Realistische Designs für Raumschiffe

[FariSeer]

Nehmen wir an wir konstruieren ein Raumschiff das so ähnliche aussieht wie ein Hochhaus.
Soll es dann "Richtung Dach" fliegen oder "Richtung Seite"?

Warum konstruierst du denn ein Raumschiff, damit es so aussieht wie ein Hochhaus? Wenn du das weißt, dann weißt du auch, in welche Richtung es am besten fliegt.

In den meisten realistischen Fällen ist die Flugrichtung "Dach" sinnvoller als die Flugrichtung "Seite".

Das Dach sollte dann tatsächlich etwas spitz sein, damit Kleinstmeteoriten besser abgleiten können (dies habe ich da auch noch rausgelesen).

Bei den Geschwindigkeiten, um die es hier geht, gleitet gar nichts mehr. Wegen Mikrometeoriten braucht man definitiv keine Spitze an sein Raumschiff dranbauen.

[Sternenkreuzer]

Ich stell mich grad fantasietechnisch etwas blöd an. Muss ich ehrlich zugeben.

Nehmen wir an wir konstruieren ein Raumschiff das so ähnliche aussieht wie ein Hochhaus.
Soll es dann "Richtung Dach" fliegen oder "Richtung Seite"?

Weiter oben wurde dazu mal was geschrieben, habe das so verstanden dass es Richtung Dach fliegen soll. Das Dach sollte dann tatsächlich etwas spitz sein, damit Kleinstmeteoriten besser abgleiten können (dies habe ich da auch noch rausgelesen).
Aber wie gesagt, die Flugrichtung ist mir nicht ganz klar bei dem Beispiel.


PS: Dieses Rebellenschiff hier

http://img.webme.com/pic/s/starwars-files/raumschiffe.jpg

hat ja so ne Art Bart unten dran. Das wäre für sich betrachtet ein Turm oder Hochhaus. Das würde dann seitwärts fliegen.

[Bynaus]

Zunächst einmal steht ja gar nicht fest, dass ein Trägheitsdämpfungssystem besonders kompliziert wäre.

Zunächst einmal ist ein "Trägheitsdämpfungssystem" vor allem eines: rein hypothetisch. Es gibt, z.B. im Ansatz zum Warpantrieb, nicht einmal theoretische Grundlagen, die den Bau eines solchen nur schon denkbar machen könnten. Zudem stellt sich auch die Frage, ob "Trägheitsdämpfung" überhaupt direktional sein kann, dh, ob diese dann nicht einfach auch die künstliche Schwerkraft aufheben würde. Ich denke, das ist in einem Unterforum wie "Technik und Wissenschaft" schon relevant, weil es hier ja nicht einfach um SciFi-Hirngespinnste gehen soll, sondern um die reale Welt. Aber nehmen wir mal an, es gäbe sowas.

Jegliche Beschleunigungen, die dieses hypothetische System an der Besatzung (und allem anderen an Bord) bewirkt, müssen vektoriell addiert werden. Das heisst, man kann nicht einfach eine Beschleunigung entgegen der Beschleunigung des Schiffes anlegen, da sich sonst die künstliche Schwerkraft und die "Gegenbeschleunigung" sehr ungünstig addieren: sagen wir, die Beschleunigung beträgt 2 Ge, und die künstliche Schwerkraft 1 Ge, dann wird aus dem "ebenen" Gang plötzlich ein Hang mit (relativ steilen) 30° Neigung. Und von den Problemen, wenn sich die betroffenen Menschen im Innern des Schiffs auch noch bewegen wollen, reden wir noch gar nicht.

