Singularitätsreaktor?

[Halman]

Darauf bezog ich mich auch Also auf die Masse.

Okay, dann war es ein Missverständnis.

Wenn ein Schwarzes Loch von der Masse der Erde 9mm größ wäre, dann wäre selbst ein Schwarzes Loch von der größe einige Nanometer immer noch viel zu schwer, um es mit einem denkbaren Raumschiffsantrieb zu bewegen.

Also bleibt für mich die Frage stehen, wie Klein so ein Schwarzes Loch wäre, das über eine Masse verfügt, die von einem Schiff Transportabel wäre ... also im Bereich von ein paar hundert Tonnen vielleicht. Das Ding wäre vermutlich nichtmal stabil zu kriegen.

In Posting 21 schlug McWire vor, ein Schwarzes Loch von einer Billionen Tonnen Masse zu verwenden. Darunter wäre dir Zerfallsrate durch die Hawking-Strahlung zu hoch und das Schwarze Loch würde binnen Kurzem in einem Gamma-Blitz (vergleichbar mit einer Antimaterie-Bombe) zerstrahlen. Dies wäre wohl ein zu großer Energie-Output auf einem Schlag.
Sofern man das Schwarze Loch - wie von McWire vorgeschlagen - stets mit Masse füttert, kann man es stabil halten. Das Praktische an so einen "Reaktor" wäre, dass dieser wirklich alles frisst. Aber 1 Billionen Tonnen sind doch schon sehr viel Masse für ein Raumschiff. Aber für eine Raumstation könnte ich mir so einen Singularitätsreaktor gut vorstellen.

In einer Roman-Serie von Wolfgang Hohlbein las ich mal von einer Supernova-Bombe, die aus zwei Schwarzen Löchern bestand, die rotierten.
Es handelte sich um zwei Neutronium-Hüllen, welche die Schwarzen Löcher umschlossen. Dass Ganze war montiert an einen rotierenden Apparat. Als die Rotation gesteuert verlangsamt wurde und schließlich zum Stillstand kam, kollabierten die Neutroniumhüllen und die Schwarzen Löcher kollidierten. Daraufhin gab es einen gigantischen Blitz! Diese Bombe war in der Lage ganze Systeme zu vernichten.

Es ist aber schon viele Jahre her, seit ich das gelesen habe und daher könnte meine Beschreibung fehlerhaft sein.

[caesar_andy]

Aber diese 1 Billion Tonnen wären doch Gewicht - beziehungsweise Masse - welche der Schiffsantrieb bewegen müsste ... oder irre ich mich da?

Damit wäre ein solches Loch absolut utopisch. Für mein Empfinden dürfte so ein Ding nicht mehr als ein paar hundert Tonnen Masse haben, weil man sonst das Raumschiff in dem es steckt, schlicht nicht mehr bewegen kann.

[Halman]

@caesar_andy
Darum hatte ich ja die Idee, den Singularitätsreaktor in einer stationären Raumstation unterzubringen.
Ein Schwarzes Loch von ein paar Hundert Tonnen würde übrigens im Nu in einem Gammablitz detonieren. McWire kann uns sicherlich vorrechnen, wie lange so eine Singularität hält, bevor sie verstrahlt.

[caesar_andy]

Deshalb sagte ich ja, das ich nicht glaube, das ein solches Schwarzes Loch stabil wäre

Und was die Raumstation angeht ... müsste eine Station die mehr als eine Billion Tonnen wiegt nicht eine Irre hohe Orbitalgeschwindigkeit erreichen, um nicht abzustürzen? Es sei denn, du willst das ding wie einen Künstlichen Planeten gleich um den Zentralstern kreisen lassen ... aber macht das Sinn?

[Dannyboy]

Deshalb sagte ich ja, das ich nicht glaube, das ein solches Schwarzes Loch stabil wäre

Und was die Raumstation angeht ... müsste eine Station die mehr als eine Billion Tonnen wiegt nicht eine Irre hohe Orbitalgeschwindigkeit erreichen, um nicht abzustürzen?

Warum sollte das etwas mit der Masse zutun haben?
Der Mond wiegt ja noch mehr und stürzt auch nicht ab.

