Feuer im Weltraum

[Pyromancer]

Das sehe ich so nicht, seine Ursprungsfrage wurde erschöpfend beantwortet. Raumschiffe in SGA verwenden für gewöhnlich keine chemischen Triebwerke, hier ist der technologische Standart doch etwas höher. Aber ohne diese, ist das Potential eines Raumschiffes in einen "riesigen Feuerball" (O-Ton) zu explodieren, doch sehr beschränkt.

Ich kann mir 1000 Sachen ausdenken, warum es trotzdem explodiert.
Aber wir müssen hier ganz klar zwei Fragen unterscheiden:

1) Können bei SGA die Raumschiffe im Weltall explodieren, obwohl es da keine Luft gibt? Antwort: Ja, können sie, man sieht es ja in der Serie!

2) Können ganz allgemein, in der Realität, Raumschiffe im Weltall explodieren, obwohl es da keine Luft gibt? Antwort: Ja, aus den mehrfach hier im Thread schon angesprochenen Gründen.

[Halman]

Ein große Explosion mit chemischen Feuer im Weltraum ist sicher unrealistisch. Aber könnte es sich bei den Explosionen der Raumschiffe in der SF nicht um "energetische" Explosionen handeln?

Gut, dass Fusionskraftwerke wie riesige Bomben explodieren, ist ja auch so ein typischer Fehler in der SF, aber das superheiße Plasma (schätzungsweise 100 Millionen Grad) hat bei unkontrollierten Austritt sicher ein gewisses explosives Potential - einfach aufgrund der thermischen Energie, die darin gespeichert ist. Setzt das nicht mehr thermische Energie frei, als eine chemische Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft des Raumschiffes?

Ein weiterer Grund für feurige Explosionen könnten die eingesetzten Waffen sein. Stahlenwaffen oder Torpedos erzeugen thermische Energie, was zu explosionsartiger Ausbreitung von Materie führt, die aufgrund er Hitze auch leuchtet.
Damit ein Raumschiff dann in einer feurigen Explosion vergeht, muss aber schon ein ganz schönes Kaliber einschlagen.

[Enas Yorl]

I
1) Können bei SGA die Raumschiffe im Weltall explodieren, obwohl es da keine Luft gibt? Antwort: Ja, können sie, man sieht es ja in der Serie!

Sorry, diese Argumentation ignoriert den Faktor Realismus, nach dem aber ursprünglich gefragt wurde. Und es gibt keinen realistischen Grund weshalb Raumschiffe in SGA, ein derart großes chemisches Explosionspotential aufweisen sollten.

I
2) Können ganz allgemein, in der Realität, Raumschiffe im Weltall explodieren, obwohl es da keine Luft gibt? Antwort: Ja, aus den mehrfach hier im Thread schon angesprochenen Gründen.

Badmacstone hat sich in seinen Beiträgen stets auf seine Ursprungsfrage bezogen. Den Bezug auf Treibstoffexplosionen hat er sogar ausdrücklich verneint. Ich kann auch nicht erkennen das er Raumschiffsexplosionen außerhalb seines Frageszenarios verneint hätte. Weshalb ich denn Vorwurf, er sein ein Ignorant, nicht nachvollziehen kann.

[Badmacstone]

Sorry, diese Argumentation ignoriert den Faktor Realismus, nach dem aber ursprünglich gefragt wurde. Und es gibt keinen realistischen Grund weshalb Raumschiffe in SGA, ein derart großes chemisches Explosionspotential aufweisen sollten.

Badmacstone hat sich in seinen Beiträgen stets auf seine Ursprungsfrage bezogen. Den Bezug auf Treibstoffexplosionen hat er sogar ausdrücklich verneint. Ich kann auch nicht erkennen das er Raumschiffsexplosionen außerhalb seines Frageszenarios verneint hätte. Weshalb ich denn Vorwurf, er sein ein Ignorant, nicht nachvollziehen kann.

Danke Enas Yorl, damit hast du mir aus dem Munde gesprochen. Ich hoffe die anderen verstehen jetzt meinen Standpunkt.