Man denke nur mal an die Bauweise mehrstöckiger Wohnhäuser: die sind fast immer so gebaut, dass jede einzelne Wohnung auf einer einzigen Etage ist, so dass man, wenn man sich innerhalb der Wohnung bewegt, in einer Ebene bleibt. Stell dir mal stattdessen eine Wohnung vor, wo Wohnzimmer, Küche, Bad und Schlafzimmer auf vier unterschiedliche Etagen verteilt wären - da drin würde doch kaum jemand wohnen wollen. Dass man zum Verlassen des Hauses die Etage wechseln muss, wird dagegen viel eher akzeptiert, weil man das ja viel seltener machen muss. Oder nimm ein mehrstöckiges Bürogebäude, wie z.B. einen Frankfurter Bankenturm: da wird auch darauf geachtet, dass jede Abteilung möglichst auf einer einzigen Etage ist, damit die Mitarbeiter nicht zu oft treppauf treppab laufen müssen.

Man kann auch auf einem Raumschiff problemlos zusammenhängende Abteilungen auf dem gleichen Stockwerk unterbringen. Gerade wenn du dir Star Trek Raumschiffe zum Vorbild nimmst, gibt es eigentlich keine Räume, die so langgezogen sind, dass sie zwingend ein flaches Design nötig machen. Für weitere Strecken nehmen eh alle die Turbolifte, und da spielt es keine Rolle, ob die jetzt im Schnitt mehr auf/abwärts oder seitwärts fahren.

Analog könnte es bei Raumschiffen ablaufen: erst Turmaufbau mit Nuklearantrieb, danach irgendwann die Erfindung von FTL-Antrieb, künstlicher Schwerkraft und Trägheitsdämpfung, und schließlich darauf aufbauend der Umstieg auf horizontale Bauweise.

Wie gesagt, ich denke, du bräuchtest zwingende Vorteile, um diesen Umstieg zu rechtfertigen. Zumal sich bis dahin alle Jahrzehnte- bis Jahrhundertelang an die vertikale Bauweise gewöhnt haben. Sieh z.B. die Luftfahrt: jeder Luftfahringenieur weiss, dass Nurflügler viel effizienter im Treibstoffverbrauch wären. Aber gebaut werden trotzdem keine (im grossen Stil) : die ganze Infrastruktur ist für Röhrenflügler entwickelt und gebaut werden. Der Vorteil der Nurflügler ist nicht so gross, dass es sich lohnen würde, das alles umzustellen. Genauso dürfte es mit den Raumschiffen sein.

Ich bin ziemlich sicher, in 200 Jahren wird man über die seltsam anachronistische horizontale Auslegung der Star Trek Raumschiffe lachen.

Die Diskussion über SciFi-FTL-Antriebe scheint mir etwas überflüssig: diese entspringen einfach der Fantasie der Serien-Autoren und haben trotz fleissiger Unterfütterung mit allerlei "Technobabble" ("Hyperraum", "Slipstream", "Subraum" etc.) keinerlei Verankerung in der Realität. Ich sehe nicht, welchen Sinn das in einem Thread mit dem Titel "realistische Designs für Raumschiffe" haben soll. Ausnahmen sind der Alcubierre-Antrieb sowie künstliche Wurmlöcher, wobei in diesen beiden Fällen auch nur die theoretischen Grundlagen bekannt sind, aber völlig unklar ist, ob es jemals auch nur Ansatzweise gelingen wird, solche Raumzeit-Konstrukte zu bauen (geschweige denn, wie...).

[pollux83]

FTL's gibt es mehrere, aber viele ähneln sich.

Typ 1: In B5 und WH40K öffnet man ein Tor in einen Hyperraum, in dem man sich dann mit den ULG-Triebwerken fortbewegt. Die zurückgelegte Strecke im Normalraum entspricht einem vielfachen der Strecke im Hyperraum.

Typ 2: Bei ST wird eine Subraumblase erzeugt, die sich danach mit Warp halb im Normalraum halb im Subraum fortbewegt. Daneben gibt es noch die Transwarptunnel, die sehr ähnlich zu SG sind.
Bei SG wird ebenfalls ein Hyperraumfeld erzeugt, in dem man sich danach durch den Hyperraum bewegt. Gleiches gilt wohl auch für SW.
Bei allen 3 treten normalerweise keine g-Kräfte auf, das das Schiff formal stillsteht.

