Realistische Designs für Raumschiffe

[Traumdoyle]

Du meinst die, wo man durch eine Spezialbrille auf digital bereitgestellte Bilder sieht und die dann 3-dimensional wahrnimmt?

Ich meinte nichts Konkretes. Dreidimensinales Kino, Fernsehen, irgendwas eben. Mehr kann ich dazu nicht sagen, da ich mich mit sowas nicht befasse.

Und was passiert, wenn mehrere Personen gleichzeitig vor demselben Bildschirm stehen und sich unterschiedlich bewegen?

Die Frage hab ich mir auch gestellt. Was weiß ich, dann dürfte halt immer nur einer an dem Fenster sein. Oder jeder hätte ein privates "Fenster" in seinem Quartier.

Außerdem kann, zumindest nach dem heutigen Stand der Technik, auch ein noch so guter Bildschirm nicht den Echtheitsgrad liefern, den der Blick durch ein Fenster bietet.

Ja dann muss man eben mit dem, was man hat, klarkommen. Wie sagt Neil Tyson so schön, get over it.

Du wolltest z.B. einen Warpantrieb als Möglichkeit einbeziehen. Der ist aber sicherlich nicht nach dem Kenntnisstand der heutigen Physik realisierbar, da braucht es schon eine neue Physik für.

Wat? Wer hat hier über Warpantrieb gesprochen? Meinst du meine (komplett) off-topic PN an dich, die nur entfernt was mit dem Thread zu tun hat und erst recht nichts mit "einbeziehen" von irgendwas? Das soll nicht unhöflich klingen aber ich hab schon mehrfach erwähnt, dass ich kein technisches Handbuch verfasse und es auch keinen Sinn gäbe, wenn es eines wäre.
Dass ich es persönlich als etwas bezeichne, das in Richtung Warpantrieb geht, liegt nur daran, dass ein normaler Antrieb nicht schnell genug wäre. Aber von Einbeziehen kann überhaupt keine Rede sein.

Edit: nein das stimmt so nicht, es war nicht in dem Sinn komplett off-topic. Das muss ich jetzt zurücknehmen. Ich wollte ja wissen, inwiefern sich das (meines Wissens) bekannteste Konzept des Warpantriebs auf das Design auswirkt, weil ich mit der Google-Bildersuche Ergebnisse bekam, in denen die Schiffe immer fast gleich aussahen. Das war mir aber alles nicht schlüssig genug und zu theoretisch, um mich weiter damit zu befassen.

[FariSeer]

Und was passiert, wenn mehrere Personen gleichzeitig vor demselben Bildschirm stehen und sich unterschiedlich bewegen? Nach wessen Bewegungen soll sich der Sensor dann richten?

Es gibt schon seit Jahren 3D-Fernseher, die ohne Brille 3D-Bilder für mehrere Betrachter gleichzeitig liefern. Das Ganze mit einer adaptiven Optik kombiniert, so dass sich diese Betrachter auch noch frei bewegen können ist (geschätzt) in ein paar Jahren marktreif.
Bildschirme, deren Darstellung man in zwei Meter Abstand nicht von einem Fenster unterscheiden kann, wird es ziemlich sicher noch zu unseren Lebzeiten geben - im Gegensatz zu interstellaren Raumschiffen.

[Enas Yorl]

Man muss hier allerdings den psychologischen Effekt berücksichtigen.

Kommt auf das Szenario an. Was sind das für Passagiere professionelle Raumfahrer oder der Normalbürger? Ist es einmal soweit, das Jedermann zum Mars & Co fliegt, kann man sich sicher auch den Aufwand für sichere Panoramafenster leisten. Solange die Passagiere in der Raumfahrt aber noch von Profis gestellt werden, dürften sich die Fenster wohl auf das notwendige beschränken.
Aber warten wir einmal ab, wie das die nächsten Generationen sehen, für die virtuelle Realitäten etwas selbstverständliches sein werden. Ob die beim Flugzeug noch aus den Fenster sehen, oder lieber die Aussicht der Flugzeugkameras auf ihrer Datenbrille genießen?

