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Rund um Naturwissenschaft Neue Technologien, Physik, Chemie, Neue Energien, Tesla & Co ...

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Alt 24.01.2016, 19:07   #1
Savage
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Registriert seit: 18.02.2011
Beiträge: 36
Standard Interstellares Reisen

Hallo.

Ich würde gerne eine zum Teil fiktionale Runde eröffnen.


Nehmen wir an man schickt ein (unbemanntes) Raumschiff in die tiefen des Alls um bestimme Phanomene aus nächster nähe zu erforschen. Also beschleunigen auf 0.96 c wieder abbremsen auf 0 c etc.

Fast 1 c ist natürlich utopisch aber mal angenommen ein Antrieb schafft das, welchen Gefahren und Phanomenen wäre das Schiff ausgesetzt?

Sagen wir diesen Vorgang möchte man einpaar mal wiederholen um möglichst viel zu erforschen, welche indirekten Möglichkeiten des Beschleunigens bzw. Abbremsens wären vorstellbar??

Könnte man ein schwarzes Loch für einen slingshot nutzen und welche Geschwindigkeiten wären möglich?

Zusammenfassend: Gibt Möglichkeiten so effizient es nur geht zu Reise und dabei die Kräfte des Universums zu nutzen?

Könnte ein Raumschiff über tausende Jahre Intakt bleiben? Denn Korrision dürfte eigentlich nicht auftreten oder?

Wenn solche Geschwindigkeiten möglich wären, verkürzt sich in Bewegungsrichtung die zurückzulegende Strecke durch die Längenkontration, gilt dies nur für die Beschleunigungsphase oder auch im "Gleitflug" mit fast c??

Wenn Geschwindigkeiten von fast 1 c möglich wären, könnte man doch innerhalb von etlichen "Bordjahren" Milliarden Lichjahre weit Reisen oder?


Ich danke euch schonmal für eure Antworten

Geändert von Savage (24.01.2016 um 19:15 Uhr).
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Alt 24.01.2016, 22:38   #2
Sakslane
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Ort: Tartu, Estland
Beiträge: 2.737
Standard

Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Fast 1 c ist natürlich utopisch aber mal angenommen ein Antrieb schafft das, welchen Gefahren und Phanomenen wäre das Schiff ausgesetzt?
Das Hauptproblem dürfte Staub im Sonnensystem sein. Wenn bei einer Geschwindigkeit von 0,96c ein Partikel der Masse 1µg auf das Raumschiff trifft, ist die Einschlagsenergie etwa 2,3 * 10⁸J. Zum Vergleich: Eine Gewehrkugel bringt es nicht einmal auf 10⁴J.
Zitat:
Sagen wir diesen Vorgang möchte man einpaar mal wiederholen um möglichst viel zu erforschen, welche indirekten Möglichkeiten des Beschleunigens bzw. Abbremsens wären vorstellbar??
Idealerweise würde man von Sonnensystem zu Sonnensystem reisen und den Sonnenwind zum Beschleunigen und Abbremsen nutzen. Technisch ist das aber nicht leicht umsetzbar.
Zitat:
Könnte man ein schwarzes Loch für einen slingshot nutzen und welche Geschwindigkeiten wären möglich?
Im Prinzip ja, wenn man ein rotierendes schwarzes Loch dafür nutzt. Damit kann man im Prinzip beliebige Geschwindigkeiten erreichen (wenn die Gezeitenkräfte das Raumschiff nicht auseinander reißen). Allerdings müsste man dafür zunächst einmal ein solches schwarzes Loch finden und dann auch noch hinfliegen.
Zitat:
Könnte ein Raumschiff über tausende Jahre Intakt bleiben? Denn Korrision dürfte eigentlich nicht auftreten oder?
Korrosion durch eine Atmosphäre nicht, aber es gäbe sicher Einschläge von Mikrometeoriten und die harte kosmische Strahlung, die auf die Dauer der Elektronik zu schaffen macht.
Zitat:
Wenn solche Geschwindigkeiten möglich wären, verkürzt sich in Bewegungsrichtung die zurückzulegende Strecke durch die Längenkontration, gilt dies nur für die Beschleunigungsphase oder auch im "Gleitflug" mit fast c??
Auch während des Gleitflugs.
Zitat:
Wenn Geschwindigkeiten von fast 1 c möglich wären, könnte man doch innerhalb von etlichen "Bordjahren" Milliarden Lichjahre weit Reisen oder?
Bei 0,96c vergehen während eines Bordjahres immerhin noch 3,6 Jahre außerhalb des Raumschiffs.
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Alt 25.01.2016, 00:00   #3
HaraldL
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Beiträge: 2.785
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Wäre der Sonnenwind überhaupt stark genug, um ein Raumschiff auf Bruchteile der Lichtgeschwindigkeit zu bringen? Meiner Meinung nach kann manrelativistische Geschwindigkeiten nur mit nuklearen Pulsantrieben ( am besten mit Antimaterie) erreichen.
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Alt 25.01.2016, 09:27   #4
Groschenjunge
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Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Könnte ein Raumschiff über tausende Jahre Intakt bleiben? Denn Korrision dürfte eigentlich nicht auftreten oder?
Was die Außenhülle angeht: nein, eher nicht. Sobald du ins Innere schaust, findest du all die bekannten Probleme, die auch hiesige irdische Bauteile erleben. Denn dort haben wir eine Atmosphäre, wechselnde mechanische Belastungen, wechselnde Temperaturen und Feuchtigkeit nebst schnuckeligen kleine Organismen, die alles gerne "probieren".

