Realistische Designs für Raumschiffe

[Liopleurodon]

wird erwähnt, dass die Vendetta selbst Nuklearraketen besitzt, die bei der Detonation oben genannte Strahlung freisetzt. Die dabei entstehende Druckwelle und eventuelles feindliches Waffenfeuer wird darin nicht behandelt.

Druckwellen durch Kernwaffenexplosionen kann man im Weltraum auch getrost vernachlässigen. Auf der Erde entstehen die gewaltigen Druckwellen aus der Absorption der Gamma- und Röntgenstrahlen durch die Atmosphäre. Ohne Luft jedoch müsste das Material der Bombe selbst die Druckwelle erzeugen und das reicht für nicht viel mehr als ein seichtes Lüftchen.

Im Vakuum gewichtiger wäre die Strahlung.

[Traumdoyle]

Na dann ist ja gut, dass ich keinerlei Kampfszenen eingeplant habe In der Szene, strengenommen nur belangloser Smalltalk, da die Randbedingungen dieser Szene das so verlangen, wird erwähnt, dass die Vendetta selbst Nuklearraketen besitzt, die bei der Detonation oben genannte Strahlung freisetzt. Die dabei entstehende Druckwelle und eventuelles feindliches Waffenfeuer wird darin nicht behandelt. Und selbst wenn, ist dieser Thread ja nicht speziell auf dieses Buch bezogen, sondern allgemein

[Enas Yorl]

In diesem Fall setzt man eben lieber auf fette Panzerung als auf Beweglichkeit. Inwiefern soll es nicht praktikabel sein? Man braucht halt Blei und Cadmium...

Es gibt heute schon taktische Nuklearwaffen in panzerbrechenden Sprengköpfen. So eine Waffe explodiert nicht außerhalb deiner Panzerung, sondern durchschlägt sie. Will man sich dagegen panzern, bleibt keine Manövrierfähigkeit mehr übrig. Zumindest nicht, wenn man dabei bei der Leistungsfähigkeit von Triebwerken und Waffensystemen halbwegs realistisch bleiben will.
Ich würde eher darauf setzen mich nicht treffen zu lassen. Nützlich könnte dabei ein Schwarm von Kampfdrohnen sein, welche die Hauptlast an offensiven und defensiven Risiko tragen.

[Traumdoyle]

Das mit der Stützmasse ist mir durchaus klar, ebenfalls, dass die Vendetta, das Schiff, schwer (massig) wie nochmal was wäre. Aber was soll ich machen? Das Schifflein winzig machen mit 2 cm dicker Panzerung, die gleich durchlöchert ist? *Schulterzuck* wär ja auch nichts, wenn man's so machen würde.
Zur Art des Antriebs: ich hab gelesen, dass nach Wasserstoff die Antimaterie die höchste Energiedichte hat, dort ist aber die Herstellung und Lagerung wieder so eine Geschichte... daher tendiere ich mal zu einem simplen Wasserstoff-Antrieb?

Laser gegen Raketen, ja durchaus, aber gegen feindliche Schiffe? Ich bin so frech und bezweifel das

In diesem Fall setzt man eben lieber auf fette Panzerung als auf Beweglichkeit. Inwiefern soll es nicht praktikabel sein? Man braucht halt Blei und Cadmium...

[Enas Yorl]

"Naja anders geht es ja nicht... ein Raumschiff ohne Treibstoff gibt es ja allerhöchstens bei Stargate, wo sie für alles nur "Energie" brauchen.

Ich weiß ja nicht, was für einen Rückstoßantrieb du planst. Aber der Verbrauch von Stützmasse ist hier durchaus ein kritischer Faktor, gerade wenn man den Raumschiff eine schwere Panzerung verpasst. Das hat natürlich auch dramaturgisches Potential, wenn die Stützmasse ausgeht.

Laser? Hah wie süß, ne Spaß beiseite, viel wahrscheinlicher wären Projektilwaffen oder Raketen... hast du ja bereits gesagt

Laser würde ich nicht über Bord werfen, gerade als Defensivsystem zur Abwehr von Raketen.

Gegen welche Waffensysteme? Joa, im besten Fall gegen alles... von Laser, bis zu Projektilen, Atombomben... müsste man sie halt dick machen und somit Unmengen an Masse "gewinnen", aber was will man machen? Wenn's ein Kriegsschiff ist, muss es auch überstehen können.
Das Schiff, das ich für ein Buch / Film (schön wär's jedenfalls) entwickle, hat eine ziemlich dicke und massive Panzerung, es wird auch erwähnt, dass sie gegen C- und X-Strahlen (im deutschen Sprachgebrauch Gamma- und Röntgenstrahlung) schützt. Ah und gegen Neutronenstrahlung ebenfalls.