[Agent Scullie]

Das ist jetzt ein klitzekleiner Widerspruch zu dem zweiten Absatz deines Posts. Denn selbst heute gibt es schon 3D-Technologie

Du meinst die, wo man durch eine Spezialbrille auf digital bereitgestellte Bilder sieht und die dann 3-dimensional wahrnimmt? Das mag zwar sehr beeindruckend aussehen (sofern einem von der Brille nicht schwindelig wird), hat aber mit dem Anblick, den ein Fenster bietet, wenig zu tun.

und denkbar wäre auch, dass das Fenster eine Art Sensor hätte, der auf Bewegungen reagiert. Und wenn man daran vorbeiläuft, zieht das Bild vorbei, als wäre es "real"

Und was passiert, wenn mehrere Personen gleichzeitig vor demselben Bildschirm stehen und sich unterschiedlich bewegen? Nach wessen Bewegungen soll sich der Sensor dann richten?

Außerdem kann, zumindest nach dem heutigen Stand der Technik, auch ein noch so guter Bildschirm nicht den Echtheitsgrad liefern, den der Blick durch ein Fenster bietet. Selbst auf einem 4K-Bildschirm fällt bei genauerem Hinsehen auf, dass das Bild nicht wirklich echt ist.

Und dann gäb's natürlich noch virtuelle Umgebungen, wäre dann eben nicht durch Fenster, sondern vielmehr durch spezielle Brillen zu realisieren.

Wenn man dafür eine Brille tragen muss, dann ist der psychologische Effekt erst recht dahin. Man weiß ja stets, dass man nur die Brille abnehmen muss, um sofort feststellen zu können, dass es nur fauler Zauber ist.

Danke für die Erwähnung davon! Ich hab's allerdings etwas anders gemeint, mir ging es nicht darum, Technologien, die irgendwie vorstellbar (mit "neuen" Gesetzen der Physik) zu etablieren, sondern eher die heute bekannten Informationen über die Physik auszureizen.
Ich mach mal ein Beispiel: Antrieb A hat die Effizienz von 21 %, man könnte diese aber theoretisch auf 88 % erhöhen, wenn es möglich wäre, Gerät G bei Zimmertemperatur supraleitend zu machen. Also quasi etwas, das theoretisch möglich wäre, nur eben nicht mit der Technologie der Erde des frühen 21. Jahrhunderts

Du wolltest z.B. einen Warpantrieb als Möglichkeit einbeziehen. Der ist aber sicherlich nicht nach dem Kenntnisstand der heutigen Physik realisierbar, da braucht es schon eine neue Physik für.

[Traumdoyle]

Bildschirme, zumindest auf der Grundlage heutiger Bildschirmtechnologien, können dafür keinen Ersatz bieten, einfach weil sich das Bild auf einem Bildschirm nicht echt genug anfühlt.

Das ist jetzt ein klitzekleiner Widerspruch zu dem zweiten Absatz deines Posts. Denn selbst heute gibt es schon 3D-Technologie und denkbar wäre auch, dass das Fenster eine Art Sensor hätte, der auf Bewegungen reagiert. Und wenn man daran vorbeiläuft, zieht das Bild vorbei, als wäre es "real", also... wie soll ich mich ausdrücken? Als wäre die Landschaft oder was auch immer abgebildet wird, tatsächlich da.
Und dann gäb's natürlich noch virtuelle Umgebungen, wäre dann eben nicht durch Fenster, sondern vielmehr durch spezielle Brillen zu realisieren. Oder eine Art Holodeck. So was ähnliches gibt's auch schon, das vereint "Holodeck" und virt. Umgs. Brille. Den Link hab ich grad leider nicht parat...

