Startrampe auf dem Mond

[Otz]

Guten Tag,

wie wir ja alle Wissen, planen die Amerikaner (und einige andere Nationen) wieder zum Mond zu fliegen. Es soll eine dauernde Kolonialisierung erzielt werden. Da man ja auch wieder vom Mond starten muss, (jedenfalls wenn man wieder zur Erde will), habe ich mir eine recht "günstige" Startmethode einfallen lassen. Dafür brauch man "nur" eine Transrapidstrecke auf dem Mond zu bauen. Bei einer länge von 300Km könnte der "Transrapid" ohne Probleme auf 1670m/s beschleunigen, huckepack eine Rakete, die dann ihr Triebwerk zündet, und so mit 1690m/s im Mondorbit ist. Der Transrapid hätte dann noch 150Km zum abbremsen. Er dient sozusagen nur als Transporter und verweilt auf dem Mond. Übrigens würden die beschleunigungen mit nur 10m/s^2 sehr klein ausfallen. Man könnte sogar die kinetische Energie des Transrapids beim abbremsen wieder in Elektrische umwandlen. So könnte man z.b auch Tonnen von Material in die Erdumlaufbahn transportieren. Um verschiedene Orbits (um den Mond oder die Erde) erreichen zu können, müsste die Startbahn so gebaut werden, dass die gestarten Satelliten zur Erde kommen, die kann dann die Umlafbahn der Satteliten so verändern, wie es gewünscht ist, ähnlich wie es Jupiter heute schon mit vielen Raumsonden gemacht hat. Da der Mond nur 1/8 der Erdbeschleunigung hat, müssten auch die Magneten auf der Strecke nicht so groß ausfallen, trotz größerer Masse...

Was haltet ihr davon?
Übrigens wäre das System auf jedem Himmerlskörper ohne nennenswerte Atmosphäre einsetzbar, und technisch heute schon möglich,oder?

Robert

[gradient]

@ Otz:
Es kann sein, dass ich dich auch nur irgendwo missverstanden habe, aber ich sehe da Probleme:
Beim Erreichen der Fluchtgeschwindigkeit durch einen Transrapid wird automatisch auch die Kreisbahngeschwindigkeit (=Fluchtgeschwindigkeit dividiert durch sqrt(2)) überschritten. Somit bräuchte man sehr starke Magnetfelder, die zusammen mit der Gravitation der Fliehkraft entgegenwirken. Um nun starke Magnetfelder zu induzieren braucht, man eine hohe Stromstärke.
Ob das Ganze dann noch wirtschaftlich ist, weiß ich nicht.

[Otz]

Du hast recht, der Transrapid soll nicht die Fluchtgeschwindigkeit erreichen, sondern nur die Umlaufbahngeschwindigkeit bzw. Kreisgeschwindigkeit. Strenggenommen muss der Transrapid etwas langsamer bleiben, um eben nicht abzuheben, wie du schon sagtest. Die fluchtgeschwindigkeit müsste die Rakete dann selbst erreichen. Aber um die Fluchtgeschwindigkeit des Mondes von 2380m/s zu erreichen, muss die Rakete nurnoch 710m/s selbst aufbringen. Die restlichen 1670m/s werden dann vom Transrapid aufgebracht. Durch das System (Transrapid-Rakete) kann man die Nutzlast verdoppeln, oder anders ausgedrückt, die Startkosten halbieren. (Abgesehen von den Baukosten der Startstrecke natürlich )

[gravi]

Im Prinzip ist die Idee durchaus einleuchtend.

Aber ich gebe mal zu bedenken, dass man zur Beschleunigung des Transrapids auch Energie benötigt.
Ich will jetzt hier keine Energiebilanz erstellen, aber ich könnte mir vorstellen, dass diese ungünstig ausfallen würde.

Denn zunächst einmal muss ich die Masse des Zuges beschleunigen, hinzu kommt noch die Überwindung des Reibungswiderstandes der Räder auf den Schienen sowie der ganzen Antriebsmechanik - das dämpft den Wirkungsgrad.

Hinzu kommt noch, dass der tonnenschwere Zug auch noch die Rakete mitschleppen muss, was natürlich auch Energie benötigt.

Vielleicht ist es daher doch günstiger, die Rakete gleich "in die Luft" gehen zu lassen. Man müsste das mal genau durchrechnen - sicher eine interessante Aufgabenstellung für den Physikunterricht!

Gruß
gravi

[gradient]

Eigentlich kann man das ja schnell überschlagen (ohne Reibung!):
Kinetische Energie für die Rakete beim Start:
[math]#Index(E,kinR)=#Frac(1,2)#Index(m,R)#Pow(#Index(v,F),2)[/math]
v mit Index F ist dabei die Fluchtgeschwindigkeit, R im Index steht für Rakete.
Für den Transrapid gilt (eigentlich ist es die doppelte kinetische Energie, weil man den Transrapid auch wieder abbremsen muss (*)):
[math]#Index(E,kinT)=#Frac(1,2)(#Index(m,R)+#Index(m,T))#Pow(v,2)[/math]
Weil die Transrapidgeschwindigkeit kleiner als die Kreisbahngeschwindigkeit auf dem Mond sein soll, ist das Verhältnis von Raketengeschwindigkeit zu Transrapidgeschwindigkeit größer als Wurzel aus 2, also mindestens (in etwa) 1,41.
Wie groß ist das Verhältnis von der Masse des Transrapids und der Rakete zur Raketenmasse selbst?