Typ 3: Bei Andromeda bewegt man sich auf bestimmten Routen durch den Slipstream. Ansonsten ähnlich wie Typ 2, wobei ich dir nicht sagen kann, ob g-Kräfte bei der Achterbahnfahrt auftreten.

Typ 4: Das Schiff springt praktisch ohne Zeitverlust von A nach B. Z.B. bei nBSG, Battletech oder auch Perry Rhodan, wobei der auch andere ÜLG's besitzt. Wie genau diese Antriebe funktionieren ist unbekannt, aber der Wiedereintritt in den Normalraum ist bei allen etwas holprig.

Typ 5: Bei Homeworld öffnet man Hyperaumportale, ähnlich wie bei Typ 1. Man bewegt sich aber mit Hilfe des Hyperantriebs durch den Hyperraum. Geht der kaputt oder gerät in ein Inhibitorfeld, dann fällt man recht sanft wieder in den Normalraum. Während der Reise vergeht außerdem Zeit, sodass man Reparaturen durchführen kann. Insgesamt fast wie Typ 2.

Typ 6: Es werden künstliche Wurmlöcher erzeugt, Die einen sehr sehr schnell von A nach B bringen. Z.B. bei Freelancer oder dem X-Universum. Ist ebenfalls sehr ähnlich den Typ 2 Antrieben.

Mass Effekt müsste mit seinen Masse-Effekt-Feldern auch zu Typ 2 gehören.


Wenn du dein Schiff mit Beschleunigungen von 1 g und mehr beschleunigen willst, dann solltest du dir überlegen Trägheitsdämpfer einzubauen. Die 1 g wirken ja nicht nur auf die Besatzung, sondern vom Bleistift bis zum Kochtopf auf alles. Du musst alles auf dem Schiff sichern und das ist ein großer Aufwand.
Mit künstlicher Gravitation könntest du alternativ auch versuchen die auftretenden g-Kräfte auszugleichen, aber solche Generatoren sind ebenso Scifi wie Trägheitsdämpfer.

Bei ULG's gibt es neben den Rückstoßtriebwerken auch noch die Gravitationsfeldantriebe, die den Raum manipulieren. Die Whitestarschiffe benutzen einen solchen Antrieb.

[Traumdoyle]

Mit einem auf Kernfusion beruhenden Impulsantrieb wie in Star Trek wären durchaus Beschleunigungen viel größer als g möglich, da müsste man dann schon dämpfen, damit die Besatzung nicht zu Matsch zerquetscht wird.

Ja gut ok. Dazu kann ich nix sagen Außer vllt. dass ich es fraglich finde, ob so ein Antrieb dann überhaupt sinnvoll wäre, wäre ja vermutlich besser, ihn auf etwa 1 G runterzuschrauben. Falls das geht.

Woher hast du das, dass da etwas an den nächsten Stern angepasst wird?

Ach, ich glaube in einer Folge wo Felix Gaeta den Sprung manuell berechnen muss, erzählt Colonel Tigh etwas über die Trägheitsanpassung... ich kenn die Serie nur auf Deutsch, vllt. wurde es falsch oder schwammig übersetzt. Oder ich erinnere mich falsch.

Das entspräche eher dem Natario-Antrieb: vorne zieht sich der Raum in Flugrichtung zusammen und dehnt sich zugleich senkrecht dazu aus, hinten dehnt er sich in Flugrichtung aus und zieht sich senkrecht dazu zusammen. Die Analogie für den Alcubierre-Antrieb wäre eher, dass sich das Wasser vor dem Boot zusamenzieht und sich hinter dem Boot ausdehnt, ohne um das Boot herumzufließen.

Von dem hab ich noch nie was gehört, klingt aber ähnlich wie der Warpantrieb.
Ja gut, war auch nur ein Vergleich.