Du gehst hier davon aus, dass mit einem realistischen Design eines gemeint ist, das sich strikt an die heute bekannten Gesetze der Physik hält. Traumdoyle hat jedoch vorgegeben, dass auch eventuelle künftige neue Entdeckungen [...] einbezogen werden sollen.

Danke für die Erwähnung davon! Ich hab's allerdings etwas anders gemeint, mir ging es nicht darum, Technologien, die irgendwie vorstellbar (mit "neuen" Gesetzen der Physik) zu etablieren, sondern eher die heute bekannten Informationen über die Physik auszureizen.
Ich mach mal ein Beispiel: Antrieb A hat die Effizienz von 21 %, man könnte diese aber theoretisch auf 88 % erhöhen, wenn es möglich wäre, Gerät G bei Zimmertemperatur supraleitend zu machen. Also quasi etwas, das theoretisch möglich wäre, nur eben nicht mit der Technologie der Erde des frühen 21. Jahrhunderts (also zumindest bis jetzt, was weiß ich, was vllt. in 3 Jahren entwickelt wird. Durchbrüche sind sicher nicht häufig, aber sie kommen vor.).
Und manchmal klingt es auch, als wäre etwas nicht machbar, weil ein Budget dafür nicht ausreicht, das ist z.B. in meinem Thread auch kein sinnvoller Einwand, da sich wie gesagt die Physik nicht um Zahlungsmittel kümmert.
Stell dir i-welche Aliens vor, sagen wir mal die Tellariten. Allerdings vor Beitritt in die Föderation, eher auf einer Entwicklungsstufe, die der Erde heute gleicht, sonst macht der Vergleich nicht so viel Sinn. Falls ihr Äquivalent der NASA statt .65 % eher 15 % des Budgets bekommt, fallen sicher Dutzende Probleme weg.

Habt ihr gewusst, dass auch für neuere Satelliten oft Technologien aus den 80er (oder 90er?) Jahren verwendet werden? Meiner Meinung nach ein überwiegend wirtschaftlicher Grund.

[Agent Scullie]

Fenster sind keine gute Idee bei einem Raumschiff. Erstens stellen sie strukturelle Schwachpunkte dar. Zweitens schirmen sie Strahlung - im Vergleich zum Metall der Wände - praktisch nicht ab. Niemand würde gerne vor einem Fenster stehen wenn er weiss, dass seine Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken gerade stetig steigt. Es reicht völlig, Aussenbilder durch Kameras auf Panoramabildschirme im Inneren zu projezieren.

Man muss hier allerdings den psychologischen Effekt berücksichtigen. In heutigen Passagierflugzeugen sind Fenster auch strukturelle Schwachpunkte, man baut sie aber trotzdem ein, weil die Passagiere gerne des Gefühl haben möchten nach draußen schauen zu können, auch wenn es da außer einer Wolkendecke von oben nicht viel zu sehen gibt. Bildschirme, zumindest auf der Grundlage heutiger Bildschirmtechnologien, können dafür keinen Ersatz bieten, einfach weil sich das Bild auf einem Bildschirm nicht echt genug anfühlt. Bei einem Fenster z.B. kann man durch Ändern der Position des Kopfes die Blickrichtung verändern, bei einem Bildschirm geht das nicht, da ist die Blickrichtung durch die Ausrichtung der Kamera festgelegt.

Nicht wirklich. Da der Antrieb die Richtung von "unten" definiert, ist ein Raumschiff eher ein "Turm" als ein U-Boot.

Du gehst hier davon aus, dass mit einem realistischen Design eines gemeint ist, das sich strikt an die heute bekannten Gesetze der Physik hält. Traumdoyle hat jedoch vorgegeben, dass auch eventuelle künftige neue Entdeckungen, z.B. solche die FTL-Raumfahrt oder künstliche Schwerkraft ermöglichen, einbezogen werden sollen.

Gesetzt, man kann künstliche Schwerkraft in der Form, wie sie in den meisten Scifi-Serien und -Filmen gezeigt wird, erzeugen, und es ist weiterhin möglich, ein Trägheitsdämpfungssystem ähnlich wie in Star Trek zu betreiben, dann stimmt das mit dem Turm nicht mehr.