Panzerung ist so eine Sache, die erhöht die Masse des Raumschiffes. Damit braucht man mehr Triebwerksleistung und der Stützmassenverbrauch steigt. Ein unbewegliches Schiff ist ein leichtes Ziel, und eine realistische Panzerung gegen Nuklearwaffen dürfte kaum praktikabel sein.

[Traumdoyle]

"Man kann auch die ausgestoßene Stützmasse dafür nutzen, einen Teil der Abwärme los zu werden. Allerdings verbraucht man damit diese auch. " Naja anders geht es ja nicht... ein Raumschiff ohne Treibstoff gibt es ja allerhöchstens bei Stargate, wo sie für alles nur "Energie" brauchen. Außer man hätte eine Art Subraum-, Wurmloch- oder sonstiger exotischer Antrieb, der nicht nach dem Rückstoß-Prinzip funktioniert, aber das diskutiere ich jetzt nicht, da ich dazu sonst nichts weiß, hah.
Laser? Hah wie süß, ne Spaß beiseite, viel wahrscheinlicher wären Projektilwaffen oder Raketen... hast du ja bereits gesagt
Gegen welche Waffensysteme? Joa, im besten Fall gegen alles... von Laser, bis zu Projektilen, Atombomben... müsste man sie halt dick machen und somit Unmengen an Masse "gewinnen", aber was will man machen? Wenn's ein Kriegsschiff ist, muss es auch überstehen können.
Das Schiff, das ich für ein Buch / Film (schön wär's jedenfalls) entwickle, hat eine ziemlich dicke und massive Panzerung, es wird auch erwähnt, dass sie gegen C- und X-Strahlen (im deutschen Sprachgebrauch Gamma- und Röntgenstrahlung) schützt. Ah und gegen Neutronenstrahlung ebenfalls.

Edit: wäre es angebracht, die Radiatoren aus Diamant zu fertigen (beziehungsweise Kohlenstoffnanoröhren), da dieses Mineral die höchste Wärmeleitfähigkeit besitzt (laut Wikipedia sind die genannten Röhren in etwa 2,5 mal so gut wie der Diamant) ? Oder sagt die Wärmeleitfähigkeit darüber nichts aus? Bin wie gesagt kein Physiker ; )

[Enas Yorl]

Danke für die Antwort Was genau meinst du mit Temperaturgefälle?

Eine Temperaturdifferenz, ohne diese funktioniert kein Generator der Wärme umwandelt.

Aber das heißt in dem Fall, dass man es nicht umwandeln kann, oder?

Doch, aber damit vergrößert man das Problem. Man würde konzentrierte Wärme, in verteilte Wärme umwandeln, plus die gewonnene elektrische Energie (vereinfacht dargestellt). Der Aufwand die verteilte Wärmeenergie zu den Radiatoren zu transportieren, würde dadurch steigen.

Die räumliche Nähe leuchtet ein, es kommt allerdings auf die Art des Antriebs an (der Atomreaktor-Antrieb kam nicht von mir ), denn bei normalen Verbrennungsantrieben wird die Hitze ja direkt ausgestoßen.

Man kann auch die ausgestoßene Stützmasse dafür nutzen, einen Teil der Abwärme los zu werden. Allerdings verbraucht man damit diese auch.

Zum Wärmestau: mhm, man muss ja während eines Kampfes nicht zwangsläufig das Schiff bewegen, man bräuchte höchstens etwas Strom für Waffen und Schilde... ja ok du hast vermutlich recht^^.

Elektrische Waffensysteme, Laser oder Railguns erzeugen viel Abwärme. Das Abwärmepotential eines Raumschiffes würde hier deren Einsatz limitieren. Raketen erzeugen das Problem nicht.

Kriterien für die Panzerung? Wie meinst du das?

Gegen welche Waffensysteme soll diese den schützen?

[Traumdoyle]

Danke für die Antwort Was genau meinst du mit Temperaturgefälle? Verzeih, ich studiere weder Physik, noch Chemie, noch irgendetwas, das mit Wärme oder anderen Energieformen zu tun hat. Aber das heißt in dem Fall, dass man es nicht umwandeln kann, oder?
Die räumliche Nähe leuchtet ein, es kommt allerdings auf die Art des Antriebs an (der Atomreaktor-Antrieb kam nicht von mir ), denn bei normalen Verbrennungsantrieben wird die Hitze ja direkt ausgestoßen.
Zum Wärmestau: mhm, man muss ja während eines Kampfes nicht zwangsläufig das Schiff bewegen, man bräuchte höchstens etwas Strom für Waffen und Schilde... ja ok du hast vermutlich recht^^.
Kriterien für die Panzerung? Wie meinst du das?

