"Echte" Science Fiction, und was einmal dazu werden könnte.

[caesar_andy]

Hallo

Ich weiß leider nicht, ob dieses Tema hier im richtrigen (unter) Forum gelandet ist, falls nicht, bitte verschieben. Danke.

Es geht mir um folgendes.

Ich arbeite derzeit an einer ScienceFiction geschichte (aus der vieleicht einmal ein Roman werden könnte), und bin im Zuge selbiger augenblicklich bei Recherce-Arbeiten bezüglich verwendeter technologien.
Ich bin leider kein Physiker, stelle allerdings trotzdem an mich selber den Anspruch, keinen technologischen Nonsense in die Geschichte einbauen, bei dem jeder Hobby-SciFi-ler sagen würde "Gott, wie krank ist das denn?"

Also, lange rede, kurzer Sinn, aktuell bin ich dabei, mich mit experimenterller Technologie zu beschäftigen, die abschätzen lassen, wie wahrscheinlich, oder unwahrscheinlich die Existenz bestimmter Technologien in ein paar hundert Jahren wäre.

Zum Beispiel haben meine Rechnerche nach solchen Hologramm-Tischen hier Avatar Command Center desktop wallpapers and stock photos
Schonmal DAS zu Tage gefördert
YouTube - CeBIT: Technik-Zukunft in 3D
Was ich persönlich sehr interessant und beeindruckend finde.

Aktuell interessieren mich vor allem Zwei Dinge:

1. Mögliche Ansätze dazu, bei der Gründung einer Kolonie auf einem Planeten ohne Jegliche Infrastruktur, Waren und Personen vom Weltraum aus, auf die Oberfläche zu bringen.
Die offensichtlichste Variante wäre sicherlich per Shuttle - wie zum beispiel im Film Avatar, was dann aber doch ein gravierendes Treibstoffproblem mit sich bringt. Wenn ich unsere heutigen Shuttles als Maßstab ansetze, komme ich auf ein Treibstoffverbrauch/Nutzlast-Verhälltniss von etwa 70:1, /1700 Tonnen Treibstoff, 24 Tonnen Last) was für meine Vorstellung vollkommen induskutabel ist. Immerhin müsste das Kolonieschiff den Treibstoff ja ebenfalls mitführen.
Eine andere, mir empfolene Möglichkeit wäre sicherlich ein Weltraumlift, aber nachdem, was ich bisher darüber in erfahrung bringen konnte, erfüllt das Konzept meine Anfordrungen ebenfalls nicht. Ein 35.000 Kilometer langes Kabel mit zu führen, stellt ein genau so großes lagerproblem dar, wie shuttlertreibstoff. Einmal ganz Abgesehen davon, das ein solcher Lift auch nicht "freitragend" sein könnte, sondern eine entsprechend Stabile Verankerung im Boden bräuchte, was zusätzlichen logistischen Aufwand erfordert.
Im Prinzip bräuchte ich also ein Konzept für wiederverwertbare Shuttles, mit einem sehr viel moderateren treibstoffverbraucht, oder zumindest Ideen für die Verwendung von Treibstoff, der sich mit - relativ - moderatem Aufwand herstellen lässt, so dass die neu gegründete Kolonie nach einer Frist von - ich sag mal - 0,5 bis 1,0 Jahren - diesen treibstoff selber herstellen und damit das Schiff vollständig entladen kann.
Was gibt es - aktuell - in dieser Hinsicht für Ideen? Ich habe schon von der X-33 gehört, die mit Sauerstoff und Wasserstoff hätte angetrieben werden sollen, was beides ja nicht unmöglich in der Herrstellung ist, allerdings dazu auch nichts näheres, bezüglich des zu erwartenden Treibstoffverbrauches.
Kennt jemand in dieser Hinsicht etwas? irgendwelche Ideen, Links zu Internet Seiten, die sich damit beschäftigen, oder sonstiges?

2. Der zweite Punkt betrifft die Körperhygiene an Bord von Raumschiffen. Natürlich ist Wasseraufbereitung ein wichtiger Punkt, aber ich denke, gerade bei langzeitreisen muss man den Wasservorrat nicht auch noch dadurch belasten, dass die ganze Crew morgens unter die Brause geht, oder sich nach dem Pinkeln die Hände wäscht.
In StarTrek gibt es ja sogenannte Ultraschall-Duschen., die ohne Wasser auskommen. Gibt es diesbezüglich auch in der Realität schon entwicklungen, oder zumindest Studien, die Belegen, das sowas physikalisch funktionieren könnte?

Ich danke Euch, für Eure Mitarbeit!

