Realistische Designs für Raumschiffe

[Traumdoyle]

Wo wir gerade so eifrig über exotische Matierie sprechen, ich habe neulich einen Link gefunden. Wenn dieses Konzept der ex. Mat. so weit hergeholt ist, was ist dann damit? Exotische Materie aus sechs Quarks bestätigt

Ich bin jetzt kein Wissenschaftler im quantenphysischen oder mathematischen Sinn, aber das klingt für mich recht exotisch und zwar so stark, dass es direkt nach Maracuja duftet.

Lio: soll das heißen, dass ein Warpantrieb keine Abwärme erzeugt? Oder etwa negative Abwärme? Also quasi sogar Wärme verbraucht?

[Bynaus]

Es gibt exotisch und exotisch. Diese "exotische Materie" ist eine ganz andere als jene, die es für einen "Warpantrieb" bräuchte.

[Liopleurodon]

Lio: soll das heißen, dass ein Warpantrieb keine Abwärme erzeugt? Oder etwa negative Abwärme? Also quasi sogar Wärme verbraucht?

Nein, das war ironisch mit dem Hinweis auf das Surfen in der kühlen Brise.

Es gibt exotisch und exotisch. Diese "exotische Materie" ist eine ganz andere als jene, die es für einen "Warpantrieb" bräuchte.

Korrekt. Der Begriff wird mehrdeutig verwendet. Gemeint ist hier die Materie mit negativer Energiedichte, nicht ungewöhnliche Kombinationen normaler Materie.

[Redphone]

Wo wir gerade so eifrig über exotische Matierie sprechen, ich habe neulich einen Link gefunden. Wenn dieses Konzept der ex. Mat. so weit hergeholt ist, was ist dann damit? Exotische Materie aus sechs Quarks bestätigt

Ich bin jetzt kein Wissenschaftler im quantenphysischen oder mathematischen Sinn, aber das klingt für mich recht exotisch und zwar so stark, dass es direkt nach Maracuja duftet.

Der Begriff "Exotische Materie" kann zweierlei bedeuten:
- Materie, die halt exotisch ist. Das ist z.B. das, was du da verlinkt hast.
- Materie, die negative Masse hat. Die braucht man für einen Alcubierre-Antrieb.

Die beiden Dinge bitte nicht verwechseln, sonst kommt es zu Verwirrung!

[Traumdoyle]

Ok schade Irgendwie auch blöd, dass man den Begriff doppeldeutig verwendet. Ist diese Entdeckung wenigstens ein Schritt in die richtige Richtung? Oder nur in irgendeine Richtung, die nichts mit der exotischen Warp-Materie zu tun hat?

Lio: die Ironie hab ich dann wohl übersehen

[Liopleurodon]

Ok schade Irgendwie auch blöd, dass man den Begriff doppeldeutig verwendet. Ist diese Entdeckung wenigstens ein Schritt in die richtige Richtung? Oder nur in irgendeine Richtung, die nichts mit der exotischen Warp-Materie zu tun hat?

Das ist etwas vollkommen anderes. "Exotische Materie" mit negativer Energiedichte/negativer Masse ist bisher ein rein mathematisches Konstrukt, möglicherweise auch nur ein Artefakt.

[Bynaus]

Irgendwie auch blöd, dass man den Begriff doppeldeutig verwendet.

Naja, bei "exotischen Früchten" denkst du ja auch nicht unbedingt aus solche mit negativer Energiedichte... Aber du hast schon recht, die "Exotische Materie" (jene mit der negativen Energiedichte = die für "Warpschiffe") hat sich schon fast als fester Begriff eingebürgert, da sollte man vielleicht nicht plötzlich von der "exotischen" Materie schreiben und eine andere meinen...

[Hades]

Schon klar. Nur "wir" bauen heute deswegen viele Häuser, weil wir Wissen, Erfahrung und Routine im Ziegelsteinbau haben. Irgenwann vor 5000 (?) Jahren, in Ägypten, stand wohl jemand vor einem ähnlichen Problem - und wagte es trotzdem.
Es kann doch nicht schaden, etwas weiter als nur bis zum Horizont des scheinbar Möglichen zu blicken. Jemand überlegt konkret, wie man den ersten Ziegelstein herstellt - und sinniert gleichzeitig darüber, ob man wohl ein Bauwerk bis zum Mond bauen kann.
Wie gesagt: Visionen.

