Hallo zusammen
einige Punkte, zu denen ich meinen Senf dazugeben möchte:
Wir haben genügend Probleme auf unserem eigenen Planeten (Ernährung/Politisch etc.) und bevor wir planen in die Sterne reisen sollten diese behoben werden.
dazu möchte ich sagen:
Was lockt uns Menschen von der Erde weg in ferne Bereiche?
Was soll beziehungsweise was sucht der Mensch zum Beispiel auf dem Mond, solange wir hier unten noch von so vielen vermeidbaren Problemen und Übeln wie Krankheit, Hunger, Existenzangst usw. gequält werden?
Was hätte etwa die Krebsforschung mit dem vielen Geld angefangen? Die Biochemie, das heißt die Gentechnik(!) könnte in kurzer Zeit fast alle Krankheiten und Abnutzungserscheinungen beseitigen, würde man ihr die notwendigen Forschungsmittel zur Verfügung stellen.
Ist Raumfahrt nicht nur ein Phantom, dem einige wenige Fantasten nachjagen? Ist sie vielleicht - noch schlimmer - eine Prestigeangelegenheit zwischen den großen Nationen, wie etwa die Mondlandungen während des kalten Krieges; war das Apolloprogramm also doch nur ein Statussymbol?
Erst die wichtigsten Probleme auf der Erde lösen, ehe wir uns dem All zuwenden, sagen ihre Kritiker. Doch ohne Raumfahrt lassen sie sich erstmal gar nicht lösen und zweitens könnte diese Vorgehensweise zu risikoreich werden, denn wenn zuviel Zeit vertrödelt wird, sind manche Ressourcen oder noch schlimmer technisches Wissen nicht mehr vorhanden. In die bemannte Raumfahrt muss erst einiges investiert werden; sie wirft keine kurzfristigen Gewinne ab. Um wirklich etwas von ihr zu haben, muss man langfristig und in großen Dimensionen denken. Je länger man also mit der Raumfahrt wartet, desto unwahrscheinlicher wird sie. Deshalb: jetzt oder nie!
Abgesehen von den finanziellen und (leider) auch technischen Problemen ist vor allem zu überlegen, wie könnte man ein Raumschiff so beschleunigen, dass es innerhalb einer übersehbaren Zeitspanne zunächst mal bis zum nächsten Stern gelangen könnte.
Da wäre zunächst der Photonenantrieb. Super, man kommt fast auf Lichtgeschwindigkeit - fragt sich nur, nach welcher Zeit. Der Schub ist extrem gering, so dass dies nicht funktioniert. Bleibt noch als zweitbeste Wahl der Antimaterieantrieb. Das Problem: wer stellt das Zeug zur Verfügung und wie lagert man es? Geht also auch nicht.
Drittbeste Möglichkeit: Der nukleare Pulsantrieb. Hier werden im Heck einer Rakete in kurzen Zeitabständen Atombomben zur Explosion gebracht, die den nötigen Schub (Beschleunigung) liefern. Prinzipiell machbar, problematisch aber die Abschirmung gegen die Strahlung und die enormen "Tritte", die eine evtl. Besatzung hinnehmen müsste.
wer sagt, daß der Schub einer Photonenrakete gering ist? Wikipedia?? Der SChub hängt vom Massedurchsatz ab. Fertig. Je höher der ist, desto größer die Beschleunigung! Und die kann man auf z.b. auf 10m/s² einstellen. Weiterhin basiert die Photonenrakete ja gerade auf der Annihilation von Materie und Antimaterie! Warum also hier zwischen Photonenantrieb und Antimaterieantrieb unterscheiden? Es sei denn, man unterscheidet zwischen totaler und partieller P.!
Zerstrahlungsantrieb
Mit der Zerstrahlung (zum Beispiel von Materie und Antimaterie) als Energiequelle ließe sich eine "Konversionsrakete" oder eine "Photonenrakete" antreiben.
Eine Konversionsrakete strahlt Masseteilchen mit relativistischen Geschwindigkeiten ab; eine Photonenrakete emittiert Lichtquanten, Photonen. Beide Typen haben ähnliche Leistungen, wenn man fast 100%ige Wirkungsgrade bei der Umwandlung von Masse in Energie in Schubkraft annimmt. Die physikalischen Grenzen der Weltraumforschung sind durch die Entfernungen gegeben, durch die Größe des Sonnensystems, der Galaxis usw.; beziehungsweise durch unsere Kurzlebigkeit.
Die Photonenrakete und relativistische Raumfahrt
Mit konventionellen Raketen ist interstellaren Entfernungen - Lichtjahren und Kilolichtjahren - nicht mehr beizukommen; ein Raumschiff müsste etwa mit Lichtgeschwindigkeit fliegen, wenn eine Reise etwa zu Alpha Centauri noch sinnvoll sein sollte, die Voraussetzung dafür ist aber , dass ihre gesamte Treibstoffenergie in Strahlungsenergie umgewandelt wird. Und das schafft nur die Photonenrakete. Theoretische Konzepte liegen bereits vor, zum Beispiel von E. Sänger, R. Forward. Bei bestimmten subatomaren Prozessen, etwa bei der Paarvernichtung von Materie und Antimaterie, wird die Masse direkt in Energie umgewandelt, das heißt zerstrahlt.
Die partielle Photonenrakete basiert auf Fission oder Fusion; diese Kernreaktionen haben einen Massendefekt < 1. Bei den Photonenraketen unterscheidet man zwischen "partiellen" und "totalen" Typen; wobei es bei der partiellen wiederum 2 Unterarten gibt: bei der einen verbleibt die Asche an Bord, bei der anderen wird sie impulsfrei über Bord geschüttet. Bei partiellen Photonenraketen wird nur ein Bruchteil der Masse in Licht umgewandelt; bei totalen vollständig.