[warfranzi]

Also meine Meinung ist, daß Exposionen die sofern nicht um eine Supernova es handelt, durch dekompression (Plötzlicher Druckabfall) bedingt oder garnicht entstehen. Was ja in semtlichen SF Filmen und Serien die Raumschlachten darstellen ja gezeigt werden. Desweiteren sind Detonationen im All auch unrealistisch. da jeder Stoff seinen eigenen Flammpunkt besitzt und dieser durch die Aussentemperatur des Weltraums somit nicht ereichtwerden kann.

[Gyges]

Das war mit Abstand die am realistischten dargestellte Explosion aus allen Star Trek Serien.

Sry, richtig.

Habe mich etwas unklar ausgedrückt bzw. wichtige Details vergessen.

In Star Trek werden die Raumschiffe mit AM betrieben, welches bei einem Unfall (Eindämmungsversagen) zu einer solchen Reaktion führt. Da auch sehr große Mengen davon an Bord gelagert sind, bleibt auch nicht viel übrig.


Ich hatte eigentlich auf eine Energiegewinnung mittels Fusionsreaktoren und energetischen (nicht chemischen) Antrieben gedacht. Ein solches Raumschiff kann nicht wie diese Galaxy-Klasse explodieren, da für die Reaktion des H sehr hoher Druck und Temperatur nötig sind (ich gehe von Otto-Normal Munition aus, nicht von einem A-Bombentreffer im Maschinenteil. Da ja die Explosion der A-Bombe auch die Fusion starten kann).
Solch ein Raumschiff wird ausbrennen und als glühendes Metallstück übrig bleiben.

Ein große Explosion mit chemischen Feuer im Weltraum ist sicher unrealistisch. Aber könnte es sich bei den Explosionen der Raumschiffe in der SF nicht um "energetische" Explosionen handeln?

Gut, dass Fusionskraftwerke wie riesige Bomben explodieren, ist ja auch so ein typischer Fehler in der SF, aber das superheiße Plasma (schätzungsweise 100 Millionen Grad) hat bei unkontrollierten Austritt sicher ein gewisses explosives Potential - einfach aufgrund der thermischen Energie, die darin gespeichert ist. Setzt das nicht mehr thermische Energie frei, als eine chemische Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft des Raumschiffes?

Ein weiterer Grund für feurige Explosionen könnten die eingesetzten Waffen sein. Stahlenwaffen oder Torpedos erzeugen thermische Energie, was zu explosionsartiger Ausbreitung von Materie führt, die aufgrund er Hitze auch leuchtet.
Damit ein Raumschiff dann in einer feurigen Explosion vergeht, muss aber schon ein ganz schönes Kaliber einschlagen.

Die Frage stellt sich, wie genau eine zerstörung der Magnetischen Eindämmung des Plasmas in einem auf hochtouren laufenden Fusionsreaktor aussieht? Wie schnell breitet sich das Plasma aus und ab welchen Radius dürfte es zuviel Temperatur verloren haben um keine explosive erhitzung mehr auszulösen und ab wann nicht mal mehr Plastik zum schmelzen gebracht werden kann?

Schätzungsweise behaubte ich mal, das das Plasma eines oder mehrer Fusionsreaktoren die genügend Energie liefern um das Schiff per zb. gepulstes Plasmatriebwerk,VASIMR, Magnetfeldoszillationsantrieb, HDLT oä. (nicht vergessen, diese Ausstattung beruht nich auf heutigem Stand sondern auf zukünftige Entwicklungen) auf Beschleunigungen bis zu 1g zu bringen, sich innerhalb von Sekunden durch ein 1000m Raumschiff fressen wird wobei es immer wieder explosive Verpuffungen auslöst und schlussendlich das Schiff als glühende Hülle übrig läßt. Jedoch wird das Schiff nicht durch eine Fusionsexplosion in 2 teile zerrissen. Da ich diese Behauptungen jedoch nicht beweisen oder berechnen kann hoffe ich auf einige Leute hier...


Bye


Edit:
Ich hab mal versucht etwas Rumzurechnen, glaube allerdings nicht das ich es Richtig berechnet habe.