[Enas Yorl]

Zusatzfrage: könnte man die sich entwickelnde Wärme nicht benutzen, um Strom zu erzeugen, und damit das Schiff zu kühlen? Wenn das jetzt logisch irgendeinem mir unbekannten physikalischen Gesetz widerspricht, dann verzeih die Frage und weise mich darauf hin

Um ein Wärmepotential in elektrische Energie umzuwandeln, braucht man ein Temperaturgefälle. Je geringer das ist, um so geringer die Effizienz des Generators. Am Ende muss man die Wärmeenergie abstrahlen (Radiator), ansonsten ist das Temperaturgefälle recht schnell ausgeglichen.

Dann sei noch angemerkt, dass der Einsatz von Radiatoren nicht zwangsläufig auf das grundlegende Design einen Einfluss hat, oder? Man braucht sie ja nur irgendwo hinzupacken, wo sie entweder nicht schnell abgeschossen werden können, oder während des Kampfes von Hüllenpanzerung überdeckt wird.

Wärme muss auch transportiert werden, darum ist eine räumliche Nähe von Wärmequelle und Radiator durchaus wünschenswert. Eigentlich würde ich annehmen, das während einer Kampfhandlung besonders viel Wärme produziert wird. Dabei dann die Radiatoren abzudecken, würde bedeuten einen Wärmestau zu riskieren.

Was sind deine Kriterien für eine Hüllenpanzerung gegen Waffen?

[Traumdoyle]

Faszinierend. Nein im Ernst! Faszinierende Antwort. Dass ein Raumschiff im All nicht so simpel kalt werden kann, ist mir schon klar, wo soll die kinetische Energie denn auch hin (rhetorische Frage)?
Zum Antrieb sage ich aber Folgendes: wie kommst du auf die 1 Gigawatt? Und ein Antrieb muss ja nicht die ganze Zeit laufen, daher würde er ja auch nicht die ganze Zeit Hitze entwickeln. Zusatzfrage: könnte man die sich entwickelnde Wärme nicht benutzen, um Strom zu erzeugen, und damit das Schiff zu kühlen? Wenn das jetzt logisch irgendeinem mir unbekannten physikalischen Gesetz widerspricht, dann verzeih die Frage und weise mich darauf hin
Das mit dem Stealth respektive Tarnung ist ein guter Punkt, wenngleich vielleicht auch nicht. Denn wenn man annimmt, dass die feindliche Spezies ebenfalls über ähnliche Radioatoren verfügt, hat keiner durch das entdeckt Werden einen "unfairen" Nachteil. Und wenn man Konzepte wie den Warpantrieb hinzu"rechnet", könnte es ja ergeben, dass man so schnell beim Feind ist, dass er gar nicht erst dazu kommt, durch Teleskope welcher Art auch immer nach entfernten Zielen zu spähen.
Dann sei noch angemerkt, dass der Einsatz von Radiatoren nicht zwangsläufig auf das grundlegende Design einen Einfluss hat, oder? Man braucht sie ja nur irgendwo hinzupacken, wo sie entweder nicht schnell abgeschossen werden können, oder während des Kampfes von Hüllenpanzerung überdeckt wird.

[Bynaus]

Zuerst einmal: Raumschiffe brauchen dringend etwas, was die Science Fiction (meistens!) als völlig unsexy betrachtet und ignoriert: Radiatoren.

Man merkt unseren "Raumschiff-Designs" (in der Science Fiction, zumindest) an, dass wir keine Spezies sind, die regelmässig Reisen in die Tiefen des Alls unternimmt. Die allermeisten Raumschiffe, die so gezeigt werden, würden ihre Besatzung nach einiger Zeit kochen. Warum?

Raumschiffe mit Antrieben, mit denen sich hohe Geschwindigkeiten erreichen lassen, müssen die Energie für diese Antriebe erzeugen. Das können bis zu einigen Gigawatt sein. Die erzeugte (oder umgewandelte) Energie tut ihr Ding, aber am Ende wird sie zu Wärme. Und diese Wärme muss abgestrahlt werden. Auf der Erde ist das kein Problem: die Atmosphäre übernimmt das. Aber wie man ja von Thermosflaschen weiss, ist das Vakuum auch ein sehr guter Isolator. Einmal erzeugte Wärme wird man im Weltraum nicht so leicht los.