[Enas Yorl]

Blei ist nicht nur einfach billig. Gammastrahlung lässt sich nunmal hauptsächlich mit großen Massen abschirmen und da ist Blei mit seiner hohen Dichte und Ordnungszahl nunmal sehr gut nutzbar. Wenn du Materialien nutzt die weniger dicht sind, dann brauchst du mehr Platz und den hast du auf Raumschiffen nicht, zumal die Masse am Ende ähnlich groß ist. Das lohn sich nur, wenn du z.B. Wasser nutzt, dass du sowieso irgendwo lagern musst.

Blei hat eine große Masse, und die versucht man bei Raumschiffen möglichst klein zu halten. Warum hat man bei Raumschiffen keinen Platz, ist der Weltraum zu klein? Volumen ist günstig, Masse nicht.
Abschirmen gegen Strahlung muss man hauptsächlich den bewohnten Bereich, nicht das ganze Schiff. Am besten man konstruiert diesen Bereich so, das hier Tanks, Lagerräume & Co als Abschirmung dienen. Genauso muss man Leitungen und elektronische Bauteile in geringeren Maß gegen Strahlung und elektromagnetische Störeinflüsse schützen, aber das kann man lokal tun. Hinzu kommt, das Aufgabenprofil des Raumschiffes, wo wird es eingesetzt? Will man durch den Strahlungsgürtel des Jupiters, ist das eine andere Größenordnung als ein Flug zum Mars.

[pollux83]

Wie gesagt: Blei ist eine von vielen Möglichkeiten, leider auch eine der Schwersten. Wo die Masse keine grosse Rolle spielt, (zB in Reaktoren oder in der Arztpraxis), kann man das schwere Blei wegen seines geringen Preises nutzen.

Blei ist nicht nur einfach billig. Gammastrahlung lässt sich nunmal hauptsächlich mit großen Massen abschirmen und da ist Blei mit seiner hohen Dichte und Ordnungszahl nunmal sehr gut nutzbar. Wenn du Materialien nutzt die weniger dicht sind, dann brauchst du mehr Platz und den hast du auf Raumschiffen nicht, zumal die Masse am Ende ähnlich groß ist. Das lohn sich nur, wenn du z.B. Wasser nutzt, dass du sowieso irgendwo lagern musst.

Dann müßtest du das ganze Raumschiff auf ein paar Kelvin abkühlen. Abgesehen vom Energieaufwand dafür ist das auch aus thermodynamischen Gründen nicht möglich; schließlih gibt es darin jede Menge Wärmequellen.
Aber warum willst du überhaupt Magnetfelder abschirmen? Die haben keine Einfluss auf die Gesundheit (das glauben höchstens manche Esotheriker).

Was im "kalten" Weltraum mit anderen Supraleitern sogar möglich wäre. Die besten Supraleiter brauchen heutzutage nur flüssigen Stickstoff zur Kühlung. Aber ich will doch sowieso nicht das Raumschiff gegen Magnetfelder abschirmen, mir ging es doch nur darum, ob es theoretisch mit Supraleitern möglich ist.

[xanrof]

Der ideale Strahlenschutz wäre eine Panzerung aus mehreren unterschiedlichen Schichten, darunter dann wohl auch Blei.

Wie gesagt: Blei ist eine von vielen Möglichkeiten, leider auch eine der Schwersten. Wo die Masse keine grosse Rolle spielt, (zB in Reaktoren oder in der Arztpraxis), kann man das schwere Blei wegen seines geringen Preises nutzen.

Mit Metallen kann man elektrische Felder abschirmen, aber keine magnetischen.
Könnte man dafür nicht einen Supraleiter benutzen. Er stößt doch Magnetfelder ab und im Inneren einer Supraleiterröhre sollte man dann kein Magnetfeld haben, oder?

