Sinn und Unsinn der Raumfahrt

[Skymarshal]

Man braucht den Treibstoff doch auch nur zum Beschleunigen und Abbremsen. Für den Flug selbst braucht man keinen Treibstoff. Allerdings wird Energie für die Elektronik benötigt, sonst weiß man nicht, wann man wieder bremsen und die Sensoren einschalten muss

Ok, dann müßte man zumindest zum abremsen etwas mitnehmen.

Prinzip einen radialen Teilchenbeschleunigers des Synchrotronmodelles mit zusätzlichen Magnetfeld, das aus der Kreis- eine Spiralbahn macht und den Teilchenstrom aus den Eindämmungsfeld "rauszieht", sodass er das Schiff verläßt.

War mir schon klar das du dir das nicht selber ausgedacht hast.

Aber ich weiß nicht ob du das Xenon überhaupt so hoch beschleunigen kannst. Wegen den relativistischen Effekten(Massenzunahmen vor allen Dingen) Und ob der Antrieb alleine dadurch so funktioniert.

[MRM]

Aber ich weiß nicht ob du das Xenon überhaupt so hoch beschleunigen kannst. Wegen den relativistischen Effekten(Massenzunahmen vor allen Dingen) Und ob der Antrieb alleine dadurch so funktioniert.

Hm - wobei einem die Massenzunahme auch wiederum entgegen kommt, da sie eigentlich auch den Rückstoß erhöhen müßte - oder sehe ich das falsch ?

Wie weit man das dann beschleunigen kann muß man erst mal sehen

[Phaidon]

Aber wo willst du im All solche Mengen an Strom herzaubern? Da reichen die Solarzellen bei weitem nicht aus. Dafür müsste dann vielleicht schon ein richter Reaktor da sein, was das Gewicht stark erhöht.

Genau, man baucht nen Atom- oder Fusionsreaktor.

@Skymarshall

Aber ich weiß nicht ob du das Xenon überhaupt so hoch beschleunigen kannst. Wegen den relativistischen Effekten(Massenzunahmen vor allen Dingen) Und ob der Antrieb alleine dadurch so funktioniert.

Warum sollte uns die Massenzunahme stören?
Auch wenn man nur 75 % c erreicht, es wär immer noch machbar, man müsste nur die Treibstoffzufuhr erhöhen.

[FirstBorg]

Soweit ich weiss dauert es aber in einem Teilchenbeschleuniger auch lange bis ein Teilchen die Geschwindigkeit hat. Und es ist meistens nur ein Teilchen, oder höchstens ein paar.
Ich glaube nicht das man sich diese Zeit in einer Sonde erlauben kann.
Ausserdem ist ein Teilchenbeschleuniger auch mehrere KM im durchmesser... Das dürfte unmöglich auf eine Sonde übertragbar sein.

[Phaidon]

- Ich sprech nicht von ner Sonde sondern von nen Raumschiff^^.
- ich weiß, der Energiebedarf ist astronomisch und mit heutigen Energiequellen kaum zu bewältigen, es sei denn mal baut nen Cluster mit nen dutzend Atomkraftwerke.
- wegen der zeitlichen Verzögerung muss man die "Anlaufzeit" mit einplanen
- "bisschen" muss es verkleinert werden, viel größer als 100 m Durchmesser sollte es nicht sein.

[MRM]

- Ich sprech nicht von ner Sonde sondern von nen Raumschiff^^.
- ich weiß, der Energiebedarf ist astronomisch und mit heutigen Energiequellen kaum zu bewältigen, es sei denn mal baut nen Cluster mit nen dutzend Atomkraftwerke.
- wegen der zeitlichen Verzögerung muss man die "Anlaufzeit" mit einplanen
- "bisschen" muss es verkleinert werden, viel größer als 100 m Durchmesser sollte es nicht sein.

Hm - naja, aber wie groß soll dein Raumschiff werden ? Im übrigen denk ich wir werden für weiter entfernte Ziele noch eine ganze Zeit lang bei Sonden bleiben - btw wenn man schon einen Atom oder Fusionsreaktor reinbaut, wäre es nicht sinnvoller dessen Energie direkt zu nutzen, anstatt damit einen Teilchenbeschleuniger zu betreiben ? Viellicht kann man irgendie die Spalt- oder Fusionsprodukte gezielt als Strahl ausstoßen und als antrieb verwenden ?