[Agent Scullie]

Beim Lesen der neueren Beiträge stellte ich mir folgende Frage, im Bezug auf Trägheitsdämpfer:
"Ja braucht man das überhaupt??" - Das Konzept ist ja ganz cool, einfach auf einen Knopf drücken und man spürt keine respektive nur einen winzigen Bruchteil (heißt ja "Dämpfer", nicht "Trägheitsentferner") der Beschleunigung.
Aber es gibt doch im Prinzip nur 2 Arten von Antrieb: 1. normale chemische Antriebe, Sonnensegel oder Ionenantriebe, die letzten beiden mit zwar konstanter, aber sehr geringer Beschleunigung. Da müsste man ja nichts dämpfen.

Mit einem auf Kernfusion beruhenden Impulsantrieb wie in Star Trek wären durchaus Beschleunigungen viel größer als g möglich, da müsste man dann schon dämpfen, damit die Besatzung nicht zu Matsch zerquetscht wird.

Bei 2. kommen die jeweiligen FTL-Konzepte ins Spiel. Ich kenne da nur 3 Unterarten, den FTL-Antrieb in BSG, über den meiner Erinnerung nach nicht viel gesagt wird, dann Hyperraum in Stargate Atlantis und den Warpantrieb in Star Trek.
Bei BSG wird erwähnt, dass etwas an einen (den nächsten?) Fixsstern angepasst wird, um die Trägheit zu kompensieren. Das ist jetzt eine recht vage Aussage, darauf kann ich keine Hypothesen bilden.
Dann Hyperraum. Gerade bei Stargate wird der Hyperraum dem Subraum gleichgesetzt, daher ist fraglich, ob Trägheit als ein solches Phänomen dort überhaupt auftritt sowie wie der Antrieb überhaupt funktioniert. Vllt. vergleichbar mit dem Warpantrieb.

Beim Warpantrieb aus ST braucht man keinen Trägheitsdämpfer, der ist nur für den Impulsantrieb. Bei einem Warpantrieb nach dem Prinzip des Alcubierre-Antriebes wäre ebenfalls keine Trägheitsdämpfung erfoderlich.

Über den FTL-Antrieb der neuen BSG-Serie gibt es eigentlich nur sehr spärliche Infos, was ja auch durch den ausdrücklichen Wunsch, Technobabble zu vermeiden, begründet ist. Woher hast du das, dass da etwas an den nächsten Stern angepasst wird?
Über den Hyperantrieb aus SGA gibt es ebenfalls nur begrenzte Infos. Versteht man den Hyperraum aber so, dass er einfach nur höhere Geschwindigkeiten zulässt als der Normalraum, dann kann man davon ausgehen, dass diese höheren Geschwindigkeiten immer noch auf konventionelle Weise, also durch einen Antrieb, bei dem im Schiff Trägheitskräfte auftreten, erreicht werden müssen. Da wäre also wieder ein Trägheitsdämpfer interessant.

Zu dem komme ich jetzt: da bewegt sich das Schiff ja nicht, sondern nur der Raum um das Schiff herum. Ich vergleiche das gern mit einem Ruderboot der Wikinger. Das Boot bewegt sich nicht auf dem Wasser, das Wasser wird nur um das Schiff herum gedrückt.

Das entspräche eher dem Natario-Antrieb: vorne zieht sich der Raum in Flugrichtung zusammen und dehnt sich zugleich senkrecht dazu aus, hinten dehnt er sich in Flugrichtung aus und zieht sich senkrecht dazu zusammen. Die Analogie für den Alcubierre-Antrieb wäre eher, dass sich das Wasser vor dem Boot zusamenzieht und sich hinter dem Boot ausdehnt, ohne um das Boot herumzufließen.

