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Alt 03.03.2012, 16:03   #1
Sakslane
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Standard Evakuierung der Erde

Am Dienstag ging es bei Abenteuer Forschung mit Prof. Harald Lesch darum, was man tun könnte / müsste, wenn der Fortbestand des Lebens auf der Erde bedroht ist. Die Sendung findet sich bestimmt noch in der Mediathek. Ich habe dieses Thema mal als Anlass genommen, mir ein paar Gedanken zu machen, wen oder was man überhaupt retten könnte. Das ganze knüpft ein wenig an die Diskussion über Generationenschiffe an. Viel Spaß beim Diskutieren!

Rettung unserer Kulturgüter

Das dürfte wohl so ziemlich am einfachsten sein. So könnte man z.B. musikalische Werke einfach auf Radiosignale aufmoduliert ins All senden - in der Hoffnung, dass es irgendwo da draußen jemanden gibt, der sie hört oder vielleicht sogar aufzeichnet. Ob andere Zivilisationen genau so viel Freude an Mozart und Beethoven haben wie wir, ist natürlich eine andere Frage. Aber die Radiosignale dürften ziemlich weite Strecken zurücklegen können. Vielleicht kann man auch andere Informationen auf diese Weise übertragen, insbesondere Texte, vielleicht aber auch Bilder.

Texte wie z.B. literarische Werke, historische Dokumente oder religiöse Schriften könnte man vielleicht auch in hinreichend verkleinerter und langlebiger Form (also praktisch in moderner Keilschrift) in interstellare Raumsonden packen und quer durchs All schießen. Einige davon werden sicher zerstört werden, weil sie z.B. in Sterne fliegen, aber vielleicht wird auch die eine oder andere von einer anderen Zivilisation entdeckt und geöffnet. Man müsste noch ein paar Hinweise beifügen, wie man sie entziffert (vergrößeren, von links nach rechts lesen, dann von oben nach unten - oder eben je nach Sprache). Außerdem wäre es sinnvoll, mehrere Sprachen zu verwenden. Wenn die Erde "nur" unbewohnbar wird, aber als Planet noch intakt bleibt, könnte man vielleicht auch Originale oder Kopien in Bunkern deponieren und mit Funkbaken darauf aufmerksam machen.

Rettung irdischer Spezies

Das wird schon schwieriger, da man es mit organischem Material zu tun hat, das unter Weltraumbedingungen nicht besonders stabil ist. Halbwegs einfach dürfte es noch bei Pflanzensamen sein, die sich einfach einfrieren und wieder auftauen lassen, ohne dabei ihre Keimfähigkeit zu verlieren. Solche Samen könnte man einfach in eine Raumsonde packen und eine hinreichende Anzahl von solchen Sonden zu Planeten in der habitablen Zone schicken (d.h. Planeten, auf denen die Umweltbedingungen so sind, dass flüssiges Wasser existiert). Man müsste die Sonden dann so konstruieren, dass sie den Planeten finden, ansteuern und irgendwie den Aufschlag darauf überstehen - zumindest so weit, dass sie die Samen freisetzen und diese keimen können, sobald sie aufgetaut sind. Man müsste die Samen unterwegs vor allem vor der kosmischen Strahlung schützen, die sonst das Erbgut zerstören könnte.

Problematischer als mit der Flora dürfte es mit der Fauna werden. Manche Tierembryonen könnte man vielleicht einfrieren und später wieder auftauen, z.B. die Eier von Fischen oder Amphibien, und dann ähnlich deponieren wie Pflanzensamen. Allerdings brauchen solche Lebensformen, die im Gegensatz zu Pflanzen keine Photosynthese betreiben, eine Nahrungsgrundlage - sie müssten also noch später ankommen als die Pflanzen. Noch schwieriger ist es z.B. mit Säugetieren, deren embryonale Entwicklung eine speziell angepasste Umgebung erfordert, oder mit Tieren, die sich in ihren frühen Entwicklungsstadien nicht selbst mit Nahrung versorgen können, sondern z.B. durch Elterntiere versorgt werden. In so einem Fall müsste man eine komplette Brut- und Aufzuchtanlage auf einen anderen Planeten bringen. In diese Kategorie würden auch Menschen fallen.