[Enas Yorl]

2. Der zweite Punkt betrifft die Körperhygiene an Bord von Raumschiffen. Natürlich ist Wasseraufbereitung ein wichtiger Punkt, aber ich denke, gerade bei langzeitreisen muss man den Wasservorrat nicht auch noch dadurch belasten, dass die ganze Crew morgens unter die Brause geht, oder sich nach dem Pinkeln die Hände wäscht.
In StarTrek gibt es ja sogenannte Ultraschall-Duschen., die ohne Wasser auskommen. Gibt es diesbezüglich auch in der Realität schon entwicklungen, oder zumindest Studien, die Belegen, das sowas physikalisch funktionieren könnte?

Die Wasseraufbereitung ist schon bei der ISS kein Problem mehr. Rein technisch erreicht man heute schon eine Recyclingquote von 100%. Natürlich gibt die Menge des aufzubereitenden Wassers, die Größe der Wiederaufbereitungsanlage vor, so macht das Sparen von Wasser schon Sinn. Unter Schwerelosigkeit sind Duschen bei Astronauten nicht sehr beliebt, die meisten ziehen die Körperhygiene mit feuchten Tüchern vor.
Die trockene Ultraschall-Dusche ist ein SF-Gimmick, und wird in der Realität so nicht funktionieren. Ultraschallreinigungsgeräte benötigen eine Flüssigkeit, da das Wirkprinzip auf Kavitation (Kavitation ist die Bildung und Auflösung von Hohlräumen in Flüssigkeiten durch Druckschwankungen) basiert.

[caesar_andy]

Hallo.

Wenn ich davon ausgehe, das auf meinem Schiff ca. 80 Crewmen im drei, oder vier Schicht betrieb Dienst tun, ist es demenstprechend sicherlich keine abwegige Annahme, das 24/7 auf dem Schiff irgendwo ein Wasserhahn oder eine Dusche läuft. Ich sehe da schon ein Problem bezüglich der Wasserreserven. Denn trotz Aufbereitung muss es ja Tanks geben, in denen das Zeug ersteinmal gelagert wird.
Diese *heutigen* Ultraschall-Reiniger mit Wasser kenne ich, steht bei uns in der Firma auch so ein Teil. Die Auskunft, das Ultrtaschall-Duschen definitiv nicht funktionieren werden, hilft mir auf jeden fall schonmal weiter.
Schwerkraft wäre bei meinen "Astronatuen" allerdings weniger ein problem, da die komplette "Wohnzone" auf dem Schiff wie eine zentrifuge angelegt ist, bzw. während der beschleunigung und der verzögerung des Schiffes ja ohnehin "Schwerkraft" in Form von Massenträgheit existieren sollte, sofern ich mich nicht vollkommen irre.

Daran anknüpfende Frage:
Wenn du sagst, Ultraschallduschen benötigen Flüssigkeit zum Funktionieren, würde eine Kombinierte Ultraschall-Wasserdampf Dusche Funktionieren? Also der Duschende wird durch Wasserdampfstrahlen befeuchtet, und anschließend per Ultraschall gereinigt ... oder irgendwie so in der Art.

[Enas Yorl]

Wenn ich davon ausgehe, das auf meinem Schiff ca. 80 Crewmen im drei, oder vier Schicht betrieb Dienst tun, ist es demenstprechend sicherlich keine abwegige Annahme, das 24/7 auf dem Schiff irgendwo ein Wasserhahn oder eine Dusche läuft. Ich sehe da schon ein Problem bezüglich der Wasserreserven. Denn trotz Aufbereitung muss es ja Tanks geben, in denen das Zeug ersteinmal gelagert wird.

Selbst wenn man pro Person einen täglichen Verbrauch von 100 Litern festsetzt (was recht großzügig ist), sind das bei 80 Personen nur 8000 Liter. Ein Tank mit 10.000l (das sind zehn Kubikmeter) wäre für ein Raumschiff mit 80 Personen nicht viel. Größe ist im Weltraum eigentlich kein Problem, viel wichtiger ist da die Masse. Wasser ist an Bord eines Raumschiffes eine wertvolle Resource, die für Nahrung, Hygiene, Energiespeicher (durch Elektrolyse), Prozessmittel (im Lebenserhaltungssystem) oder als Treibstoff genutzt werden kann. Zum Thema Hygiene im Weltraum gibt es eine interessante Website: Die Hygiene an Bord einer Raumstation

Wenn du sagst, Ultraschallduschen benötigen Flüssigkeit zum Funktionieren, würde eine Kombinierte Ultraschall-Wasserdampf Dusche Funktionieren? Also der Duschende wird durch Wasserdampfstrahlen befeuchtet, und anschließend per Ultraschall gereinigt ... oder irgendwie so in der Art.