[Phaidon]

Spalt- oder Fusionsprodukte.

- Tschuldigung, aber nach meinen Wissen kann man mit Atom- und Fusionsreaktoren vorrangig über Wärmeenergie Strom produzieren, mit dem alleine man kein Raumschiff fortbewegen kann.

- Ich denke die Größe des Raumschiffes hängt davon ab, wie wenig Treibstoff man benutzen will. Bei geringen Verbrauch braucht man eine längere Beschleunigungsstrecke für den Treibstoff.
Und die größe des Raumschiffes hängt davon ab, wie effektiv man die Beschleunigungsstrecke im Schiff verpackt.

[MRM]

Tschuldigung, aber nach meinen Wissen kann man mit Atom- udn Fusionsreaktoren vorrangig über Wärmeenergie Strom produzieren, mit dem alleine man kein Raumschiff antreiben kann.

Nun - es entstehen aber eben auch Neutronen - Alphateilchen etc und die haben so weit ich weiß eine recht hohe Geschwindigkeit - wenn man die gezielt in eine Richtung abstrahlen läßt sollte es soch auch einen Rückstoß geben, oder nicht ?

Und mit der Wärme die du in Strom umwandeln willst ist das auch so eine Sache - zumindest auf Erden brauchst du da Unmengen an Kühlwasser um Strom zu erzeugen ...

Außerdem hat man ja bei jeder Umwandlung einen Energieverlust - von daher könnte ich mir vorstellen, daß es sinnvoller sein kann die nuklearreaktion auf direkterem Wege für den antreib zu nutzen als über dem Umweg Wärme -> Strom -> Teilchenbeschleuniger ...

[Phaidon]

- Ich weiß, dass die Energiebilanz verherrend ist, man steckt das vielfache für Kraftfelder rein, was man letztendlich als Impuls bekommt.
Aber das ist auch der Sinn der Sache, das Schiff soll nicht wenig Energie sondern wenig Treibstoff verbrauchen. Denn Energie haben wir dank Reaktor im Überfluss, treibstoff nicht, und wir müssen ihn auch noch mittransportieren.

Nun - es entstehen aber eben auch Neutronen - Alphateilchen etc und die haben so weit ich weiß eine recht hohe Geschwindigkeit - wenn man die gezielt in eine Richtung abstrahlen läßt sollte es soch auch einen Rückstoß geben, oder nicht ?

Es werden Neutronen und Alphateilchen frei. Ich habe aber keine Ahnung in welchen Umfang das wie nutzbar ist bzw. ob es nicht effektiver wäre das Gas ohne Fusionsreaktor hinauszubeschleunigen.

Und mit der Wärme die du in Strom umwandeln willst ist das auch so eine Sache - zumindest auf Erden brauchst du da Unmengen an Kühlwasser um Strom zu erzeugen ...

Das Schiff wird recht große Radiatoren benötigen. Dem Kühlwasser wird durch Ammoniak Wärme entzogen, das sie in das All abstrahlt.

[Aglarion]

Vor allem müsste das Magnetfeld, dass die Zentripetalkraft für die Ionen aufbringt richtung "Ausgang" hin stärker werden, um die Ionen trotz größerer Geschwindigkeit in der Bahn zu halten.

Ich bin mir nicht mehr sicher, aber würde es nicht reichen, die Beschleunigungsspannung zu erhöhen, um die Teilchen stärker zu beschleunigen?

Einen Reaktor mitzuführen, stelle ich mir gar nicht so abwegig vor.