Relativ einfach wird es dagegen mit Bakterien, Einzellern und einfachen Mikroorganismen, die entweder Photosynthese oder andere natürliche Energiequellen nutzen wie z.B. heiße Quellen. Diese müsste man einfach auf einen geeigneten Planeten schießen und dort freisetzen. Besonders gut dürfte sich das für "Extremisten" eignen, die in besonders heißen oder besonders kalten Umgebungen leben können, oder komplett ohne Sauerstoff, oder gar in einer chemisch ganz anderen Umgebung. Damit könnte man auch Planeten anpeilen, deren Umgebungsbedingungen ganz anders sind als die auf der Erde, und damit eine neue Evolution in Gang setzen.

Rettung der Menschheit

Von allen Ansätzen ist das wohl der schwierigste. So lange man nicht in der Lage ist, Menschen über lange Zeit einzufrieren und erfolgreich wieder aufzutauen, gibt es wohl keine andere Möglichkeit als eine lebenserhaltende Umgebung in einem Raumschiff herzustellen und über eine sehr lange Zeit (Jahrhunderte, Jahrtausende, möglicherweise länger) während der Reise außerhalb des Sonnensystems aufrecht zu erhalten. Eine solche Umgebung setzt einen geschlossenen Kreislauf von Wasser, Nahrungsmitteln und Sauerstoff voraus - also letztlich eine komplette wie auf der Erde, eine Art Arche. Technisch gesehen wäre das sicher eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, insbesondere müsste man ein stabiles, ökologisches Gleichgewicht einstellen - allerdings wäre es kein prinzipielles Problem.

Größere Schwierigkeiten dürfte aber der Energiehaushalt bieten. Zwar kann man sicher ein Raumschiff bauen, das nur sehr wenig Energie nach außen abstrahlt (z.B. indem man die Oberfläche verspiegelt, wie bei einer Thermoskanne), oder das idealerweise im energetischen Gleichgewicht mit der Umgebung steht (also mit der 2,73K Hintergrundstrahlung im Weltall), aber man bekommt vermutlich Probleme mit der Entropie. Diese physikalische Größe, die ein Maß für die "Unordnung" darstellt, kann in einem abgeschlossenen System niemals abnehmen. Bei Vorgängen wie dem Stoffwechsel nimmt sie sogar noch zu. Man muss also eine Möglichkeit finden, Entropie nach außen abzuführen - und das geht nur über einen Energieaustausch mit der Umgebung. Bei der Erde sorgt die Sonne für diesen Entropietransport - die Strahlung der Sonne hat eine hohe Temperatur (5000-6000K) und damit wenig Entropie, die Wärmeabstrahlung der Erde dagegen eine niedrige Temperatur (250-300K) und daher viel Entropie.

Generelle Probleme

Um möglichst große Chancen auf die erfolgreiche Besiedlung eines neuen Planeten zu haben, muss man möglichst viele Raumfahrzeuge bauen und auf den Weg bringen. Dafür sind sehr viele Ressorcen notwendig - insbesondere für den Bau von "Archen", also fliegenden Biotopen. Um diese zu gewinnen, müsste man vermutlich einige neue Rohstoffquellen erschließen, aber es ist fraglich, ob die noch unerschlossenen Ressourcen der Erde für ein solches Projekt überhaupt ausreichen. Häufige Elemente wie Eisen oder Silizium findet man auf der Erde sicher genug, aber seltene Elemente, wie sie vor allem in der Elektronik benutzt werden, könnten schnell knapp werden. Hier müsste man vermutlich unsere Zivilisation selbst als Rohstoffquelle nutzen und so z.B. Gold, Silber (Schmuck), Palladium, Rhodium (Katalysatoren), Tantal (Elektronik), Gallium, Indium (Halbleiter) recyceln. Nach und nach könnte man so unsere gesamte Zivilisation und Infrastruktur auf der Erde abbauen und Raumschiffe daraus basteln.