Annahme:
Raumschiff ca. 1000m Länge = 3 Flugzeugträger (Nimitzklasse 75.000t) also ca 225.000t
Da ein Raumschiff gegenüber einem Flugzeugträger rundum stabil gebaut ist, habe ich das ganze *1,5 angenommen, also 337.500t Masse

337.500.000 * 0,8g Beschleunigung (~0,8m/s²) = 2.700.000.000 N

da 1Wh=3,6Nm ist hab ich
2.700.000.000 N / 3,6 = 750.000.000 Wh = 750.000 kWh

da lt. Wiki aus 1kg Helium bei Fusion 115.000.000 kWh herauskommen, aber es immer einen Energieverlust gibt (annahme Wirkungsgrad 50%)

750.000 * 2 / 115.000.000 = 0,013 kg = 13 g Helium pro sekunde (ist das nicht zu wenig?)

Jetzt stellt sich die Frage was 13g hocherhitztes Helium, also Plasma, anrichten können (wenn ich richtig gerechnet habe?

[warfranzi]

Explosionen breiten sich immer zum schwächsten Punkt aus. Z.B: man hat eine Stahlkiste mit eine Dynamitstange drinnen. Und eine Wand dieser Kiste ist aus Pappe. wo würde die Explosion hingehen? Na klar durch die Pappwand da sie der schwächste punkt ist. So würde auch eure Star Trek Plasma entladung durchs Schiff gehen. Bis es zur dekompression durch ein Loch in der Aussenhülle entweicht.

[Gyges]

Explosionen breiten sich immer zum schwächsten Punkt aus. Z.B: man hat eine Stahlkiste mit eine Dynamitstange drinnen. Und eine Wand dieser Kiste ist aus Pappe. wo würde die Explosion hingehen? Na klar durch die Pappwand da sie der schwächste punkt ist. So würde auch eure Star Trek Plasma entladung durchs Schiff gehen. Bis es zur dekompression durch ein Loch in der Aussenhülle entweicht.

Nicht ganz.
Diese Metallkiste wird es zerreisen. Einfach deshalb weil die Druckwelle zwar den schwächsten Punkt als Haupt"ausgang" verwendet, aber eben nicht die ganze Kraft dort rausgeht (hat glaube ich auch bzw. hauptsächlich was mit der Masse und Geschwindigkeit der beschleunigten Luftmoleküle zu tun die auf die Wand treffen).


Die Frage ist eben, wie weit würde sich das Plasma durch das Schiff fressen, bzw. wieviel vom Schiff bleibt übrig?
Ich meine, lt. meiner Berechnung (wenn sie Richtig ist) dürfte, die Plasmamasse die jederzeit im Reaktor ist, 1kg wohl kaum überschreiten. Was können diese 1kg anrichten außer eben die Reaktorkammer zu zerstören/verkohlen/schmelzen?

[warfranzi]

Gyges es kommt noch darauf an wo und wieweit der Reaktor im schiff sitzt.
Liegt er sehr nah an der Ausenhülle dann fällt die sogenannte explosion gering aus da die Dekompression quasie das Plasma raussaugt. Liegt der Reaktor in der Mitte des Schiffes dann würde diese Explosion nahezu alles plätten was im wege steht.
Natürlich im zusammenhang des geringstem Wiederstandes.

[Agent Scullie]

Ich hab mal versucht etwas Rumzurechnen, glaube allerdings nicht das ich es Richtig berechnet habe.

Annahme:
Raumschiff ca. 1000m Länge = 3 Flugzeugträger (Nimitzklasse 75.000t) also ca 225.000t
Da ein Raumschiff gegenüber einem Flugzeugträger rundum stabil gebaut ist, habe ich das ganze *1,5 angenommen, also 337.500t Masse

337.500.000 * 0,8g Beschleunigung (~0,8m/s²) = 2.700.000.000 N

das ist eine Kraft (Schubkraft)

da 1Wh=3,6Nm ist hab ich
2.700.000.000 N / 3,6 = 750.000.000 Wh = 750.000 kWh

und das ist eine Energie. Eine Kraft in eine Energie umrechnen funktioniert nicht. Insbesondere ist die Einheit Nm (Newtonmeter = Newton * Meter) nicht identisch mit der Einheit Newton.
Nebenbei ist eine 1 Wh (Wattstunde = Watt * Stunde) auch nicht 3,6 Nm, sondern 3600 Nm:

1 Nm = 1 J (Joule)
1 W = 1 J/s (Joule pro Sekunde)
1 Wh = 1 W*h = 1 J*h/s = 1 J * 3600 = 3600 J = 3600 Nm

Um von einer Kraft auf eine Energie zu kommen, musst du die die zurückgelegte Strecke einrechnen: Energie = Kraft * Weg. Deswegen ist auch

1 Joule [Energie] = 1 Newton [Kraft] * 1 Meter [Weg]

Stattdessen kannst du auch direkt von der Kraft auf die Leistung (Energie pro Zeit) umrechnen, indem du die Geschwindigkeit des Schiffes einbeziehst:

Leistung = Energie / Zeit = Kraft * Weg / Zeit = Kaft mal Geschwindigkeit

1W = 1 J/s = 1 N*m/s

Allerdings kannst du auf diese Weise nur berechnen, wie viel kinetische Energie das Schiff pro Sekunde durch die Schubkraft verliehen bekommt. Die Antriebsleistung der Treibwerke muss höher sein, da nur ein Teil der umgesetzten Energie in die kinetische Energie des Schiffes gesteckt wird, der übrige Teil wird mit dem Triebwerksstrahl ausgestoßen.

Um die Antriebsleistung zu berechnen, muss man die Austrittsgeschwindigkeit v0 des Triebwerksstrahls berücksichtigen. Für die Schubkraft eines Raketentriebwerks gilt:

F = v0 dm/dt

wobei dm/dt der Massendurchsatz (in kg/s), also die pro Sekunde ausgestoßene Treibstoffmasse ist. Die kinetische Energie jedes Massenelements dm ist dE_kin = 1/2 dm v0², und damit die Antriebsleistung

P = dE_kin/dt = 1/2 dm/dt v0²

Durch Umstellen von F = v0 dm/dt zu dm/dt = F/v0 lässt sich das umrechnen zu

P = 1/2 F/v0 * v0² = 1/2 F v0

Man muss folglich Schubkraft und Austrittsgeschwindigkeit des Triebwerks wissen, um die Antriebsleistung zu ermitteln.

da lt. Wiki aus 1kg Helium bei Fusion 115.000.000 kWh herauskommen, aber es immer einen Energieverlust gibt (annahme Wirkungsgrad 50%)

750.000 * 2 / 115.000.000 = 0,013 kg = 13 g Helium pro sekunde (ist das nicht zu wenig?)

hier rechnest du Masse (kg) in Masse pro Zeit (kg/s) um, das geht ebenfalls nicht.

[Jolly]

ARG, leute ich hab nur Realschulabschluss O.O


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Jolly schrieb nach 1 Minute und 46 Sekunden:

Gyges es kommt noch darauf an wo und wieweit der Reaktor im schiff sitzt.
Liegt er sehr nah an der Ausenhülle dann fällt die sogenannte explosion gering aus da die Dekompression quasie das Plasma raussaugt. Liegt der Reaktor in der Mitte des Schiffes dann würde diese Explosion nahezu alles plätten was im wege steht.
Natürlich im zusammenhang des geringstem Wiederstandes.

Muss nicht sein. Wie du sagtest die Explosion nimmt den Weg des geringsten Wiederstandes. Was ist aber wenn die Außenhülle schwer gepanzert ist, so schwer gepanzert das er einen Reaktorbruch überstehen könnte? Dann würde alles innerhalb des Schiffes geplättet, aber die Außenhülle bliebe halbwegs intakt, wenn man mal von der Hitze absieht

[Badmacstone]

Muss nicht sein. Wie du sagtest die Explosion nimmt den Weg des geringsten Wiederstandes. Was ist aber wenn die Außenhülle schwer gepanzert ist, so schwer gepanzert das er einen Reaktorbruch überstehen könnte? Dann würde alles innerhalb des Schiffes geplättet, aber die Außenhülle bliebe halbwegs intakt, wenn man mal von der Hitze absieht

Naja. Wer einen Reaktor auf einem Schiff hat, der hat auch Vorkehrungen getroffen, falls das ding explodieren wird. Deswegen wird man die Außenhülle im Reaktorraum so konstruieren, dass diese zuerst nachgibt bei einer Explosion. Sonst würde man sich ja rückwärts ins Knie schießen.