Ich dachte eben "hey, 5g ist aber nicht viel." Jetzt habe ich mal durchgerechnet, wie eine Saturn V Rakete Beschleunigt. Bitte korrigiert mich, wenn ich mich irre (ich will gerne was dazu lernen):
Also, F=ma -> a =F/m. Soweit logisch. Eine Saturn V hat eine Gesamtmasse von 2800t und die Triebwerke schaffen 33,4 MN. Also erhalte ich a=(33.4*10^6N)/(2.8*10^6kg) = 33.4/2.8 = 12m/s². Also nur etwa 1.22g. Das scheint mir irgendwie recht wenig. Hab ich mich vielleicht verrechnet? Da schafft ja jede Achterbahn mehr Beschleunigung. Dann bräuchten die Astronauten doch auch kein so kompliziertes Trainig mit Zentrifuge und so?

Bitte sagt mir, wo mein Fehler ist!

[MRM]

- Ich weiß, dass die Energiebilanz verherrend ist, man steckt das vielfache für Kraftfelder rein, was man letztendlich als Impuls bekommt.
Aber das ist auch der Sinn der Sache, das Schiff soll nicht wenig Energie sondern wenig Treibstoff verbrauchen. Denn Energie haben wir dank Reaktor im Überfluss, treibstoff nicht, und wir müssen ihn auch noch mittransportieren.

Wenn du eine wirklich große Masse auf wirklich große Geschwindigkeiten beschleunigen und irgendwann auch wieder abbremsen willst dann kannst du gar nicht Energie im "Überfluß" haben. Schon gar nicht ohe ordentlich Treibstoff mit zu nehmen.

Es werden Neutronen und Alphateilchen frei. Ich habe aber keine Ahnung in welchen Umfang das wie nutzbar ist bzw. ob es nicht effektiver wäre das Gas ohne Fusionsreaktor hinauszubeschleunigen.

Bin da nun auch nicht gerade der Physikcrack - aber AFAIK werden ja in Kernreaktoren zB abgereichertes Uran als Neutronenreflektoren genutzt - vielleicht ließe sich das irgendwie so anordnen daß die Neutronen solange reflektiert werden bis sie nur ( oder überwiegend ) nach hinten rausfliegen. Alphateilchen - Betateilchen und Elektronen sowie geladene Atomkerne sollten sich mit elektrischen Feldern in die richtige Richtung lenken lassen.

Vielleicht ließe sich auch ein Rückstoß erreichen wenn man bei einem Fusionsreaktor das entstehende Plasma gezielt freisetzt und als Antrieb nutzt.

Aber wie du das Gas ohne Fusionsreaktor hinausbeschleunigen willst ist mir gerade schleierhaft ... wo willst du dann die kinetische Energie hernehmen ?

Das Schiff wird recht große Radiatoren benötigen. Dem Kühlwasser wird durch Ammoniak Wärme entzogen, das sie in das All abstrahlt.

Naja - aber da strahlst du eine Menge Energie ab die du nicht nutzen kannst - da muß es doch irgendwie einen effektiveren Weg geben ...

( wo ist Bynaus wenn man ihn braucht ? )

[Phaidon]

Vor allem müsste das Magnetfeld, dass die Zentripetalkraft für die Ionen aufbringt richtung "Ausgang" hin stärker werden, um die Ionen trotz größerer Geschwindigkeit in der Bahn zu halten.

Nicht nur wegen der größeren Geschwindigkeit sondern auch wegen der zunehmenden Masse muss es stärker werden, ja, ist korrekt.

Ich bin mir nicht mehr sicher, aber würde es nicht reichen, die Beschleunigungsspannung zu erhöhen, um die Teilchen stärker zu beschleunigen?

Du kannst sie erhöhen, aber irgendwann ist das Material nicht stark genug um die Energie zu leiten. Um trotzdem noch weiter beschleunigen zu können, wenn man die Spannung nicht weiter erhöhen kann, ist die Beschleunigungsstrecke zu verlängern. Da man aber nicht auf der Erde nen 100 km langen linearbeschleuniger bauen kann nimtm man einfach einen Kreis, sodass man theoretisch unendlich viel Beschleunigungsstrecke hat.

Mathe ist nicht meine Stärke aber es hört sich ja vernünftig an. Damit man abgebt muss man nur geringfügig schneller als 1 g sein. Das ist die Saturn V nach deinen Berechnungen. Auch darfst du nicht vergessen, dass die Leute darin ja überleben müssen, viel mehr als 5 g, über Stunden, hält kein mensch aus. Ok, Leute haben glaub ich schonmal 20 g überlebt, aber nur mit Knochenbrüchen.