[Traumdoyle]

Beim Lesen der neueren Beiträge stellte ich mir folgende Frage, im Bezug auf Trägheitsdämpfer:
"Ja braucht man das überhaupt??" - Das Konzept ist ja ganz cool, einfach auf einen Knopf drücken und man spürt keine respektive nur einen winzigen Bruchteil (heißt ja "Dämpfer", nicht "Trägheitsentferner") der Beschleunigung.
Aber es gibt doch im Prinzip nur 2 Arten von Antrieb: 1. normale chemische Antriebe, Sonnensegel oder Ionenantriebe, die letzten beiden mit zwar konstanter, aber sehr geringer Beschleunigung. Da müsste man ja nichts dämpfen.
Prinzipiell auch noch neuere Konzepte wie den Cannae Drive oder andere Kuriositäten, die fallen meiner Ansicht aber auch unter 1., weil der Schub ähnlich dem der Ionenantriebe ist.

Bei 2. kommen die jeweiligen FTL-Konzepte ins Spiel. Ich kenne da nur 3 Unterarten, den FTL-Antrieb in BSG, über den meiner Erinnerung nach nicht viel gesagt wird, dann Hyperraum in Stargate Atlantis und den Warpantrieb in Star Trek.
Bei BSG wird erwähnt, dass etwas an einen (den nächsten?) Fixsstern angepasst wird, um die Trägheit zu kompensieren. Das ist jetzt eine recht vage Aussage, darauf kann ich keine Hypothesen bilden.
Dann Hyperraum. Gerade bei Stargate wird der Hyperraum dem Subraum gleichgesetzt, daher ist fraglich, ob Trägheit als ein solches Phänomen dort überhaupt auftritt sowie wie der Antrieb überhaupt funktioniert. Vllt. vergleichbar mit dem Warpantrieb.
Zu dem komme ich jetzt: da bewegt sich das Schiff ja nicht, sondern nur der Raum um das Schiff herum. Ich vergleiche das gern mit einem Ruderboot der Wikinger. Das Boot bewegt sich nicht auf dem Wasser, das Wasser wird nur um das Schiff herum gedrückt. Das stimmt so jetzt sicher nicht, aber ist ja nur ein Vergleich.
Jedenfalls bräuchte man meines Erachtens beim Warpantrieb auch keinen Dämpfer, da ja wie gesagt keine Bewegung in dem Sinn stattfindet.
Zumindest meine Sichtweise, ich lasse mich gern belehren :P

[Agent Scullie]

Solche Dinge entwickeln sich historisch: die ersten Raumschiffe mit Fissions- oder Fusionsantrieb werden wohl lange vor FTL, künstlicher Schwerkraft etc etc. kommen (wenn diese überhaupt kommen), und werden alle darauf folgenden Designs beeinflussen - da müsste es schon sehr gute Gründe geben, warum man eine andere Auslegung wählt. Es macht auch mit künstlicher Schwerkraft Sinn, die Antriebsachse als Schwerkraftachse zu wählen, denn wenn man beschleunigt, kann man dann die "künstliche Schwerkraft" einfach entsprechend variieren (je nach dem verstärken oder abschwächen). Ansonsten, also wenn man a la Star Trek die Schwerkraftachse senkrecht zur Antriebsachse wählt, muss man irgend ein kompliziertes System entwerfen, um die Beschleunigungseffekte wieder zu korrigieren - und wofür? Eine solche "horizontale" Deckauslegung hat keine offensichtlichen Vorteile gegenüber einer vertikalen Anordnung, dh, sie ist den Aufwand nicht wert.

Zunächst einmal steht ja gar nicht fest, dass ein Trägheitsdämpfungssystem besonders kompliziert wäre. Man kennt ja die vom Antrieb erzeugte Beschleunigung und kann die Einstellung der Trägheitsdämpfung ganz einfach daran anpassen. Zum anderen hat eine horizontale Deckauslegung durchaus einen Vorteil, nämlich den, dass sie der menschlichen Gewohnheit entspricht: auf der Erde ist man es gewohnt, eher weite Strecken in der Ebene zu gehen als Treppen zu steigen oder Aufzug zu fahren.