Ein großes Problem dürfte es sein, Material von der Erde in den Weltraum zu bringen. Die Überwindung der irdischen Schwerkraft erfordert sehr viel Energie. Die heutige Raumfahrt nutzt dafür chemische Antriebe, aber für ein solches Projekt wäre diese Methode ungeeignet, da die benötigte Treibstoffmenge wesentlich größer ist als die Nutzlast, die man damit transportieren kann. Man bräuchte also eine ganz andere Methode. Denkbar wären hier z.B. eine Art Orbitallift (d.h. eine feste Verbindung zwischen der Erde und einer geostationären Raumstation) oder eine Art "Katapult", um ein Raumschiff bereits auf der Erde so stark zu beschleunigen, dass ein erdnaher Orbit erreicht wird. Ein solches Katapult könnte z.B. ähnlich wie eine Magnetschwebebahn funktionieren, wobei der Antrieb nicht im Zug, sondern in der Schiene eingebaut ist.

Das Antriebsproblem stellt sich natürlich auch für die eigentliche interstellare Reise zu einem neuen Planeten. Für den Transport von Kulturgütern kann die Reise natürlich beliebig lange dauern, daher kann man einen sehr langsamen Antrieb verwenden, z.B. einen chemischen Antrieb, wie es bei heutigen Raumsonden der Fall ist. Hier kann man einmalig Schwung holen, indem man ein paar Fly-By-Manöver im Sonnensystem durchführt, und dann einfach die Trägheit ausnutzen. Schwieriger wird es bei Sonden, die auf einem anderen Planeten landen sollen, um dort z.B. Samen auszusetzen oder etwas auszubrüten. Eine solche Sonde bräuchte Systeme, die auch nach einer sehr langen Reise noch funktionsfähig sind (auch wenn sie während des Fluges abgeschaltet waren, um Energie zu sparen, weil man z.B. nur eine passive Kühlung für organisches Material benutzt) - insbesondere eine funktionierende Energiequelle. Noch schwieriger wird es bei einer Arche, deren Systeme während des ganzen Fluges aktiv sein müssen. Hier kämen nur völlig neue Antriebssysteme in Frage.
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Alt 04.03.2012, 16:23   #2
Skarabäus
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@ Sakslane:

Der Traum sich von der Erde zu entfernen und andere Himmelskörper zu besiedeln wurde geboren schon bevor die erste Rakete die Erdoberfläche verließ. Dieser Traum wird aber immer ein Traum bleiben. Wenn man sich schon ein neues „Haus“ suchen muss dann kann es eigentlich nur in unserem Sonnensystem zu finden sein. Alles andere dürfte in den Bereich von Science-Fiction gehören. Unser Planetensystem lässt für eine Umsiedelung nur wenig Spielraum zu und wer sagt denn dass diese Himmelskörper sicherer sind als unsere gute alte Erde. Ganz zu schweigen von den gewaltigen technischen und logistischen Voraussetzungen welche geschaffen werden müssten. Ich halte solche Gedanken für Unmachbar auch wenn es mal eine kleine Siedelung auf dem Mars geben wird. Man sollte sich lieber um Technologien kümmern, welche Gefahren abwenden könnten, die unsere Erde bedrohen als über eine Flucht nachzudenken. Wir entstanden in unserem Sonnensystem und werden auch mit diesem wieder untergehen.
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Alt 04.03.2012, 19:52   #3
Sakslane
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Früher oder später wird unser Sonnensystem auf jeden Fall lebensfeindlich werden - die Sonne wird zu einem roten Riesen werden und schließlich in einer Supernova explodieren. Das dauert zwar noch sehr lange, aber schon deutlich früher wird unsere Erde zu einem Wüstenplaneten. Wenn die Menschheit es tatsächlich schaffen sollte, so lange zu überdauern, wird ihr gar nichts anderes übrig bleiben als die Flucht ins All - und um genau so ein hypothetisches Szenario in einer sehr fernen Zukunft soll es hier gehen. Aber ganz so fern muss diese Zukunft gar nicht mal sein, wenn man an denkbare globale Katastrophen denkt wie z.B. Supervulkane (wie der unter dem Yellowstone Nationalpark) oder Meteoriteneinschläge.