Wenn du eine wirklich große Masse auf wirklich große Geschwindigkeiten beschleunigen und irgendwann auch wieder abbremsen willst dann kannst du gar nicht Energie im "Überfluß" haben. Schon gar nicht ohe ordentlich Treibstoff mit zu nehmen.

Sagen wir so, das Gewicht des Fusionsreaktor ist geringer als der des Treibstoffes, den wir ansonsten mitnehmen müssten.

Bin da nun auch nicht gerade der Physikcrack - aber AFAIK werden ja in Kernreaktoren zB abgereichertes Uran als Neutronenreflektoren genutzt - vielleicht ließe sich das irgendwie so anordnen daß die Neutronen solange reflektiert werden bis sie nur ( oder überwiegend ) nach hinten rausfliegen. Alphateilchen - Betateilchen und Elektronen sowie geladene Atomkerne sollten sich mit elektrischen Feldern in die richtige Richtung lenken lassen.

Sry, hab da auch keien Ahnung.

Vielleicht ließe sich auch ein Rückstoß erreichen wenn man bei einem Fusionsreaktor das entstehende Plasma gezielt freisetzt und als Antrieb nutzt.

Ein Fusionsreaktor produziert nur in StarTrek Plasma. In der Realität ist im Fusionsreaktor drin wie im Atomreaktor die Brennstäbe. Im Plasma verschmelzen Elemente miteinander, wodurch Neutronen frei werden. Diese fliegen mit großer Geschwindigkeit aus dem Plasma raus und werden in wasser abgebremst. Durch die Reibunsgenergie wird das Wasser erwärmt und wir können ne Turbien antreiben.

Naja - aber da strahlst du eine Menge Energie ab die du nicht nutzen kannst - da muß es doch irgendwie einen effektiveren Weg geben ...

Atom- und Fusionsreaktoren funktionieren nicht anders. Und Photovoltaikzellen liefern nicht genügend Saft.

( wo ist Bynaus wenn man ihn braucht ? )

Jo, ich würd gern mal wissen was der zu dem Neutronenantrieb sagt^^.

[FirstBorg]

Hmm, die frei werdenden Neutronen direkt als Antrieb zu nutzen klingt gar nicht so schlecht. Die haben mehr Masse als Elektronen. Allerdings dürfte die Geschwindigkeit der frei werdenden Neutronen sehr viel kleiner sein als die der beschleunigten Elektronen.
Um die Neutronen dann per Feld zu beschleunigen, bräuchte man mehr Energie.

Könnte man dazu nicht die Energie benutzen die der Reaktor liefert?
Also der Reaktor erzeugt zum Teil Wärme um Strom zu erhalten, und mit dem Rest der Neutronen (man müsste das richtige Verhältnis finden) treibt man das Schiff an.

Edit.. das dürfte nicht gehen, da Neutronen nicht geladen sind, und man sie nicht beschleunigen könnte. Man wär auf die Austrittsgeschwindigkeit der Neutronen angewiesen, und die dürfte wie gesagt um ein vielfaches kleiner sein als die der beschleunigten Elektronen.

[Aglarion]

Nachtrag: Vor allem geht doch am Anfang das meiste dieser Kraft überhaupt erstmal für die Überwindung der Schwerkraft drauf, so dass doch bloß noch ca. 2m/s^2 übrigbleiben... Bei einer Brennzeit von 150s komme ich dann auf ca. 300m/s und eine Höhe von 45km. Irgendwo muss ich doch was falsch machen? Die Gravitation wird in 45km wohl kaum geringer sein als direkt am Boden?

[FirstBorg]

Du musst bedenken das der Treibstoff dabei ja verbraucht wird, also die Rakete immer leichter wird und dadurch die Beschleunigung erhöht wird.
Ausserdem wird irgendwann ja die erste Stufe abgetrennt sobald der Treibstoff alle ist, und die nächste Stufe zündet. Die dürfte vielleicht die gleiche Kraft besitzen, aber die Rakete ist dann ja leichter und beschleunigt schneller.