Du bräuchtest nur recht viel Energie

[caesar_andy]

Weil Afaik die Fliehkraft des Objektes dazu imstande sein muss, die Gewichtskraft aufzuheben. Ich bitte um Korrektur, wenn ich da falsch liege.
Und je Schwerer so ein Ding ist, um so höher ist auch die Gewichtskraft die darauf einwirkt.

[Agent Scullie]

Da fehlt doch was. Indem man was tut, ergibt sich das?

es fehlte das Wort kombiniert. Hab's korrigiert.

[Enas Yorl]

Ich bezweifle ehrlich gesagt, das so ein Singularitätsreaktor ein günstiges Kosten/Nutzenverhältnis hat. Zuerst muss man das Black Hole mit Magnetfeldern an seinen Platz halten, je größer dessen Masse ist, umso stärker müssen diese sein. Dann füttert man das Black Hole mit Materie, diese erzeugt eine Akkretionsscheibe um das Black Hole. Dabei wird potentielle Gravitationsenergie umgesetzt, welche die Scheibe aufheizt, und dabei wird Strahlung frei. Nur frage ich mich, wie wird aus dieser Strahlung nützliche Energie gewonnen? Und wie verhindert man, das die Strahlung die ganze Apparatur beschädigt?
Je mehr Energie die Akkretionsscheibe freisetzt, umso größer ist das Problem. Welchen Wirkungsgrad hat dieser Singularitätsreaktor den als ganzes? Wie viel Energie muss man aufwenden, um das Black Hole an seinen Platz zu halten, und mit welchen Wirkungsgrad lässt sich die erzeugte Strahlung umwandeln? Was ist mit den Materialverschleiß, die erzeugte hochenergetische Strahlung dürfte einen ziemlichen Stressfaktor darstellen?

[Agent Scullie]

Weil Afaik die Fliehkraft des Objektes dazu imstande sein muss, die Gewichtskraft aufzuheben. Ich bitte um Korrektur, wenn ich da falsch liege.
Und je Schwerer so ein Ding ist, um so höher ist auch die Gewichtskraft die darauf einwirkt.

umso höher ist bei gleicher Bahngeschwindigkeit aber auch die Fliehkraft. Deswegen ist die Bahngeschwindigkeit, die nötig ist, um eine stabile Umlaufbahn zu gewährleisten, von der Masse des umlaufenden Objekts unabhängig. Man bezeichnet diesen Sachverhalt auch als Äquivalenz von schwerer und träger Masse.

[bozano]

Weil Afaik die Fliehkraft des Objektes dazu imstande sein muss, die Gewichtskraft aufzuheben. Ich bitte um Korrektur, wenn ich da falsch liege.
Und je Schwerer so ein Ding ist, um so höher ist auch die Gewichtskraft die darauf einwirkt.

Wenn man die Formeln für die zwei Kräfte gleichsetzt, ist auf beiden Seiten des Gleichheitszeichen die Masse m. Diese Kann man dann weg kürzen.

Nur frage ich mich, wie wird aus dieser Strahlung nützliche Energie gewonnen?

Das macht man mit Feldern, welche die starke Strahlung in schwache Strahlung umwandelt und dabei Energie entzieht bzw. gewinnt.
Was für eine Art von Feld es ist, kann man sich noch überlegen.

[Enas Yorl]

Das macht man mit Feldern, welche die starke Strahlung in schwache Strahlung umwandelt und dabei Energie entzieht bzw. gewinnt.
Was für eine Art von Feld es ist, kann man sich noch überlegen.

Das müssen dann aber tolle Felder sein, die harte Strahlung mit einer positiven Energiebilanz umwandeln können. Heist das, du schlägst diese Felder vor, ohne zu wissen wie das funktionieren kann?

[caesar_andy]

@Agent Scully & bozano
Danke für die Korrektur!

[Halman]

Schwarzes Loch als effezienter Hochleistungsreaktor

Zuerst muss man das Black Hole mit Magnetfeldern an seinen Platz halten, je größer dessen Masse ist, umso stärker müssen diese sein.