[Gyges]

@Agent Scullie

Hm...


Wusst ich doch, das da was nicht passt.


Eigentlich wollte ich die Energie der Beschleunigung in die Masse des dafür nötigen Fusionsgrundstoffes umrechnen.


Da die Schule (ing. Bauwesen) doch schon etwas her ist und Wiki anscheinend diesbezüglich für mich unverständlich ist, entschuldige bitte...

Eine Kraft in eine Energie umrechnen funktioniert nicht.

Das wusste ich nicht, wieder was gelernt

1 Wh (Wattstunde = Watt * Stunde) auch nicht 3,6 Nm, sondern 3600 Nm

Tja, wer nicht mal aus dem Wiki abschreiben kann...

Man muss folglich Schubkraft und Austrittsgeschwindigkeit des Triebwerks wissen, um die Antriebsleistung zu ermitteln.

Es schwebt mir ein Magnetfeldoszillationsantrieb (MOA) vor, der die Plasmaabfälle der Reaktoren als Stützmasse verwendet. Eventuell könnte in die Reaktorkammer auch mittels "einspritzung" von H eine Mischung aus MOA und Fusionstriebwerk angedacht werden.

hier rechnest du Masse (kg) in Masse pro Zeit (kg/s) um, das geht ebenfalls nicht.

Da hab ich nichts anders gesagt, als das für die nötige Energie 13g pro Sekunde im Reaktor "verbrennt" wird. Was ist daran falsch?




Da du dich ja auf dieser Materie auskennst, wieviel Energie benötigt so eine Kraft? Bzw. wieviel Plasma wird wahrscheinlich in den Reaktorkammern sein und wie verhält sich das Plasma bei zerstörung des Reaktors?
(und nebenbei, wieviel Energie kann man wahrscheinlich aus einem Reaktor bekommen?)

Naja. Wer einen Reaktor auf einem Schiff hat, der hat auch Vorkehrungen getroffen, falls das ding explodieren wird. Deswegen wird man die Außenhülle im Reaktorraum so konstruieren, dass diese zuerst nachgibt bei einer Explosion. Sonst würde man sich ja rückwärts ins Knie schießen.

Jetzt stellt sich wieder die Frage welche Art von schiff wir haben. Ausgegangen sind wir von einem feindlichen Treffer im Maschinenraum, also wahrscheinlich ein Kriegsschiff mit dicker Panzerung.
Das die Panzerung in beide Seiten annähern gilt (also von der Konstruktion des Reaktorraumes her gesehen) wird das Plasma jede Menge Schaden im Schiff anrichten bevor es den Weg ins Vakuum findet.
Es stellt sich aber immer noch die Frage, wieviel von einem 1000m Schiff übrig bleibt wenn der Reaktor in der Mitte sitzt?

[Jolly]

@Agent Scullie

Hm...


Wusst ich doch, das da was nicht passt.


Eigentlich wollte ich die Energie der Beschleunigung in die Masse des dafür nötigen Fusionsgrundstoffes umrechnen.


Da die Schule (ing. Bauwesen) doch schon etwas her ist und Wiki anscheinend diesbezüglich für mich unverständlich ist, entschuldige bitte...




Da du dich ja auf dieser Materie auskennst, wieviel Energie benötigt so eine Kraft? Bzw. wieviel Plasma wird wahrscheinlich in den Reaktorkammern sein und wie verhält sich das Plasma bei zerstörung des Reaktors?
(und nebenbei, wieviel Energie kann man wahrscheinlich aus einem Reaktor bekommen?)