Nehmen wir mal zum Beispiel an, ich hätte ein Raumschiff, kugelförmig (der Einfachheit halber) mit 50 m Durchmesser, das für seinen Antrieb einen Atomreaktor mit 1 Gigawatt Gesamt-Leistung benötigt. Wie heiss wird das Raumschiff ohne Radiatoren? Die Wärme kann nur über die Oberfläche abgestrahlt werden, und die ist 4*Pi*(50/2)^2 = 314 Quadratmeter gross. Über das Stefan-Boltzmann-Gesetz (S = A*rho*T^4, wobei S die Abgestrahlte Leistung, A die Oberfläche, rho eine Konstante mit Wert 5.67e-8 und T die erreichte Temperatur des abstrahlenden Körpers ist) können wir die Temperatur berechnen: (1e9 W/(314 m^2*rho) )^(1/4) = 2740 K, oder knapp 2500°C. Auf dieser Temperatur würde sich das Raumschiff also einpendeln (wenn der Atomreaktor bei solchen Temperaturen nicht ohnehin kaputtgehen würde, aber das ist hier nicht das Hauptproblem...). Senken kann man diese Temperatur nur über eine geringere Leistung oder eben eine höhere Oberfläche - und da kommen die Radiatoren ins Spiel. "Echte" Raumschiffe, wie die ISS, oder das Space Shuttle haben sie etwa (beim Shuttle waren sie auf der Innenseite der Frachtraumtüren aufgebracht). Bei der ISS sind sie bereits beträchtlich gross, obwohl diese nur über Solarzellen mit Energie versorgt wird. Die "Venture Star" aus Avatar ist eine seltene Ausnahme eines Sci-Fi-Schiffs mit Radiatoren.

Ein Raumschiff muss also entweder sehr sparsam mit der eingesetzten Energie sein (und dann ist es aber auch sehr langsam, also kaum für militärische Zwecke geeignet), oder es braucht Radiatoren. Insbesondere ein militärisches Raumschiff, das flexibel und manövrierungsfähig sein muss, braucht entsprechend viel Energie und entsprechend grosse Radiatoren.

Radiatoren machen ein Raumschiff aber auch angreifbar: stellen wir uns nochmals das Raumschiff von oben vor (50 m Durchmesser, 1 GW Reaktor), aber jetzt hat es zwei riesige Radiatorenfelder, um die überschüssige Wärme abzubauen. Was macht man nun in einer Schlacht? Ganz einfach: man schaut, dass man dem Ding einen der Radiatoren abtrennt. Die steigenden Temperaturen werden die Besatzung sehr schnell davon überzeugen, entweder ihren Antrieb abzuschalten oder aber gleich aufzugeben. Dazu kommt noch, dass Radiatoren jeden Ansatz von "Stealth" zunichte machen (es sei denn, man baut sie so gross, dass ihre Oberflächentemperatur tatsächlich im Bereich der kosmischen Hintergrundstrahlung liegt...): ein Raumschiff mit Radiatoren wäre von weitem erkennbar, mit einfachen Infrarotteleskopen.

Mehr zum realistischen Raumschiffdesign gibts z.B. auf dieser Seite: Realistic Designs - Atomic Rockets

[Scorp]

Oft wdird gesagt ein realistisches raumschiff wäre eine Kugel, ich denke das nicht. Zwar wäre dort das verhältniss von Oberfläche zu Volumen gut, jedoch ist eine Kugel unpraktikabel und die Frage ist will man überhaupt möglichst viel Volumen bei möglichst geringer oberfläche? Ich denke auch hier kann man dass verneinen. Isbesondere bei Militärischen schiffen wäre das eher nachteilhaft.