Eine weitere Möglichkeit ihrer Realisierung wäre, Wasserstoff in einer Brennkammer periodisch durch eine kleine Menge Antiprotonen aufzuheizen; durch die teilweise Zerstrahlung wird es zu Plasma und kann durch Magnetspulen im Triebwerk gespeichert und noch weiter aufgeheizt werden. Ist es heiß genug, wird das Magnetfeld geöffnet und das Plasma verlässt das Triebwerk durch eine konventionelle "Lavaldüse". Mit diesem Prinzip der partiellen Annihilation und anschließender Magnetaufheizung werden viel höhere Temperaturen als bei thermochemischen Triebwerken erreicht; diese Antriebsform vereint damit hohe Brennkammertemperaturen mit hohem Massedurchsatz, das heißt hohe Ausströmgeschwindigkeiten mit hohem Schub, also die Vorteile elektrischer und thermochemischer Antriebe.
Bei der totalen Photonenrakete ist die Treibstoff-Energiedichte aufgrund der Paarvernichtung, zum Beispiel der Materie-Antimaterie-Annihilation maximal; die gesamte Masse der Materie und der Antimaterie wird bei dieser Zerstrahlungsform in Energie verwandelt, so dass ihr Massendefekt =1 ist.
Die Annihilation, die Paarvernichtung ist die stärkste uns heute bekannte Energiequelle. Aus 1 kg Materie, die mit 1 kg Antimaterie zerstrahlt, werden 25 Milliarden kWh zumeist als harte Röntgenstrahlung freigesetzt , die sich vielleicht mit einem Spiegel richten ließe.
Da die Rakete durch Lichtquanten mit der größtmöglichen Strahlgeschwindigkeit, eben der Vakuumlichtgeschwindigkeit angetrieben wird, wird sie als "Photonenrakete" bezeichnet. Es wurde vorgeschlagen, Elektronen und Positronen annihilieren zu lassen, um die freiwerdenden Gammaquanten zur Schuberzeugung zu nutzen, die jedoch entgegengesetzte Impulse und damit einen Nettoschub von Null hätten, weshalb man einen Quantenreflektor für die ultrakurzwelligen Photonen bräuchte, der jedoch gegenwärtig außerhalb unserer technischen Fähigkeiten liegt.
Da es für harte Röntgenstrahlen (noch?) keine Spiegel oder Linsen gibt, müsste man eine "Lampe" zwischenschalten, die deren Frequenz hin zu UV oder VIS-Licht verringert . Sollte der Bau eines Röntgenlasers gelingen, könnte man diesen eventuell direkt zum Antrieb einer Photonenrakete nutzen; seine Energie würde er aus der Annihilation beziehen.
Antriebe auf Basis der Protonen-Antiprotonen-Annihilation erscheinen vielversprechender, da zunächst kurzlebige geladene Pionen als energiereiche Zwischenprodukte entstehen, die fast mit Lichtgeschwindigkeit und gelenkt durch starke Magnetfelder (Supraleiter) aus dem spiegellosen Antriebssystem austreten, die sich ähnlich wie Gammaphotonen direkt für den Antrieb verwenden ließen. Damit würde die maximale Geschwindigkeit bei 30% c liegen, was sich vielleicht mit dem Stufenprinzip steigern ließe.
Wenn wir Antimaterie herstellen, speichern und kontrolliert mit Materie zerstrahlen lassen und die freigesetzte Energie steuern könnten - bei extrem hohen Wirkungsgraden - ließe sich die Photonenrakete realisieren. Allerdings lässt sich Materie nur mit Antimaterie zerstrahlen: Protonen mit Antiprotonen; Elektronen mit Positronen. Für eine bemannte interstellare Mission sind nun viele Kilotonnen nötig, wenn man innerhalb weniger Jahrzehnte zu den Nachbarsternen wollte, die wir jedoch noch nicht in ausreichenden Mengen herstellen können, denn um 1 kg von ihr herzustellen, müsste man mindestens 25 Milliarden kWh aufwenden; praktisch aber noch mehr, weil die Wirkungsgrade technischer Anlagen unter 100% liegen. Vielleicht werden unsere Nachfahren dafür die Sonnenenergie nutzen und sie auf Merkur in Barthschen Antimateriefabriken mittels Paarerzeugung aus einem Laser erzeugen oder allgemein in großer Sonnennähe entsprechende Anlagen bauen. Vielleicht gibt es Antimaterie aber auch irgendwo im Weltraum?
Um sie zu speichern, könnte man sie vielleicht berührungsfrei in elektromagnetischen Kraftfeldern lagern, eventuell gibt es stabile Mischzustände. Denkbar wäre auch, Antimaterie in Form von Plasma durch hohle Laserstrahlen zu transportieren und zu speichern.
Die zweitbeste Wahl stellt m.E. der Bussardantrieb dar und nicht gepulste Nuklearantriebe. Bei denen die Besatzung übrigens gar keine "Tritte" spürt, da eine Art "Stoßdämpfer" die Pulse dämpft; außerdem ist das auch eine Frage der Pulsfrequenz!
gravi: in anderen Foren (z.b. "Beginn richtiger Rf") bist du aber bezüglich der bemannten Rf. optimistischer, o. hängt das von deiner Tagesform ab?
2) TV-Tipp: ZDF neo So "Exodus Erde" o.
http://www.zdf.de/ZDFmediathek/kanalueb ... dus%20erde