Mir ging es hier auch eher um die grundlegenden, prinzipiellen Probleme und nicht um die technische Umsetzung. Mit unserer heutigen Technologie ist natürlich selbst eine relativ kurze Distanz wie der bemannte Flug zum Mars eine Herausforderung, geschweige denn eine Umsiedlung - und auch die Technologie für interstellare Raumfahrt haben wir noch nicht. Aber Technologien entwickeln sich natürlich - man muss sich dafür nur die letzten 100-150 Jahre ansehen. In dieser Zeit wurde die Physik durch Quantentheorie und Relativitätstheorie auf den Kopf gestellt, wodurch Technologien möglich wurden, die vor 150 Jahren nicht im geringsten absehbar waren. Computer, Kernenergie, moderne Medizin waren damals undenkbar. Genau so wenig können wir abschätzen, welche Entdeckungen in den nächsten Jahrhunderten folgen werden und welche Technologien sich daraus entwickeln.

Nehmen wir also einfach mal an, die technologischen Fragen seien gelöst - wo sind die prinzipiellen Probleme? Und da sehe ich Dinge wie die begrenzten Ressourcen auf der Erde (viele Menschen transportieren erfordert viele Raumschiffe) oder auch die für eine Evakuierung benötigte Zeit (sagen wir mal 10 Mrd. Menschen in 100 Jahren - das sind 3 Menschen pro Sekunde, und wenn ein Schiff z.B. 1000 Menschen fasst, müsste alle paar Minuten eins starten).
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Alt 04.03.2012, 23:05   #4
fusel
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Also,einen Stichtag,den wird es nicht geben.Das wird sich über Generationen hinziehen.
Wer geht dann zuerst?Die mit viel Geld,die jungen Menschen?
Ich stell mir gerade vor wenn die Ersten die Erde verlassen,wer arbeitet dann noch?Wer baut die ganzen Raumschiffe.Fachkräfte wären dann in den Hintern gekniffen,die müssten ja das letzte Schiff noch bauen.
Himmel,ich glaub das funktioniert nicht

Und wenn man mal berücksichtig das wir Menschen uns von Generation zu Generation verändern(mein sohn ist schon einen kopf größer als ich)wie sehen wir dann aus?
viele Fragezeichen.

gruß
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Alt 05.03.2012, 10:20   #5
Sakslane
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Das stimmt, eine solche Evakuierung wäre auf jeden Fall ein Generationenprojekt. Diejenigen, die als erste mit dem Bau von Raumschiffen beginnen, werden die Abreise des letzten Menschen nicht mehr erleben.

Die Reihenfolge der Evakuierung ist auch ein guter Punkt. Man darf auf keinen Fall gleich zu Beginn alle Ingenieure evakuieren, weil sonst niemand mehr Raumschiffe bauen kann. Andererseits können auch nicht alle Ingenieure bis zum Ende auf der Erde bleiben, denn irgendwer muss ja die Wartung der Raumschiffe übernehmen, die am Anfang starten - und wer würde schon ohne einen guten Chefingenieur / Maschinisten losfliegen? Wahrscheinlich müsste man alle Besatzungen hinreichend gut gemischt zusammenstellen, um alle notwendigen Aufgaben abzudecken - Ingenieure, Mediziner, WIssenschaftler und natürlich Lehrer, um die nachwachsenden Generationen auszubilden. Jedes Schiff muss eine für sich abgeschlossene Gemeinschaft bilden.

Der Bau einer so großen Anzahl an Raumschiffen ist natürlich auch eine Herausforderung... Allerdings wäre das nicht ganz unrealistisch. Moderne Fabriken wie z.B. das Volkswagen-Werk in Wolfsburg produzieren einen PKW pro Minute. Natürlich wäre ein interstellares Raumschiff wesentlich komplexer und man würde mehr als nur eine Fabrik / Werft dafür benötigen. Um das "Arbeitspotential" der Menschheit dafür optimal ausnutzen zu können, müsste man die Arbeitsschritte so einfach halten, dass man sie auch ohne lange Ausbildung durchführen kann, und dann sehr viele Menschen für diese einfache Arbeit ausbilden. Das wäre dann vergleichbar mit dem Bau der Pyramiden - wenige Fachkräfte übernehmen die Planung und koordinieren den Bau, viele Arbeiter setzten Bausteine an die richtige Stelle. Natürlich müsste auch eine angemessen gute Versorgung für die Arbeiter organisiert werden.
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Alt 05.03.2012, 11:19   #6
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Um nicht zu viel Energie zu verbrauchen, müssten die meisten Bauteile für die Raumschiffe bereits im Weltall gebaut werden, denn jede Tonne würde durch den Transport ins All viele Energieressourcen binden.