Jetzt stellt sich wieder die Frage welche Art von schiff wir haben. Ausgegangen sind wir von einem feindlichen Treffer im Maschinenraum, also wahrscheinlich ein Kriegsschiff mit dicker Panzerung.
Das die Panzerung in beide Seiten annähern gilt (also von der Konstruktion des Reaktorraumes her gesehen) wird das Plasma jede Menge Schaden im Schiff anrichten bevor es den Weg ins Vakuum findet.
Es stellt sich aber immer noch die Frage, wieviel von einem 1000m Schiff übrig bleibt wenn der Reaktor in der Mitte sitzt?

Wie gesagt, wenn das Schiff schwer gepanzert ist, wird wohl die Außenhülle halbwegs intakt bleiben. Denke ich mir jedenfalls. Aber es baut sich durch die Plasmawelle eine enorme Hitze auf, vielleicht bricht die Hülle dann an den Nahtstellen. Aber wie gesagt, das ist nur eine Vermutung.

[Agent Scullie]

Da hab ich nichts anders gesagt, als das für die nötige Energie 13g pro Sekunde im Reaktor "verbrennt" wird. Was ist daran falsch?

um die Energie von 750000 kWh zu erzeugen, muss 13 kg Wasserstoff zu Helium fusioniert werden. Darüber, dass dies pro Sekunde passieren müsse, lässt sich daraus keine Aussage ableiten
Das würde erst dann zutreffen, wenn du pro Sekunde eine Energie von 750000 kWh haben wolltest, also eine Leistung von 750000 kWh/s = 750000 * 3600 kW = 2,7 Mrd. kW

Da du dich ja auf dieser Materie auskennst, wieviel Energie benötigt so eine Kraft?

das hängt wie gesagt von der Austrittsgeschwindigkeit ab. Laut

Erkenntnishorizont

rechnet man bei Fusionstriebwerken mit Austrittsgeschwindigkeiten von bis zu 5% der Lichtgeschwindigkeit, also 15000 km/s. Bei einer Schubkraft von 2,7 Mrd. Newton macht das (mit 1 N = 1 kg*m/s²) einen Massendurchsatz von

dm/dt = F/v0 = 2,7 Mrd. N / 15000 km/s = 2,7 Mrd. kg*m/s² / 15 Mio. m/s = 180 kg/s

als mehr als das 10000-fache deiner 0,013 kg/s. Berechnet man daraus die Antriebsleistung, erhält man (mit 1 J = 1 kg*m²/s²):

P = 1/2 dm/dt v0² = 90 kg/s * (15 Mio. m/s)² = 90 * 2,25E14 kg*m²/s³ = 2,025E16 J/s

Da wie du sagt die Fusion von 1 kg Wasserstoff zu Helium 115 Mio. kWh = 4,14E14 J freisetzt, und bei der vollständigen Fusion von 180 kg Wasserstoff somit

180 * 4,14E14 J = 7,452E16 J

herauskämen, kann man ersehen, dass nur ein Teil des Wasserstoffs, nämlich

2,025E16 / 7,452E16 = 0,27 = 27%

fusioniert wird, das Fusionstriebwerk ist also nicht sehr effizient.

Edit: wir können natürlich auch mal durchrechnen, was sich bei 100%iger Effizient ergäbe. Dann wäre die Antriebsleistung

P = dm/dt * 4,14E14 J/kg = 1/2 dm/dt v0²

womit man für die Austrittsgeschwindigkeit

v0 = sqrt( 2* 4,14E14 J/kg ) = sqrt( 8,28E14 m²/s² ) = 28,7 Mio. m/s = 28700 km/s

erhielte. Für die Schubkraft von 2,7 Mrd. N wäre der Massendurchsatz

dm/dt = 2,7 Mrd. N / 28,7 Mio. m/s = 94 kg/s

und die Antriebsleistung

P = 94 kg/s * 4,14E14 J/kg = 3,89E16 J/s

Man erkennt daran einen interessanten Effekt: je höher die Austrittsgeschwindigkeit, desto niedriger der Massendurchsatz pro Schubkraft, aber desto höher die Antriebsleistung pro Schubkraft.