Man denke nur mal an die Bauweise mehrstöckiger Wohnhäuser: die sind fast immer so gebaut, dass jede einzelne Wohnung auf einer einzigen Etage ist, so dass man, wenn man sich innerhalb der Wohnung bewegt, in einer Ebene bleibt. Stell dir mal stattdessen eine Wohnung vor, wo Wohnzimmer, Küche, Bad und Schlafzimmer auf vier unterschiedliche Etagen verteilt wären - da drin würde doch kaum jemand wohnen wollen. Dass man zum Verlassen des Hauses die Etage wechseln muss, wird dagegen viel eher akzeptiert, weil man das ja viel seltener machen muss. Oder nimm ein mehrstöckiges Bürogebäude, wie z.B. einen Frankfurter Bankenturm: da wird auch darauf geachtet, dass jede Abteilung möglichst auf einer einzigen Etage ist, damit die Mitarbeiter nicht zu oft treppauf treppab laufen müssen.

Und wo du die historische Entwicklung ansprichst: diese ist z.B. bei U-Booten interessant. Die ersten U-Boote sahen fast genauso aus wie gewöhnliche Schiffe, nur dass das Oberdeck abgedichtet war. Erst nach dem 2. Weltkrieg setzte sich die heute übliche Bauform durch. Analog könnte es bei Raumschiffen ablaufen: erst Turmaufbau mit Nuklearantrieb, danach irgendwann die Erfindung von FTL-Antrieb, künstlicher Schwerkraft und Trägheitsdämpfung, und schließlich darauf aufbauend der Umstieg auf horizontale Bauweise.

[Liopleurodon]

Hallo,

Da machen sich einige Leute sorgen um den Strahlungsschutz. Ist Ok ist wichtig.
Aber welche Vorräte sollen in die Nicht Strahlengeschützten Bereiche?
Nahrungsmittel und Wasser?

Wasser bietet sich an und bietet selbst auch einen Strahlenschutz. Bei Lebensmitteln wäre ich vorsichtiger, weil ionisierende Strahlung auch die "Vitamine" degradiert.

Kunststoffe oder Aluminium als aussenhülle zu verwenden ist auch nicht sinnvoll.
da werden stabile materialien benötigt Beschuss mikropartikel

Jein... Massenreduktion ist schon sinnvoll, weil es Treibstoff/Reaktionsmasse einzusparen hilft. Gegen Mikrometeoriten benötigt man nicht unbedingt einen Panzer, sondern käme auch schon mit Materialien recht weit, die zwar leicht, aber in Schichten angeordnet sind. Jede Schicht absorbiert Aufprallenergie, ähnlich wie bei einer schusssicheren Weste. Die aktuelle Krönung dieser Technologie ist wohl die schusssichere Kleidung, die von einer (peruanischen oder kolumbianischen?) Firma vertrieben wird.

Bei Arthur Clarke und Stephen Baxter wird in der Trilogie "Odyssee der Zeit" ein sonnensegelgetriebenes Raumschiff für Reisen von der Erde zum Mars vorgestellt, welches aus einem metallischen Druckbehälter besteht, dessen Innenräume mit leichtem Balsaholz abgetrennt sind. So könnte man es auch machen.

[Peter1977]

Hallo,

Da machen sich einige Leute sorgen um den Strahlungsschutz. Ist Ok ist wichtig.
Aber welche Vorräte sollen in die Nicht Strahlengeschützten Bereiche?
Nahrungsmittel und Wasser?

Es gibt wahrscheinlich wenige sachen die die in nicht strahlengeschützten bereichen gelagert
werden können (Abfälle).

Kunststoffe oder Aluminium als aussenhülle zu verwenden ist auch nicht sinnvoll.
da werden stabile materialien benötigt Beschuss mikropartikel

mfg Peter

[Liopleurodon]

Also welche Form ist stabil? Kugelraumschiff?