Ich bin der letzte der was gegen Visionen hat, ich träume gelegentlich etwas vor mich hin wenn ich geistigen Leerlauf hab und mich nicht mit was beschäftigen kann. Space-Opera like Star War/Trek/GAte werden wohl total unmachbar bleiben, aber genau so seh ich am liebsten SciFi

Mir ging da konkret ja nur darum den Vergleich hier nochmal zu verdeutlichen, weil Traumdoyle wohl nicht gleich die Haus bauen Metapher so verstanden hatte

...ist eher so als würde man einen Bauplan für ein Haus entwerfen ohne zu wissen ob "Zigelsteine" möglich sind.

Hmm *grübel* ich weiß nicht gänzlich, wie du das meinst...

[julian apostata]

Zwischendurch mal wieder was ganz Banales. Was machen wir, wenn wir jahrelang unterwegs sind und nicht ständig mit 10m/s² beschleunigen können oder wollen. Wie simulieren wir Schwerkraft?

Klar, wir brauchen dann überdimensionale “Wäschetrommeln” (wie bei Babylon 5), wo nicht Wäschestücke auf 100 G sondern Menschen auf 1 G geschleudert werden.

1.824*x^2
Funktionsplotter, Funktionenplotter: Funktionsgraphen online berechnen!


Auf der x-Achse haben wir dann die Umlaufzeit in Minuten und auf der y-Achse den Durchmesser der „Wäschetrommel“

Also Beispiel: Die Achsen habe ich so begrenzt.

y=102.6 km Durchmesser x=7,5 Minuten Umlaufzeit

[Feydaykin]

Äh warum so groß? Man sagt eine Verträgliche Größe ist Rotation um einen Durchmesser von 1 Km.

[julian apostata]

Äh warum so groß? Man sagt eine Verträgliche Größe ist Rotation um einen Durchmesser von 1 Km.

Na gut, begrenzen wir mal die x-Achse auf 60 s Rotationsdauer und die y-Achse auf 1824 Meter Durchmesser.

Da wir jetzt das Meter-Sekunde-System benutzen, muss auch die Parabelgleichung dementsprechend angepasst werden.

0.5066*x^2
Funktionsplotter, Funktionenplotter: Funktionsgraphen online berechnen!


Bist du dir auch ganz sicher, dass dir bei einer Rotationsdauer unter 1 Minute nicht schwindlig wird?

[Feydaykin]

Lies doch einfach die Erkenntnisse durch

man sagt bis zu 2 Drehungen pro Minute ist alles ok, erst ab 7 Pro Minute ist ein Großteil negativ betroffen.

[Agent Scullie]

Mich würde interessieren, wo dort die Radiatoren sind.

Es braucht keine oder höchstens kleine, denn es ist ein Surfer auf den Wellen des Raumes.

Lio: soll das heißen, dass ein Warpantrieb keine Abwärme erzeugt? Oder etwa negative Abwärme? Also quasi sogar Wärme verbraucht?

so, wie das bei diesem Design angenommen wird, nämlich dass da einfach ein Ring um das Raumschiff herum mit exotischer Materie mit negativer Energiedichte gefüllt ist, würde tatsächlich keine Abwärme entstehen. Das hat aber wohlgemerkt nichts damit zu tun, dass bei dem Antrieb die Raumzeitgeometrie manipuliert wird (also "auf den Wellen des Raumes gesurft wird"), sondern einfach damit, dass Materie, die sich in einem Behälter befindet, und mit der sonst nichts weiter passiert, keine Abwärme erzeugt. Benzin einem Tank z.B. erzeugt auch keine Abwärme, erst wenn es im Motor verbrannt wird, entsteht Abwärme. Bei dem besagten Design wird aber angenommen, dass mit der exotischen Materie kein dem Verbrennen analoger Vorgang abläuft, die bleibt einfach nur in ihrem (ringförmigen) Tank.