Also zu ersten mal denke ich, dass die Bewonbare und Arbeitsstation wohl eher einer langen Röhre gleicht, um durch Rotation schwerkraft zu simulieren. Das wäre wohl gerade in der Zivilen Raumfahr vorteilhaft, denn Schwerelosigkeit ist auf dauer wohl kaum etwas, womit man die masse anzieht (klar ist es ein abenteuer aber eben nicht mehr, wenn man sich ans bett anschnallen muss usw.). Auch für Soldaten wäre es Vorteilhaft um bei langen Flügen in Form zu bleiben. Wenn man Kanonen braucht könnte man sie vieleicht an einem Gitter über die Röhre anbingen oder ähnliches.
Hinten müssten natürlich ein Antrieb sein, Vorne wäre vieleicht ein Hitzeschield nicht verkehrt, falls man in eine Athmospäre oder nahe eines Sterns (oder ähnliches) gerät. Auch wäre ein Generator für ein Magnetfeld nicht verkehrt, der wohl am besten in der mitte Plaziert ist um zumindest grobe Strahlung abzuwehren.ein Hangar für kleine Material und Personal transporte wäre dann wohl vorne hinter dem Hitzeschild oder hinten nahe des Antriebs am besten plazier, eben in den nicht rotierenden Bereichen. Ich denke nicht, dass ein Größeres Schiff wirklich auf einen Planeten landen würde....

Transportschiffe würden meiner ansicht nach immernoch eher auf Container als auf Kugeln setzen auch wenn sie Mehr obervläche brauchen. Einfach schon aus dem einfachen graund, dass sich Kugeln schlecht stappeln lassen.

[Traumdoyle]

Odin zum Gruße!
Die Suche hat nichts Passendes ergeben, daher will ich an dieser Stelle einen Thread darüber eröffnen, welches Design beziehungsweise welche Designs für Raumschiffe (gerne auch für Raumfähren, Shuttles oder ähnliche Klassifikationen) realistisch sind, und aus welchen logischen und wissenschaftlichen Gründen das so ist.
Jetzt kommen die „Regeln“
Zuallererst sei angemerkt, dass in vielen 10-seitigen Forenthreads (nicht in diesem Forum) spätestens auf Seite 2 nur noch geflucht und beleidigt wird und jeder zweite Satz mindestens fuck, wenn nicht gar fucking enthält. Die ganz versierten Forenninjas bedienen sich einstweilen sogar motherf... und so weiter. Nun bin ich der Meinung, dass wenn jemand weder neutral, objektiv, noch sachlich bleiben kann, in einem wissenschaftlichen Thema keine Meinung zu äußern braucht. Für so etwas gibt es den Stammtisch oder das Ghetto / hood.
Regel 2: wenn etwas behauptet wird, dann sei dies bitte auch begründet (mit Quelle wäre nett), sonst kann ja niemand nachvollziehen, aus welchen Gründen (oder auch „Gründen“) dies so sein soll.
Regel 3: die Gründe, sollen hier nur logisch, physikalisch und wissenschaftlicher Natur sein. Also „dieses Design geht nicht, weil Firma X mit Firma Y einen Vertrag hat, so dass X nicht geht“ etc. ist irrelevant, da ein Vertrag nichts Logisch-Deduktives ist. Trägheit gibt es ja weiterhin, selbst wenn jemand einen Vertrag darüber abschließt
Dasselbe gilt auch für wirtschaftliche und politische „Gründe“, da beides keinen direkten logischen Einfluss hat. Ein kleines Beispiel: nehmen wir an der Stern Lalande 21185 hat einen bewohnten Planet; die Lalandianer haben also eventuell eine ganz andere Vorstellung von Politik und Wirtschaft, wenn diese semantischen (sprachlichen) Bezeichnungen in dieser Betrachtung überhaupt passend sind. Es ist jedoch zu bezweifeln, dass sie deswegen auch gänzlich andere Naturgesetze haben und deswegen ihre Schiffe anders bauen würden.
Regel 4: ganz kurz gesagt... es muss sich nicht auf die Erde beziehen. Und auch ansonsten ist es räumlich-zeitlich unabhängig, sprich:
1. Wenn Raumschiff R in 10 Jahren von heute an gebaut werden kann: realistisch und somit hier zu erwähnen.
2. Wenn Raumschiff R in 500 Jahren von heute an gebaut werden kann: realistisch und somit hier zu erwähnen .

Das wär's auch schon mit den „Regeln“. Ich hoffe jetzt fühlt sich niemand bevormundet oder in der Autorität untergraben, die pers. Meinung hab ich ja nicht verboten Ich verlange nur, dass man nicht miteinander schreibt, als würde man einen verbalen Krieg austragen (kommt immer vor, seien es Foren, oder die guten alten YouTube Kommentare).

Falls jemand gedenkt, zu fragen: nein ich hab keinen Vulkanierkomplex, lediglich das Talent, sachlich zu bleiben.
Wenn dieses Thema hier nicht hingehört, dann darf es auch gerne verschoben werden.

Ich hoffe auf Teilnahme
Traumdoyle