Materialermüdung: https://de.wikipedia.org/wiki/Materialerm%C3%BCdung
Zitat:
Die Materialermüdung beschreibt einen langsam voranschreitenden Schädigungsprozess in einem Werkstoff unter Umgebungseinflüssen wie wechselnder mechanischer Belastung, wechselnder Temperatur, UV-Strahlung, ionisierender Strahlung, eventuell unter zusätzlicher Einwirkung eines korrosiven Mediums.
Das betrifft nahezu alle Teile von der Mechanik bis hin zur Elektronik. Beliebtes Problem sind Aluminium Kondensatoren, deren flüssiger Elektrolyt im Laufe der Benutzung austrocknet. Ob man alle durch andere ersetzen kann, wäre evtl. noch denkbar. Eine elektronische Schaltung unterliegt immer einer gewissen Materialermüdung, da bei deren Betrieb immer Abwärme entsteht. Durch An- und Ausschalten hast du somit einen Temperaturzyklus, der bei einer solch langen Reise aus heutiger Sicht nicht kalku

Kleinvieh: http://www.schimmel-schimmelpilze.de...-schimmel.html
Schimmel greift auf Dauer viele Dinge an und sollte konstruktiv verhindert werden. Wenn nicht, dann ist Wartung angesagt und bei einem solchen Raumschiff zweifele ich, ob man in alle Ecken kommt. Bestimmte Insekten nagen auch gerne die Isolation von Kabel an, das sollte man ebenfalls verhindern.

Soll nicht heißen, es wären vollständig unlösbare Probleme, aber auch in einem solchen Raumschiff gibt es eine Alterung der Maschinerie selber, die es zu minimieren gilt. Wartung wäre eine denkbare Möglichkeit, aber auch die Wartungseinrichtungen unterliegen dem alltäglichen Verschleiß, den ich so auch noch nicht angesprochen habe. Wird Wartung von Menschen durchgeführt, ist zu beachten, dass Wissen nicht auch dem Verschleiß unterliegt. Dazu gibt es einen SciFi von Ben Bova: http://www.phantastik-couch.de/ben-bova-im-exil.html

Sollten im Inneren atomare Reaktoren vorhanden sein, die Neuzonenstrahlung emittieren, dann ist das auch nicht fein: https://www.iam.kit.edu/wbm/694.php
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Alt 25.01.2016, 10:03   #5
Llewellian
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Ausserdem sollte man den relativistischen Dopplereffekt nicht ausser acht lassen, wenn man sich c annähert.

Denn dadurch wird jede elektromagnetische Welle, die das Schiff erreicht blauverschoben und dadurch energiereicher.