Ich bezweifle das Ultraschall die Reinigung des Menschen mit Wasser signifikant verbessern kann. Wenn die klassische Methode ausreicht, warum dann noch so ein Gimmick einbauen? Lowtech wie Schwamm oder Waschlappen, dürften beim Menschen jeder Ultraschallhightech ebenbürtig sein.

[caesar_andy]

Vielen Dank für deinen Kommentar. Ich denke, das hilft mir auf jeden Fall schoneinmal sehr viel weiter.

Andere Frage, kennt sich hier jemand mit "transparentem Aluminium" aus? Taugt das zur Temperaturisolierung, etwa bei Kälteschlafkammern?
Über Google finde ich leider immer nur einträge, die auf den Wikipedia-Artikel verweisen, und genau da steht's eben nicht drin. Oder gibt es andere, transparente Materialien, die gut isolieren, und starke Temperaturunterschiede von ungefähr 200C° aushalten?

[irony]

Andere Frage, kennt sich hier jemand mit "transparentem Aluminium" aus? Taugt das zur Temperaturisolierung, etwa bei Kälteschlafkammern?

Metalle sind gute Wärmeleiter, isolieren also nicht. Und transparentes Aluminium dürfte ein Metall sein.

Oder gibt es andere, transparente Materialien, die gut isolieren, und starke Temperaturunterschiede von ungefähr 200C° aushalten?

Vermutlich gibt es irgendwelche Kunststoffe, wobei Einschlüsse von Gasen bzw. Vakuum interessant zur Isolieren wären.

[caesar_andy]

Alles klar danke. Dann eignet sich das also nicht.

Wie genau habe ich deinen zweiten Einwand mit dem "interessant" zu verstehen? Wie gesagt, ich bin kein Physiker

[Enas Yorl]

Andere Frage, kennt sich hier jemand mit "transparentem Aluminium" aus? Taugt das zur Temperaturisolierung, etwa bei Kälteschlafkammern?
Über Google finde ich leider immer nur einträge, die auf den Wikipedia-Artikel verweisen, und genau da steht's eben nicht drin. Oder gibt es andere, transparente Materialien, die gut isolieren, und starke Temperaturunterschiede von ungefähr 200C° aushalten?

Bist du mit den Prinzip der Thermosflasche vertraut? Zwei Scheiben aus transparenten Aluminium zwischen denen ein Vakuum herrscht, sollten eine sehr gute Isolation ergeben. Von einer eventuell von außen eindringenden Infrarotstrahlung einmal abgesehen.

[caesar_andy]

Ah, jetzt wird mir das klar.

Ich hatte den Einwurf so aufgefasst, das es generell Probleme beim Isolieren von gasgefüllten Innenräumen (was so eine Kryokapsel ja nuneinmal ist) geben würde. Diesbezüglich war bei mir aus dem Physikunterricht allerdings nichts hängengeblieben, deshalb war ich etwas irritiert.

Übermäßige Infrarotstrahlung dürfte in dem Bereich wo die Kapseln normalerweise sind kein relevantes Problem darstellen

[Ichigo_Kurosaki]

Wenn in deinem Schiff ein Gravitationserzeuger mit eingebaut ist der es ermöglicht einen Gravitationsfeld zu erzeugen dann ist es nicht abwegig Schiffe zu konstruieren die spezielle Gravitationsplatten besitzen mit den man die Nutzlast minimieren kann. Durch die aerodynamische Form mit einer Legierung (z.b. supraleitend) kann die Reibung und Wärmeentwicklung drastisch reduziert werden. Und wenn man schon Gravitation beeinflussen kann, könnte man ein Gegenfeld, eine Art Dämpfungsfeld, um das Schiff erzeugen die entgegen der Erdanziehung funktioniert.
Wie man sieht braucht man nur noch eine plausible kompakte Energiequelle um dies zu verwirklichen. Dazu könnte man zählen: Materie-Antimaterie Reaktoren, Fusionsreaktoren, exotische Elemente (z.b. Dunkle Materie Antrieb, chem. stabile Nuklide weit hinter dem Periodensystem usw) oder eine effizientere Nutzung der Energie (supraleitende Materialien, Solarzellenbeschichtung, Ionenantriebe).

[caesar_andy]

Hallo.