Wäre es da nicht rationeller diese Fabriken in der Umlaufbahn zu bauen und die Rohstoffe eventuell vom Mond oder aus dem Asteroidengürtel zu holen? Eine derartige Kosten-Nutzen-Rechnung wäre in diesen Fall nicht uninteressant.

Allerdings wären viele neue Technologien für die Produktion notwendig, da ein Zusammenbau im Weltall völlig andere Probleme als auf der Erde nach sich ziehen würde! Ich könnte mir aber auch vorstellen, dass die Produktion von speziellen Verbundstoffen in der Schwerelosigkeit einfacher sein könnte als auf der Erde. Die Montage hätte hier allerdings wieder mehr Probleme. Wie wäre dann die Entwicklung von "selbstwachsenden Strukturen" auf Bakterien/Algenbasis? Sonnenenergie gäbe es da ja genug.

MfG

MJ
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Alt 05.03.2012, 12:00   #7
Skarabäus
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Es ist ja richtig dass die Entwicklung der letzten Jahrzehnte wie ein Quantensprung war. Doch sollte man deswegen nicht gleich den Boden unter den Füßen verlieren. Bei aller Euphorie vergisst man meistens den Joker Mensch.

Das Problem ist nicht das langsame Sterben unseres Sonnensystems sondern der Mensch selbst. Es wird keine Eintracht unter den Völkern geben welche die elementare Voraussetzung für ein gemeinsames Werk wäre.

Zum anderen nimmt die Bevölkerungszahl stetig zu was letztendlich zu enormen Versorgungsproblemen führen wird. Die Ressourcen werden zur Erhaltung der Spezies Mensch benötigt. Der Ertrinkende greift zum berühmten Strohhalm und Überlebenskriege bestimmen das Szenarium in ferner Zukunft auf der Erde. Da werden die riesigen Raumschifffabriken sich nicht von den Reisbrettern lösen können.

Nehmen wir mal an es gelingt ein Ökosystem zu bauen, denn von einem Raumschiff kann dann keine Rede mehr sein. Legt man die unumstößlichen Gesetze der Physik zu Grunde mit denen man auf große Reise geht dann werden Generationen von Menschen nur in diesem Gebilde ihr Leben fristen müssen.

Es müsste eine Infrastruktur vorhanden sein wie man sie unter irdischem Himmel vorfindet außer den Friedhöfen. Was den Menschen in einem anderen Sternensystem erwartet ist völlig unbekannt.

Wenn er einen Planeten vorfinden würde dann müsste er die gleichen irdischen Bedingungen wie auf der Erde erfüllen wenn er nicht ständig im Raumanzug umherlaufen will. Eine zweite Erde gibt es nicht !!! Denn dann müsste man auf ein Planetensystem stoßen welches 1 : 1 unserem Sonnensystem entspricht und das dürfte rein logisch undenkbar sein.

Selbst dann müsste man den richtigen Zeitpunkt treffen um nicht mit einem Dino um den besten Platz kämpfen zu müssen. Es gibt unendlich viele Faktoren welche ein Weiterexistieren der Menschheit außerhalb unseres Planeten Erde in Frage stellt.

Der Mensch wie jede andere Kreatur hat nun mal sein Zeitfenster und existiert nicht ewig woran auch seine Intelligenz nichts ändern wird. Im Gegenteil diese führt eher zu seiner Vernichtung als zu seiner Erhaltung. Kriege sind nur ein Beispiel dafür.

Also erhalten wir lieber unseren jetzigen Lebensraum, schützen wir die Umwelt und halten uns mögliche Gefahren woher sie auch immer kommen mögen vom Leibe. Alles andere ist Utopie.