Allerdings sind die getroffenen Annahmen aus zwei Gründen falsch. Zum einen geht in die ART-Feldgleichungen, aus denen folgt, dass für die Alcubierre-Antrieb eine negative Energiedichte erforderlich ist, nicht einfach nur die Energiedichte ein, sondern der gesamte Energieimpuls-Tensor, von dem die Energiedichte nur eine Komponente ist. Neben dieser hat der Energieimpuls-Tensor noch 15 weitere Komponenten, von denen 9 unabhängig voneinander sind. Diese Komponenten teilen sich auf die Impulsdichte (3 Komponenten) und die Impulsstromdichte (9 Komponenten, davon 6 voneinander unabhängig) auf, und wenn man die für den Alcubierre-Antrieb in die Betrachtung einbezieht, dann zeigt sich, dass in der exotischen Materie zirkulierende Impuls- und Energieströme vorhanden sein müssen. Es reicht also keineswegs, einfach nur einen Ring mit exotischer Materie zu füllen, die exotische Materie muss darin auch umgewälzt werden. Und dabei könnte dann doch wieder Abwärme entstehen.

Zum zweiten muss man bedenken, dass sich der äußere Teil der Umwandung des Rings außerhalb der Warpblase befinden würde (da die exotische Materie in den Randbereichen der Blase lokalisiert sein muss) - und folglich gar nicht mit dem restlichen Raumschiff in der Warpblase mitgeführt werden könnte. Anders gesagt: der Ring würde in kürzester Zeit auseinandergerissen werden. Das passt dazu, dass sich für die Alcubierre-Metrik für die Randbereiche der Warpblase starke Gezeitenkräfte ergeben.

Und schließlich: selbst wenn der Alcubierre-Antrieb selbst keine Abwärme erzeugen würde, so muss man doch annehmen, dass zumindest für die Lebenserhaltungssysteme an Bord Energie aufgewandt werden muss - und dadurch würde unweigerlich dann doch eine gewisse Abwärme anfallen.

Kurz: dem Design liegt offenbar zugrunde, dass eine ganze Reihe von Effekten außer acht gelassen werden. Effekte, die man für ein realistisches Design aber zweifelsohne berücksichtigen müsste.

[Enas Yorl]

Lies doch einfach die Erkenntnisse durch

man sagt bis zu 2 Drehungen pro Minute ist alles ok, erst ab 7 Pro Minute ist ein Großteil negativ betroffen.

Worauf bezieht sich diese Angabe, auf einen sitzenden, stehenden oder einen Menschen der sich bewegt? Gerade wenn sich ein Mensch senkrecht zur Rotationsachse bewegt, kommt auch noch die Corioliskraft ins Spiel. Horizontale und vertikale Bewegungen kommen beim Nicken und Drehen des Kopfes auch recht häufig vor. Besonders bei sehr schnellen Kopfbewegungen in einem rotierenden System, tritt leicht die Seekrankheit auf.
Ein Mensch der nur in einer Zentrifuge sitzt, ist hier wesentlich weniger Störfaktoren ausgesetzt. Als jemand der sich in einem rotierenden Habitat bewegt.

[Redphone]

Worauf bezieht sich diese Angabe, auf einen sitzenden, stehenden oder einen Menschen der sich bewegt? Gerade wenn sich ein Mensch senkrecht zur Rotationsachse bewegt, kommt auch noch die Corioliskraft ins Spiel. Horizontale und vertikale Bewegungen kommen beim Nicken und Drehen des Kopfes auch recht häufig vor. Besonders bei sehr schnellen Kopfbewegungen in einem rotierenden System, tritt leicht die Seekrankheit auf.
Ein Mensch der nur in einer Zentrifuge sitzt, ist hier wesentlich weniger Störfaktoren ausgesetzt. Als jemand der sich in einem rotierenden Habitat bewegt.

Wenig überraschend haben sich mit diesem Thema auch schon andere Leute beschäftigt, z.B.:
Hall, Theodore W. (2006). Artificial Gravity Visualization, Empathy, and Design

Demnach sind zwei Umdrehungen pro Minute voll in der "comfort zone".