Auch dir danke für deinen Kommentar. Ich möchte mich bevorzugt auf technologien stützen, die bereits Heute Denkbar sind, weshalb mein Schiff z.B. Auch Sonnensegel und Fusionsantriebe statt Warpantriebe etc. Nutzt.

Gravitation erzeugt das Schiff während der beschleunigung und der verzögerung durch Massenträgheit, während des Gleichfluges wird die Sektion, in der die Crew "wohnt" in Rotation versetzt, und erzeugt die Schwerkraft wie eine Zentrifuge.
Von Gravitationsplatten etc. würde ich die Finger lassen, da mir derartige - und wenn auch nur theoretische - Konzepte bis heute nicht bekannt sind.

Die Stromversorgung auf dem Schiff wird durch die Antriebe realisiert, da der Schub bei "Fusionstriebwerken" ja quasi ein Abfallprodukt der Stromerzeugung ist.



Nun habe ich aber noch drei Fragen:

1. Wäre es denkbar, Solarzellen als "Schutz" vor Laserbeschuss einzusetzen? Konkret habe ich vor, das Photonensegel des Schiffes von der Erde aus mit Hochenergie-Lasern beschießen zu lassen, um das Schiff zu beschleunigen. Damit die Laser aber nicht versehentlich durch einen "Fehlschuss" das Schiff selbst in Brand setzen, würde ich es durch eine Art "Schild" dagegen schützen. Nun stehen mir in erster Linie "Spiegel" und "Photovoltaikzellen" zur wahl.
In einem ersten Gedankenganz hatte ich mich für die Zellen entschieden, weil die ja auch noch Strom liefern. Ein bekannter meinte aber, Photovoltaikzellen würden unter Laserbeschuss einfach verbrennen, womit sie ungeeignet wären.

2. Wie hoch ist der Geschwindigkeitsverlusst bei Reisen im "Leerraum"? Ich kann mich dunkel erinnern, dass unser alter Physiklehrer damals immer sagte, Objekte im Leerraum benötigen keinen Antrieb, weil sie nicht abgebremmst werden. Tatsächlich ruht aber doch auch im Raum zwischen den Sternen reichlich Materie.
Ist es vorstellbar, das ein Raumschiff mit einer Masse von mehreren Tausend Tonnen über ein gutes Jahrzehnt hinweg eine Geschwindigkeit von etwa 275.000 KM/s haltent könnte ohne angetrieben zu werden? Oder wurde die Geschwindigkeit durch Kollisionen mit ruhender Materie wesentlich reduziert?

3. Wie hoch ist die geschätzte Lebenserwartung von Hauptreihensternen der Spektralklasse F? Ich weiß, dass Sterne der Spektralklassen ab "A" eine Hauptreihenphase von weniger als 1 Mrd. Jahre haben. Angesichts der Tatsache, das die Erde schon 4 Mrd. Jahre alt ist, edrscheitn es mir also unwahrscheinlich, dass sich um einen solchen Stern ein Planet mit einer lebensfähigen Biosphäre bilden könnte, weil der Stern viel zu Schnell zum roten Riesen wird.
Einen Stern zu nehmen, der "zu nah" mit der Sonne verwand ist, fände ich langweilig Und kleinere gehen auch nicht, weil das System, um das es in der Geschichte geht, sehr viel größer ist, als Unseres, und energieärmere Stern ja nun wohl auch eine kleinere "Lebenszone" hätten.

Danke für Eure Hilfe!

[Enas Yorl]

@caesar_andy

1. Einen waffenfähigen Laser kann man mit einen Spiegel durchaus abwehren. Solarzellen würden allerdings dieser Energiemenge nicht standhalten. Man könnte jedoch das Solarsegel so konstruieren, das es einen Prozentsatz des Laserlichts, auf die Solarzellen des Schiffes reflektiert.

2. Die Dichte der interstellaren Materie schwankt zwischen 10^4 Atomen/cm^3 in koronalem Gas und 10^5 Atomen/cm^3 in Molekülwolken. Die Bremswirkung auf ein Raumschiff bei zehn Jahren Flugzeit, ist absolut vernachlässigbar.

3. Hauptreihensterne Typ F sind etwa zehnmal heller als unsere Sonne. Und bleiben durchschnittlich etwa drei bis fünf Milliarden Jahre auf der Hauptreihe, bevor sie ihr Ende finden, indem sie sich zu Roten Riesen aufblähen.

[caesar_andy]

1. Einen waffenfähigen Laser kann man mit einen Spiegel durchaus abwehren. Solarzellen würden allerdings dieser Energiemenge nicht standhalten. Man könnte jedoch das Solarsegel so konstruieren, das es einen Prozentsatz des Laserlichts, auf die Solarzellen des Schiffes reflektiert.