Kann man denn ein Schwarzes Loch mithilfe von Magnetfeldern halten? Spielst Du hier auf ein elektrisch geladenes Schwarzes Loch an?

Je mehr Energie die Akkretionsscheibe freisetzt, umso größer ist das Problem. Welchen Wirkungsgrad hat dieser Singularitätsreaktor den als ganzes? Wie viel Energie muss man aufwenden, um das Black Hole an seinen Platz zu halten, und mit welchen Wirkungsgrad lässt sich die erzeugte Strahlung umwandeln? Was ist mit den Materialverschleiß, die erzeugte hochenergetische Strahlung dürfte einen ziemlichen Stressfaktor darstellen?

Dies dürfte technisch in der Tat schwierig zu meistern sein, gerade weil die Akkretionsrate deutlich effizienter ist, als die Energieausbeute bei der Kernfusion. Bei einem nicht-rotierenden Schwarzen Loch (Schwarzschild-Loch) werden 8% der hineinfallenden Materie in Energie umgewandelt und bei rotierenden Schwarzen Löchern sogar 42% (E=MC²). Zum Vergleich, bei der Fusion von Wasserstoff wird 0,68 der Masse in Energie umgewandelt.

alpha-Centauri: Rotieren Schwarze Löcher? | alpha-Centauri | BR-alpha | Fernsehen | BR.de
(siehe Zeitindex 7:00 min., 8:40 und 9:40 min.)

Ich könnte mir vorstellen, die ausgesandte Strahlung dazu zu nutzen, ein extrem heißes Plasma zu erzeugen und dieses wäre ja magnetisch beherrschtbar. Im Grund würde so eine Anlage einem Fusionsreaktor ähneln, nur sehr viel effizienter.

[caesar_andy]

Ich könnte mir vorstellen, die ausgesandte Strahlung dazu zu nutzen, ein extrem heißes Plasma zu erzeugen und dieses wäre ja magnetisch beherrschtbar. Im Grund würde so eine Anlage einem Fusionsreaktor ähneln, nur sehr viel effizienter.

Das kannst du doch gar nicht wissen.

Bisher wurde ja noch kein konkreter Mechanismus vorgeschlagen. Und selbst wenn die Energiemwandlung des Loches effizienter ist, als bei einer Kernfusion: Wenn du zum Sichern und Kontrollieren des Schwarzen Lochs extrem Viel Energie aufwenden muss, könnte die Effizienz des Reaktors deutlich schlechter sein, als bei einer Kernfusion.



Letztlich ist so ein Singularitätskern aber doch der selbe Mist, wie ein Kernspaltungsreaktor. Wenn die Sicherungsmaßnahmen versagen, hast du ein Problem, das Teil wieder unter Kontrolle zu bringen, weil es sich selbst am Leben erhällt. Bei einem Fusionsreaktor besteht das problem nicht ... der ist inaktiv, wenn keine Enegie zugeführt wird. Aber was fängst du mit einem Schwarzen Loch an, wenn die Kraftfelder ausfallen, die es stabilisieren sollten?

[Aglarion]

Ich sehe da keinen großen Unterschied bei den Gefahren. Wenn bei deinem Fusionsreaktor die Elektromagneten zum Einschließen des Plasmas ausfallen, läuft zwar die Fusion nicht weiter, das Millionen Grad heiße Plasma muss trotzdem erstmal irgendwo hin und zwar im Zweifelsfall nach außen, wo sich dein restliches Raumschiff befindet ;-)

Die wie auch immer geartete "Dämmung" eines Schwarzen Loches verhält sich nicht großartig anders, du hast ein gefährliches Ding irgendwo in der Mitte deines Schiffs, von dem du nicht willst, dass die übrigen Bauteile ihm zu nahe kommen, was aber durch gravitative Effekte früher oder später trotzdem passieren wird.

In beiden Fällen hat dein Schiff es hinter sich. Im einen Fall hinterlässt es sich langsam ausdehnendes und abkühlendes Plasma, im anderen Fall ein schwarzes Loch, das nach und nach durch Hawking-Strahlung verdampft.