Wenn das Raumschiff nun keinen Schutzschirm gegen jedwede elektromagnetische Strahlun hätte, würde der Pilot sogar vom Licht einer Taschenlampe in der Flugbahn geröstet werden.
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Alt 25.01.2016, 19:16   #6
Savage
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Wow danke für die vielen fundierten Antworten.

Zitat:
Im Prinzip ja, wenn man ein rotierendes schwarzes Loch dafür nutzt. Damit kann man im Prinzip beliebige Geschwindigkeiten erreichen (wenn die Gezeitenkräfte das Raumschiff nicht auseinander reißen). Allerdings müsste man dafür zunächst einmal ein solches schwarzes Loch finden und dann auch noch hinfliegen.
Welche Masse bzw. Rotationsgeschwindigkeit müsste ein solches schwarzes Loch aufweisen um ein Schiff auf knapp c zu beschleunigen?

Wie funktioniert dieser Vorgang? Rotiert man solange bis knapp c erreicht ist, oder würde man "direkt" angestoßen werden?

Muss man für dieses Manöver schon gewisse Geschwindigkeiten aufweisen oder wäre dies auch "aus den stand" möglich?


Könnte man Gammastrahlung abschirmen, wäre doch auch eine Beschleunigung durch den Eintritt in einen Plasmajet möglich oder?


Zitat:
Die Materialermüdung beschreibt einen langsam voranschreitenden Schädigungsprozess in einem Werkstoff unter Umgebungseinflüssen wie wechselnder mechanischer Belastung, wechselnder Temperatur, UV-Strahlung, ionisierender Strahlung, eventuell unter zusätzlicher Einwirkung eines korrosiven Mediums.
Würde man eine Crew über die meiste Zeit an Bord in einen Kryoschlaf versetzen und nur alle paar Jahrzehnte für z.b Instandhaltungen wecken, dabei das Schiff nach der Beschleunigungsphase bis auf ein Minimum herunterfahren und nur während der Instandhaltung für eine Atmosphäre/irdische Temperaturen etc. sorgen, sollte die Materialermüdung reduziert werden können?

Desweiten könnte man Ressourcen einsparen und bei 0 kelvin sogar die Kühlung der Körper der Umgebung überlassen?

Zudem sollte das Einfrieren des Körpers, Beschleunigungen jenseits von 3 G zulassen, da die Organe etc. so geschützt sein sollten?

https://de.wikipedia.org/wiki/Kryonik
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Alt 26.01.2016, 09:18   #7
Groschenjunge
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Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Würde man eine Crew über die meiste Zeit an Bord in einen Kryoschlaf versetzen und nur alle paar Jahrzehnte für z.b Instandhaltungen wecken, dabei das Schiff nach der Beschleunigungsphase bis auf ein Minimum herunterfahren und nur während der Instandhaltung für eine Atmosphäre/irdische Temperaturen etc. sorgen, sollte die Materialermüdung reduziert werden können?
Das ist schwer zu sagen, wäre aber ein sinnvoller und durchaus zwingender Ansatz.


Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Desweiten könnte man Ressourcen einsparen und bei 0 kelvin sogar die Kühlung der Körper der Umgebung überlassen?
Die Umgebung kommt wie ins Schiff? Wir reden da über ein Temperaturgefälle von 300 Grad. Alles, was damit zu tun hat, muss super stabil gebaut werden. Keine Ahnung, ob das prinzipiell so gehen könnte, denn du musst ja eine Art Wärmetauscher nutzen, der mit möglichst wenigen bewegten Teilen auskommen muss. Als Idee wären da die Heatpipes zu nennen: https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmerohr



Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Zudem sollte das Einfrieren des Körpers, Beschleunigungen jenseits von 3 G zulassen, da die Organe etc. so geschützt sein sollten?
https://de.wikipedia.org/wiki/Kryonik
Wobei die Probleme der Eiskristallbildung wohl noch nicht richtig gelöst sind und und ein Auftauen bislang noch nicht erfolgreich gemacht wurde. Vermutlich wird das in Zukunft lösbar sein. Ein anderer Ansatz wäre die Hibernation https://de.wikipedia.org/wiki/Hibernation, eine Art Winterschlaf.
Ich habe noch eine andere Idee gefunden, die mit dem Wassertank: http://www.wer-weiss-was.de/t/g-bela...lter/1208403/6
Zitat:
In den 60er Jahren war es der Amerikaner Dr. Gray der in seinem Forschungsdrang mit einem flüssigkeitsgefüllten Anzug "eine Art Libellenanzug" experimentierte. In einem Selbstversuch erreichte er bemerkenswerte 31G - und überlebte! Doch auch sein Entwurf war fern jeder Verwendbarkeit - er hatte sich sitzend in einen stählernen Anzug einschweißen lassen.
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Alt 26.01.2016, 10:04   #8
perfidulo
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Zitat:
Zitat von Savage Beitrag anzeigen
Könnte ein Raumschiff über tausende Jahre Intakt bleiben? Denn Korrision dürfte eigentlich nicht auftreten oder?
Könnte es nicht, da es an allen Ecken und Enden chemische Reaktionen und physikalische Prozesse gibt.

Wenn keine Menschen darin leben, kann man auch auf die Atmosphäre verzichten.

Entweder man verwendet nur ganz ausgewählt stabile Materialien oder das Raumschiff muß sich, wie eine Lebewesen, ständig selbst neu aus den Grundsubstanzen erschaffen. Also Mikromaschinen, die wie 3D-Drucker sich selbst reproduzieren. Und Mikroreaktoren, die die dafür benötigten Materialien immer wieder aufarbeiten und dabei immer wieder ihresgleichen herstellen.

Vielleicht muß man sich so etwas als Organismus vorstellen, der nahe beim Absoluten Nullpunkt sehr, sehr langsam lebt.Aber man hat ja jede Menge Zeit.
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Alt 26.01.2016, 11:30   #9
Sakslane
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Welche Masse bzw. Rotationsgeschwindigkeit müsste ein solches schwarzes Loch aufweisen um ein Schiff auf knapp c zu beschleunigen?

Wie funktioniert dieser Vorgang? Rotiert man solange bis knapp c erreicht ist, oder würde man "direkt" angestoßen werden?

Muss man für dieses Manöver schon gewisse Geschwindigkeiten aufweisen oder wäre dies auch "aus den stand" möglich?
Das hängt von vielen Details ab (Masse des Raumschiffs, erreichte Endgeschwindigkeit, Wahl der Bahnkurve, maximale Annäherung an das schwarze Loch, maximale Gezeitenkraft etc.).
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Alt 26.01.2016, 12:31   #10
Groschenjunge
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Zitat von perfidulo Beitrag anzeigen
Wenn keine Menschen darin leben, kann man auch auf die Atmosphäre verzichten.
Wobei ich vermute, man kann auf eine Art von Schutzgasatmosphäre nicht verzichten, denn das Ultrahochvakuum ist für die Materialauswahl auch nicht gerade förderlich: https://www.tu-ilmenau.de/fileadmin/...orlesung10.pdf

Typische Dichtungen aus Elastomeren nehmen einem z.B. die tiefen Temperaturen übel, dann ist Iridium das Mittel der Wahl: https://de.wikipedia.org/wiki/Indiumdichtung

Raumschiff großflächig abkühlen lassen ist somit auch nicht das Gelbe vom Ei. Die Umgebung, die die Raumfahrt vorfindet wie tiefste Temperaturen und Hochvakkum, ist hart, echt hart und die Konstrukteure haben da noch ein großes Stück Arbeit und Forschung vor sich liegen. Strahlung jedweder Art und Stärke ist ebenso vorhanden und das ist etwas, was unser menschliches Leben direkt bedroht, wie auch viele Dinge der Bordelektronik.
Ach ja, die Versorgung mit Lebensmittel (Strichwort Hydrokultur) ist bislang unter gegangen, auch diese ist strahlungsempfindlich und benötigt Wasser, Licht und Luft und eine Maschinerie. Denn trotz möglicher Lebenspausen sollten diese weiterhin laufen, oder immer nur Tiefkühlpizza?
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