Für wirklich hohe Geschwindigkeiten wäre wahrscheinlich eine zylindrische oder zylindrisch-pfeilartige Form zu empfehlen. Selbst der Raum zwischen den Sternen ist nicht leer und ein interstellares Raumschiff müsste wohl am günstigsten so konstruiert werden, dass es in Bewegungsrichtung möglichst wenig Fläche für Kollisionen anbietet - müsste es sich doch einen Lichtjahre langen Tunnel durch das zwar dünne, aber bei hohen Geschwindigkeiten vermutlich merkbar abrasive interstellare Gas graben.

[Wolf4310]

Raumschiffe muss man nicht kompakt bauen, im Weltraum sind ganz andere Konstruktionen möglich.

Ihr habt beide Recht, aber es kommt auch darauf an welche eigenschaften das Raumschiff haben soll/benötigt.
Soll das Schiff wendig sein, sollte die Masse möglichst nah an der Rotationsachse liegen.
Bei einem Frachtschiff wo wendigkeit nicht so wichtig ist kann man daher auf kosten der Wendigkeit auf Volumen gehen.

Mal als Beispiel, die Do335 konnte schneller um die Längsachse rollen als die Bf110, obwohl beide Flugzeuge in etwa die selbe Masse hatten und beide 2motorig waren.
Die Do335 hatte aber beide Motoren im Rumpf (die Rotationsachse lief durch die Motoren) und die Bf110 hatte die Motoren an den Flügeln.

Das macht nichts, den das ist kein zusätzliches Gewicht. Wasser, Treibstoff, Vorräte, Maschinen & Co muss man ohnehin mitführen.

Wenn Wasser,Treibstoff, Vorräte verbraucht werden, sinkt aber dementsprechend der Strahlenschutz

[Enas Yorl]

Im Inneren des Raumschiffes ist der Platz sehr begrenzt. Du kannst natürlich auch die gesamte außenhaut schützen, aber das erhöht das Trägheitsmoment, was bei kleinen Schiffen durchaus berücksichtigt werden sollte. Und warum ist Volumen günstig? Das Schiff hat bestimmte Abmessungen. Wenn du die vergrößerst, dann erhöhst du damit auch alle anderen Materialkosten.

Raumschiffe muss man nicht kompakt bauen, im Weltraum sind ganz andere Konstruktionen möglich.

Deine Wasserhülle würde dann fast doppelt so viel wiegen wie die Bleihülle, bei gleichem Schutz.

Das macht nichts, den das ist kein zusätzliches Gewicht. Wasser, Treibstoff, Vorräte, Maschinen & Co muss man ohnehin mitführen. Wenn man die notwendigen Komponenten des Raumschiffes so anordnet das sie den bewohnten Bereich (das bezeichnet sowohl Quartiere wie auch Arbeitsplätze) vor Strahlung schützen. Kann man auf zusätzliche Masse durch eine Bleihülle verzichten.

[pollux83]

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.

Im Inneren des Raumschiffes ist der Platz sehr begrenzt. Du kannst natürlich auch die gesamte außenhaut schützen, aber das erhöht das Trägheitsmoment, was bei kleinen Schiffen durchaus berücksichtigt werden sollte. Und warum ist Volumen günstig? Das Schiff hat bestimmte Abmessungen. Wenn du die vergrößerst, dann erhöhst du damit auch alle anderen Materialkosten.
Und jetzt der Rest. Blei hat keine große Masse, sondern eine hohe Dichte. Die benötigte Dicke der Schicht ist Element- und Energieabhängig. Du brauchst z.B. mit Wasser für Photonen mit 0,5 MeV eine 20 mal dickere Schicht als mit Blei. Das ist aber nur 11,35 mal so dicht. Deine Wasserhülle würde dann fast doppelt so viel wiegen wie die Bleihülle, bei gleichem Schutz.
Halbwertsschicht ? Wikipedia

Abschirmen gegen Strahlung muss man hauptsächlich den bewohnten Bereich, nicht das ganze Schiff.

Das stimmt, aber die Arbeitsbereiche solltest du auch schützen.
Abhängig vom Raumschiff kann es dann günstiger sein, gleich das ganze Schiff zu schützen, anstatt immer nur die einzelnen Bereiche.