Ok, dann also keine Solarzellen, sondern ein Spiegel. Weißt du was davon, ob es spiegelartige Folien oder sowas gibt, die man dafür rannziehen könnte? Ok, spiegelnde Folie ist klar, aber sie sollte halt nicht gleich feuer fangen, WENN sie denn mal getroffen wird.

2. Die Dichte der interstellaren Materie schwankt zwischen 10^4 Atomen/cm^3 in koronalem Gas und 10^5 Atomen/cm^3 in Molekülwolken. Die Bremswirkung auf ein Raumschiff bei zehn Jahren Flugzeit, ist absolut vernachlässigbar.

So allmählich nimmt das Konstrukt gestallt an. Vielen dank

3. Hauptreihensterne Typ F sind etwa zehnmal heller als unsere Sonne. Und bleiben durchschnittlich etwa drei bis fünf Milliarden Jahre auf der Hauptreihe, bevor sie ihr Ende finden, indem sie sich zu Roten Riesen aufblähen.

Ok. 5 Milliarden Jahre sind glaube ich eine plausible Zeit, um einen bewohnbaren Planeten zu entwickeln, und auch zu nutzen, das reicht mir locker aus.
Bezüglich der Leuchtkraft...würde das bedeuten, das ein Planet wie die Erde die zehnfache Entfernung zur Sonne haben müsste, um ein Ähnliches Maß an Wärme und Licht zu erhalten, wie die Erde? Oder wie genau wirkt sich das in der Praxis aus?

[HMS Fearless]

1. Einen waffenfähigen Laser kann man mit einen Spiegel durchaus abwehren. Solarzellen würden allerdings dieser Energiemenge nicht standhalten. Man könnte jedoch das Solarsegel so konstruieren, das es einen Prozentsatz des Laserlichts, auf die Solarzellen des Schiffes reflektiert.

Einen als Waffe eingesetzter Laser wohl eher nicht (zu hohe Energiedichte), aber ein als Antireb verwendeter schon.

Ok, dann also keine Solarzellen, sondern ein Spiegel. Weißt du was davon, ob es spiegelartige Folien oder sowas gibt, die man dafür rannziehen könnte? Ok, spiegelnde Folie ist klar, aber sie sollte halt nicht gleich feuer fangen, WENN sie denn mal getroffen wird.

Ich weiss nicht, ein stationärer Laser, der als Energiequelle für ein Sonnensegel dient?
Viel beschelunigung dürftest du damit gerade bei einem bemannten Raumschiff nicht herkriegen.

hast du schon mal vom M2P2 Antrieb gehöhrt?
Das Konzept verwendet ein extrem dünnes Wasserstoffplasma in einem Magnetfeld um den Sonnenwind für die Beschleunigung zu verwenden.

Bezüglich der Leuchtkraft...würde das bedeuten, das ein Planet wie die Erde die zehnfache Entfernung zur Sonne haben müsste, um ein Ähnliches Maß an Wärme und Licht zu erhalten, wie die Erde? Oder wie genau wirkt sich das in der Praxis aus?

Nein. Es gilt der umgekehrte Strahlensatz. Verdoppelst du die Entfernung zur Strahlenquelle, so verringert sich die Stärke der Strahlung um den Faktor 4.
Im Erdorbit beträgt die Energiedichte des Sonnenlichts etwa 1.3 kW pro Quadratmeter.

[Enas Yorl]

Ok, dann also keine Solarzellen, sondern ein Spiegel. Weißt du was davon, ob es spiegelartige Folien oder sowas gibt, die man dafür rannziehen könnte? Ok, spiegelnde Folie ist klar, aber sie sollte halt nicht gleich feuer fangen, WENN sie denn mal getroffen wird.

Im Grunde kann du dafür das gleiche Material verwenden, wie für das Solarsegel. Eine mit Aluminium beschichtete Mylarfolie sollte dafür eigentlich reichen.

Bezüglich der Leuchtkraft...würde das bedeuten, das ein Planet wie die Erde die zehnfache Entfernung zur Sonne haben müsste, um ein Ähnliches Maß an Wärme und Licht zu erhalten, wie die Erde? Oder wie genau wirkt sich das in der Praxis aus?

Die habitale Zone eines Sterns, ist von der Temperatur und Leuchtkraft des Sterns abhängig. Bei einen Stern mit der zehnfachen Leuchtkraft der Sonne, läge die habitale Zone bei etwa 3,16 AE (grob überschlagen). Zum Thema Habitale Zone gibt es hier einen gut verständlichen Artikel.