ihr was ich mit Wirtschaftlichkeit meine? Dazu kommen die Entwicklungskosten, die wahrscheinlich jeden heutigen Rahmen sprengen...

[Halman]

@horstfx

Kernfusion ist sicher auch nicht billig, doch die Annihilation von Materie und Antimaterie ist deutlich ergiebiger, wenn auch risikoreicher.
Bei der Fusion von Wasserstoff werden nur 0,68% der Masse in masseloser Energie verwandelt, damit ist die totale Annihilation bei der Verwendung von Antimaterie in gleicher Menge ca. 294 mal effizienter als die von Wasserstoff (der doppelte Wert, also 2*147, ergibt sich daraus, dass ja auch die selbe Menge Materie zerstrahlt).

Verzichtet man auf diesen risikoreichen Energiespeicher, muss man auf Alternativen ausweichen. Da fällt mir als naheliegende Alternative nur die Kernfusion ein. Wer mehr Energie für Raumschiffe will, muss auch die Kosten aufwenden, um diese zu liefern. Will man dies vermeiden, bleibt einem nur übrig, leistungsarme Raumschiffe zu bauen, oder ganz darauf zu verzichten.

Nun könnte man einwenden, dass man ja alternativ auch einen Singularitätsreaktor verwenden könnte. Nun, damit die Singularität stabil genug für einen Reaktor ist, sollte sie schon recht Massereich sein. McWire hatte mal ausgerechnet, wie hoch die Masse sein müsste. Man müsste einen "Berg" von Masse mitschleppen und dies wäre ineffizient.

[Dannyboy]

Redundanz vernachlässigbar? Denkt doch mal bitte auch an die Einsatzbedingungen

Und selbst wenn du es zehnfach absicherst, ist es unbedeutend.
Bei 1 g Antimaterie liegen wir schon in der Größenordnung von 1 Gigajoule Energieinhalt.

Um Antimaterie in der Schwebe zu halten, müsste die Massenträgheit überwunden werden. Und die ist bei 1 g sehr sehr klein.
Das ist prinzipiell durch elektromagnetische Abschirmung machbar.

1 Antimateriefalle im Raumschiff = teuer

Warum?

Versteht ihr was ich mit Wirtschaftlichkeit meine? Dazu kommen die Entwicklungskosten, die wahrscheinlich jeden heutigen Rahmen sprengen...

Was den heutigen Rahmen sprengt, sind die Kosten für die Herstellung von Antimaterie.

[Enas Yorl]

Versteht ihr was ich mit Wirtschaftlichkeit meine? Dazu kommen die Entwicklungskosten, die wahrscheinlich jeden heutigen Rahmen sprengen...

Das Problem beim Umgang mit Antimaterie im Grammbereich, sehe ich nicht im Aufwand an Technik und Entwicklungskosten. Sondern grundsätzlich bei der Sicherstellung der Prozesssicherheit. Man muss die Antimaterie nicht nur lagern, sondern auch kontrolliert zum Zerstrahlen bringen. Dabei muss man die Antimaterie dosieren, sicher in die Reaktionskammer einbringen, und dort dann sicher reagieren lassen. Und das unter Vibrationen und sich veränderten Beschleunigungskräften. Ich fürchte das hier die nutzbringende Umsetzung in der Praxis, sich als wesentlich schwieriger erweisen wird, als das hantieren im Versuchsaufbau mit einigen tausend Antiprotonen.
Der eigentliche Knackpunkt ist die Frage, ob man das für Raumschiffe ausreichend Betriebssicher lösen kann.

[Dannyboy]

Die Antimaterie dürfte wohl als Gas vorliegen. Dann wohl auch mit sehr niedrigen Druck.

[Halman]

Um es noch etwas anschaulicher zu machen, als es diese riesigen Werte mit Gigajoule vermögen: Die Annihilation von einem Gramm Materie und einem Gramm Antimaterie setzt eine Energie frei, die dem Äquivalent von ca. 42 Kilotonnen TNT entspricht.

Zum Vergleich: Die Hiroshima-Bombe "Little Boy" hatte ca. 13. Kilotonnen und die Nagasaki-Bombe "Fat Man" hatte ca. 21 Kilotonnen Energieoutput.