[Bynaus]

Dass ein Frachter am besten eckig ist, hatten wir ja auch schon besprochen.

Ich sehe nicht, warum ein Frachter "am besten" eckig sein sollte. Wie bei allem gilt "Form follows function", die Funktion bestimmt die Form. Und wie ich erwähnt hatte gibt es durchaus Szenarien (Aerobraking um Treibstoff zu sparen) wo es günstig sein kann, den Frachter so zu bauen, dass er keine Ecken hat, die beim Aerobraking übermässig thermisch belastet werden. So lange es keinen besonderen Grund gibt, warum Frachter eckig sein müssen, werden sie nicht zwingend eckig sein.

Also welche Form ist stabil? Kugelraumschiff?

Eine Kugel ist grundsätzlich die stabilste Form, aber sie ist für ein Raumschiff nicht unbedingt die idealste Form. Erstens ist da das Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis minimal, das heisst, die benötigten Radiatoren werden nirgends grösser sein als bei einem Kugelraumschiff. Zweitens hat eine Kugel ein grosses Querfläche-zu-Volumen-Verhältnis, kriegt also insgesamt mehr Mikrometeoriten- und Minentreffer ab als ein schlankes Schiff. Je schneller das Schiff ist, desto schlanker sollte es sein. Die Kugelform eignet sich deshalb am ehesten noch für eine bewaffnete Raumstation. Wobei der militärischer Nutzen solcher Raumstationen nicht besonders gross ist (im Prinzip ist es ein Schiff ohne Antrieb...). Wenn schon würde man solche tief im Inneren von Asteroiden bauen: wenn die Position schon bekannt ist, muss man wenigstens dafür sorgen, dass sie stark gepanzert sind.

Allerdings ist Blei auch sehr schwer, dafür eignen sich gut Polyethylenkunststoffe bei einen Bruchteil des Gewichts.

Die beste Abschirmung bietet Wasserstoff. Das kann reiner Wasserstoff sein, Wasserstoff gebunden in Wasser oder in Kohlenwasserstoffen. Metalle haben bei aller Abschirmung immer auch das Problem von Sekundärstrahlung (Teilchenschauer durch strahlungszertrümmerte Atome) und Aktivierung (langanhaltende Radioaktivität einiger zertrümmerter Atome): bei Wasserstoff ist das entsprechende Problem viel kleiner.

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.

Ja, es gibt den psychologischen Effekt, aber dem kann man ja auch mit einer "Cupola" (wie bei der ISS) begegenen. Beim Flugzeug ist das mit der Strahlung auch nicht so sehr ein Problem, und die Fenster machen da keinen grossen Unterschied.

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.

Ja - man bräuchte sowas wie holografische Bildschirme, die dem Betrachter je nach Blickrichtung ein etwas anderes Bild zeigen. Da sind wir ja schon fast.

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.

Solche Dinge entwickeln sich historisch: die ersten Raumschiffe mit Fissions- oder Fusionsantrieb werden wohl lange vor FTL, künstlicher Schwerkraft etc etc. kommen (wenn diese überhaupt kommen), und werden alle darauf folgenden Designs beeinflussen - da müsste es schon sehr gute Gründe geben, warum man eine andere Auslegung wählt. Es macht auch mit künstlicher Schwerkraft Sinn, die Antriebsachse als Schwerkraftachse zu wählen, denn wenn man beschleunigt, kann man dann die "künstliche Schwerkraft" einfach entsprechend variieren (je nach dem verstärken oder abschwächen). Ansonsten, also wenn man a la Star Trek die Schwerkraftachse senkrecht zur Antriebsachse wählt, muss man irgend ein kompliziertes System entwerfen, um die Beschleunigungseffekte wieder zu korrigieren - und wofür? Eine solche "horizontale" Deckauslegung hat keine offensichtlichen Vorteile gegenüber einer vertikalen Anordnung, dh, sie ist den Aufwand nicht wert. Selbst wenn man auf Planeten landet kann man aufrecht landen.