Nachdem ja nicht die notwendige Fluchtgeschwindigkeit erreicht wird, braucht ja die Rakete nochmal kin. Energie, wodurch sich das Verfahren m.E. wohl eher nicht lohnen wird.

[Stephen]

Hallo

und willkommen @Otz - der Mond bietet natürlich viel bessere Startbedingungen als die Erde. Die Sache mit der Kolonialisierung des Mondes und der dbzgl. Zusammenarbeit zwischen USA und Europa erscheint mir allerdings mehr als utopisch - im Höchstfall springt in den nächsten 100 Jahren eine ständige Station auf dem Mond heraus...

Gruß, Steffen

[Otz]

Hmm,

der Transrapid schwebt ja so zusagen über der strecke => keine Räder
Damit ist ja der Reibungswiederstand 0. Da es keine Berührung mit der Strecke gibt, und auch keine mit der Atmosphäre, denn der Mond hat keine (okay er hat eine sehr sehr dünne)gibt es keinen Reibungswiederstand.
Der Transrapid wird mit hilfe von Elektromagneten über den Schienen gehalten, und auch über die Elektromagneten beschleunigt.
Ebenfalls wird der Transrapid auch über die Elektromagneten abgebremst.
Bloß wird beim Abbremsen die kinetische Energie wieder in Elektrische umgewandelt. Also kann man die Energie die zum beschleunigen des Transrapids benötigt wird, beim abbremsen wieder gewinnen. Da der Transrapid keine Reibung hat, geht auch keine Energie "verloren". Nur die Masse der Rakete fehlt natürlich beim abbremsen, aber die Energie wird ja dann auf die Rakete übertragen, was ja auch Zeil des Unerfangens ist.
So geht meines wissens nur die Energie verloren, die man benötigen würde, um die Rakete auf knapp unterhalb der Umlaufbahngeschwindigkeit zu bringen. Der große Vorteil ist, das man die Energie am boden erzeugen kann, und nicht mit beschleunigen muss.

Otz

[gravi]

Ich habe den Eindruck, Du willst hier eine Art Perpetuum Mobile konstruieren...

Das ist aber nicht möglich. Auch der Antrieb über Magnetfelder hat keinen 100%igen Wirkungsgrad (den es auch nicht gibt, das würde den Gesetzen der Thermodynamik widersprechen), es werden immer (hohe) Verluste auftreten.

Das gilt auch für das Abbremsen, auch hier wird man nur einen kleinen Teil der hineingesteckten Energie zurück bekommen.

Ein großer Verlust tritt z. B. schon allein beim Erzeugen des Magnetfelds auf, hier wird nämlich eine Menge Wärme "nebenher produziert".

Gruß
gravi

[Otz]

@gravi

irgendwo hast du recht
Aber das Transrapidsystem hätte bestimmt einen besseren Wirkungsgrad als ein klassischer Zug mit Rädern. Der größte Vorteil soll in der Tatsache liegen, dass die Energie die benötigt wird, um eine Rakete in eine Umlaufbahn zu bringen von Boden aus auf die Rakete übertragen wird, man also Gewicht spart. Und was kostet schon eine Kilowattstunde wenn man eh große Kraftwerke hat. Und vonwegen Energie aufbringen um zu bremsen, so lange man einen Himmelskörper hat, an dem abbremsen kann kostet abbremsen garnichts. Oder verbrennt euer Auto mehr Benzin wenn ihr auf die Bremse tretet? Mir ist klar, dass es so ein System wenn überhaupt in frühestens 100 Jahren geben wird. Aber ich denke wenn man wirklich eine dauerhafte kolonialisierung des Mondes plant, würde sich ein solches System rentieren.

[Stephen]

Aber ich denke wenn man wirklich eine dauerhafte kolonialisierung des Mondes plant, würde sich ein solches System rentieren.

Genau - von diesem Zeitpunkt an würde es sich rechnen

Gruß, Steffen

[gravi]

Im Prinzip gebe ich Dir ja Recht.
Nichts ist teurer, als Treibstoff zum Mond zu transportieren, nur um ihn da zu verbrennen, damit man wieder vom ihm weg kommt.

Wenn man also z.B. durch Solarkraftwerke günstig Energie bereitstellen kann, um wenigstens einen guten Teil der notwendigen Startenergie zu ersetzen, so wird sich das sicherlich rechnen.

Allerdings würde ich ein anderes System als den Transrapid wählen. Der Crash hat uns ja gezeigt, wie "sicher" das Teil ist. Und außerdem, wenn hochgestellte Persönlichkeiten dieses Transportsystem so intelligent erklären, würde ich wirklich lieber darauf verzichten!

Man höre sich das mal an:

http://www.die-stimme-der-freien-welt.d ... transrapid

Gruß
gravi

[Wolfrum]

Gravi,

es gibt keine andere Möglichkeit als Rakete oder Magnetbahn, da doch recht hohe Geschwindigkeiten benötigt werden. Was würdest du denn nehmen? Die Dampfeisenbahn

[garmy]

Also ich halte diese Idee von einem Transrapidsystem durchaus für überdankenswert.
Dabei spielt der Zeitraum für die Verwirklichung nur eine untergeordnete Rolle.

Aber warum muss diese Magnetbahn den horizontal verlaufen?

Es gibt auf dem Mond keine Atmosphäre welche auf hohe senkrecht stehende Gebilde /Bauten Zerstörerich wirkten kann.
Damit müsste doch sogar ein vertikaler Start möglich sein.

Quasi ein vertikales Transrapidsystem mit dem Wirkungsgrad einer Kanone, eine "Magnetfeldkanone"

Gruß Garmy