Dann müßtest du das ganze Raumschiff auf ein paar Kelvin abkühlen. Abgesehen vom Energieaufwand dafür ist das auch aus thermodynamischen Gründen nicht möglich; schließlih gibt es darin jede Menge Wärmequellen.
Aber warum willst du überhaupt Magnetfelder abschirmen? Die haben keine Einfluss auf die Gesundheit (das glauben höchstens manche Esotheriker).

[pollux83]

Blei ist auf der Erde erprobt, aber ganz sicher nicht in der Raumfahrt. Stahl oder Blei für die Strahlen-Abschirmung in der Raumfahrt zu nehmen, wäre verrückt, das ist viel zu schwer. Da gäbe es andere, viel bessere Materialien, zB schlicht Wasser oder Polyethylen. Auch Aluminium kann als Abschirmung verwendet werden. Letzlich kann man durch Berechungen und Experimente im Labor sehr gut neue Kandidaten für Abschirmungsmaterialien finden.

Für verschiedene Strahlungsarten brauchst du unterschiedliche Materialien. Schwere Elemente z.B. ist ungeeignet, um vor Betastrahlung zu schützen.
Gammastrahlung wird gut von Elementen mit hoher Ordnungszahl abgeschirmt. Deshalb wird Blei auch so gern genutzt.
Der ideale Strahlenschutz wäre eine Panzerung aus mehreren unterschiedlichen Schichten, darunter dann wohl auch Blei.

Ist zwar etwas Off Topic aber vielleicht könnte man es so sagen: Metalle sind allgemein für (magnetische) Abschirmung geeignet. Im Antennenkabel ist ja Alu drin, ne?

Mit Metallen kann man elektrische Felder abschirmen, aber keine magnetischen.
Könnte man dafür nicht einen Supraleiter benutzen. Er stößt doch Magnetfelder ab und im Inneren einer Supraleiterröhre sollte man dann kein Magnetfeld haben, oder?

Es gibt ja gewisse Formen die durchaus Stabilität bringen. Die Frage wäre dann, das ist wohl wahr, ob man dann sowas wie ne Knautschzone einbaut.

Das sind fliegende Panzer, die haben keine Knautschzonen. Jede Knautschzone wäre bei solch einem Schiff eine Schwachstelle in der Panzerung. Außerdem willst du nichts im All rammen. Knautschzonen sind außerdem nur da, um zerstört zu werden. Du willst aber einen unzerstörbaren Panzer haben.
Bei Zivilschiffen ist das nicht viel anders. Aber wie groß willst du deine Knautschzonen machen? Die Geschwindigkeiten erreichen dort gerne mal mehrere km/s. Da brauchst du schon sehr große Knautschzonen.
Mit Trägheitsdämpfern sähe die Sache anders auch, aber die sind noch pure SciFi.

[Enas Yorl]

bei Kriegsschiffen, die ja auch Kollisionen und nicht nur Beschuss aushalten müssen, eine gewisse Stabilität.

Kollisionen aushalten! Ernsthaft, was für Szenario soll denn das sein? Bei den Geschwindigkeitsdifferenzen die hier zwischen zwei Kontrahenten auftreten können, ist jede Panzerung bei einen kinetischen Zusammentreffen ziemlich Sinnlos. Investiere lieber in Beweglichkeit und Abfangsysteme.

Also welche Form ist stabil?

Gegen eine punktuelle, frontale oder strukturelle Belastung? Zuerst sollte man sich erst einmal klar werden, welche Belastungskräfte auftreten. Das sind in erster Linie die Beschleunigungskräfte durch das Triebwerk, oder Aerobraking. Sollte das Raumschiff auf einen Himmelskörper landen können, auch deren Gravitation. Belastungskräfte kann man auch durch tragende Strukturen auffangen, anstatt den Rumpf so unnötig massiv zu konstruieren.
Wichtig bei der Formgebung sind auch Faktoren wie der Antrieb, Wärmemanagement, Strahlungsschutz des bewohnten Bereichs und die jeweiligen konstruktiven Möglichkeiten der Werft.