Geändert von Skarabäus (05.03.2012 um 12:04 Uhr).
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Alt 05.03.2012, 12:06   #8
Groschenjunge
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Hi,

Zitat:
Zitat von MJ01 Beitrag anzeigen
Wäre es da nicht rationeller diese Fabriken in der Umlaufbahn zu bauen und die Rohstoffe eventuell vom Mond oder aus dem Asteroidengürtel zu holen? Eine derartige Kosten-Nutzen-Rechnung wäre in diesen Fall nicht uninteressant.
Denk mal dran, wie groß die Saturn V waren und mit welcher Nutzlast sie nach einem Mondausflug zur Erde zurückkehren konnten.
Vom Mond sieht es doch so aus:
Start Erde -> Mond, dortige Landung mit Treibstoff! "Rücksturz" zur Erde mit Bremsen im Erdorbit, ebenfalls mit Treibstoff.

Dem gegenüber steht ein Shuttle, was grob 16 bis 24 Tonnen Nutzlast in einen Orbit transportieren konnte. Start Erde und Ende im Orbit. Landung mit "Luftbremse".

Das erscheint mir doch ein richtig komplexes Problem zu sein.

-gj
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"Der frühe Vogel mag vielleicht den Wurm fressen, aber erst die zweite Maus bekommt den Käse." Vince Ebert
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Alt 05.03.2012, 12:36   #9
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Zitat:
Zitat von Groschenjunge Beitrag anzeigen
Denk mal dran, wie groß die Saturn V waren und mit welcher Nutzlast sie nach einem Mondausflug zur Erde zurückkehren konnten.
Vom Mond sieht es doch so aus:
Start Erde -> Mond, dortige Landung mit Treibstoff! "Rücksturz" zur Erde mit Bremsen im Erdorbit, ebenfalls mit Treibstoff.

Dem gegenüber steht ein Shuttle, was grob 16 bis 24 Tonnen Nutzlast in einen Orbit transportieren konnte. Start Erde und Ende im Orbit. Landung mit "Luftbremse".

Das erscheint mir doch ein richtig komplexes Problem zu sein.

-gj
Nun das wäre eben die Frage, was rationeller ist.
Um in den Orbit zu gelangen ist die Überwindung der 1. Kosmischen Geschwindigkeit notwendig. D.h. Beschleunigung von 0 auf 7,9 km/s.
Wenn man hingegen zum Mond fliegt ist die Überwindung der 2. Kosmischen Geschwindigkeit notwendig, also die Beschleunigung auf 11,2 km/s, Landen am Mond, Starten vom Mond, auf die 1. Kosmische Geschwindigkeit abbremsen. Rein von der Rechnung wärs natürlich unrationell:
Start von der Erde: Beschleunigung auf 7,9
Ressourcen vom Mond: 3,3+2,4+2,4+3,3 = 11,4
Ist natürlich nur eine Milchmädchenrechnung. Aber wenn ich mir vorstelle, dass die Startraketen von der Erde verglühen, die vom Mond u.U. aber weiterverwendet werden könnten, oder ein RailGun-Prinzip sich vom Mond leichter verwirklichen lassen könnte,... nur so als Beispiel angedacht.

Aber ich denke Sakslane als Physiker, könnte uns darüber relativ schnell aufklären.

Eine andere Überlegung zur Rettung der Menschheit:
Wäre es vielleicht ressourcenschonender, wenn nicht alle Menschen von der Erde evakuiert würden, sondern die Erde vom sich ausbreitenden Rotem Riesen wegtransportiert würde, sprich die Umlaufbahn der Erde erhöht würde?

MfG

MJ

Geändert von MJ01 (05.03.2012 um 12:41 Uhr).
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Alt 05.03.2012, 12:48   #10
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Zitat von Skarabäus Beitrag anzeigen
Nehmen wir mal an es gelingt ein Ökosystem zu bauen, denn von einem Raumschiff kann dann keine Rede mehr sein. Legt man die unumstößlichen Gesetze der Physik zu Grunde mit denen man auf große Reise geht dann werden Generationen von Menschen nur in diesem Gebilde ihr Leben fristen müssen.
Es müsste eine Infrastruktur vorhanden sein wie man sie unter irdischem Himmel vorfindet außer den Friedhöfen.
Noch dazu, wo bisher alle Versuche zu Biospäre 2 gescheitert und abgebrochen wurden!



MfG

MJ
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