Ist zwar etwas Off Topic aber vielleicht könnte man es so sagen: Metalle sind allgemein für (magnetische) Abschirmung geeignet.

Nein, verschiedene Metalle sind entweder diamagnetisch, paramagnetisch oder ferromagnetisch, und unterscheiden sich erheblich bei der Eignung zum Abschirmen von magnetischen Feldern. Blei nimmt man dafür nicht, sondern zur Abschirmung von Röntgen- und Gammastrahlung. Allerdings ist Blei auch sehr schwer, dafür eignen sich gut Polyethylenkunststoffe bei einen Bruchteil des Gewichts.

[xanrof]

Mit Blei kann man kein Magnetfeld abschirmen.Und ja, man muss natürlich die verschiedenen Strahlungen auseinanderhalten.

[Sternenkreuzer]

Mit "schon lange erprobt" war vermutlich gemeint dass man Blei zur Abschirmung auf der Erde effektiv einsetzen kann?
Wenn ich ein Magnetband lagere kann es ja durch das Erdmagnetfeld geschädigt werden, zumal ich ja die Lautsprecherboxen davon fern halte.
Wenn ich das Magnetband dann aber in eine Bleikiste tue, dann dürfte es sehr gut geschützt sein.
So habe ich das jetzt mal interpretiert.
Ist zwar etwas Off Topic aber vielleicht könnte man es so sagen: Metalle sind allgemein für (magnetische) Abschirmung geeignet. Im Antennenkabel ist ja Alu drin, ne?

Ich habe aber fast das Gefühl ich werfe jetzt verschiedene Strahlungsarten durcheinander.

[Wolf4310]

Aluminium oder Kohlefaser bringen keine Abschirmung.

Doch, auch Alu und CFK bringen Abschirmung, es muss nur entsprechend dicker sein

[xanrof]

Dass ein Frachter am besten eckig ist, hatten wir ja auch schon besprochen. (...) Dort wo Aerodynamik keine wirkliche Rolle spielt und man eckige Kisten verladen will ist ein eckiges kubisches (Raum-) Fahrzeug die erste Wahl.Also welche Form ist stabil? Kugelraumschiff?

Auch ein Frachter muss noch viele andere Dinge transportieren, zB Triebwerke, Gas- und Flüssigkeitstank, etc. Da muss nicht das ganze Raumschiff wir ein Kasten aussehen. Für den Ladebereich kann man natürlich darüber nachdenken, das Volumen containeroptimiert zu gestalten, hängt aber auch davon ab, was man transportieren möchte (Gas, Flüssigkeiten brauchen eher kugelige oder zylindrische Tanks, usw)Allgemein ist die Kugelform sicher die stabilste, alternativ die gestreckte Kugel (wie ein Football-Ei).Wenn das Material für den Rahmen fest genug, dann spielt die Form aber eigentllich keine Rolle.- - - Aktualisiert - - -

Habe mir mal das Gewicht einmal Berechnet (...) in Stahl sind das dann 14.651.043,75kg(...)Material ist Stahl was besser in Frage kommen wird ist Blei. Aufgrund der Strahlung und der dauer die man in diesen Schiffen verbringen wird. Aluminium oder Kohlefaser bringen keine Abschirmung.Es kann vielleicht andere Materialien geben für Strahlungschutz aber Blei ist schon Lange Erprobt

Blei ist auf der Erde erprobt, aber ganz sicher nicht in der Raumfahrt. Stahl oder Blei für die Strahlen-Abschirmung in der Raumfahrt zu nehmen, wäre verrückt, das ist viel zu schwer. Da gäbe es andere, viel bessere Materialien, zB schlicht Wasser oder Polyethylen. Auch Aluminium kann als Abschirmung verwendet werden. Letzlich kann man durch Berechungen und Experimente im Labor sehr gut neue Kandidaten für Abschirmungsmaterialien finden.