Frage von Pfadfinder17, 113

Kontrollierte Materie-Antimateriezerstrahlung, kann man damit Raumschiffe antreiben?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von ramay1418, 11

Ja, in der Theorie funktioniert eine Rakete mit diesem Antriebskonzept, die Photonenrakete. Materie-/Antimateriezerstrahlung setzt die größte Energiemenge frei, welche die Physik kennt - und zwar überwiegend in Form von harter Röntgenstrahlung. 

Da sich eine Rakete u. a. über die Strahlgeschwindigkeit definiert, hätte sie die höchstmögliche, nämlich die Lichtgeschwindigkeit. 

Allerdings gibt es da ein paar unbedeutende Schwierigkeiten zu überwinden: 

- Es muss Antimaterie in nennenswerter Menge hergestellt werden, also mindestens im Kilogrammbereich, dafür braucht man Milliarden kWh, vor allem, da es keinen technischen Prozess gibt, der einen Wirkungsgrad von 100 % hat. 

- Antimaterie muss gespeichert werden. Das könnte nur in elektromagnetischen "Tanks" geschehen, da ansonsten sofort eine Zerstrahlung stattfinden würde. 

- Für die entstehende harte Röntgenstrahlung ist noch keine Möglichkeit bekannt, den "Lichtstrahl" zu richten, z. B. durch Spiegel oder Linsen. Eine Transformation mit Hilfe eines Lasers wäre denkbar, liegt aber noch außerhalb unserer verfügbaren Technologie. 

- Dazu kommt, dass nur ein Bruchteil der Zerstrahlung in Licht umgewandelt werden kann. Das wiederum schmälert die Leistung (Nutzlast, Höchstgeschwindigkeit) einer Photonenrakete. 

Von Raumfahrtingenieuren wurden schon verschiedene Konzepte einer Photonenrakete vorgestellt, aber ein Weg zur Verwirklichung innerhalb einer überschaubaren Zeitdauer (vielleicht 100 Jahre oder länger) ist nicht in Sicht. 

Die Physik hinter dem Antrieb ist bekannt, die Technologie aber ist reine Spekulation. 

Antwort
von ausdertonne, 43

Im Prinzip ja.

Das Ganze ist aber mit großen technischen Schwierigkeiten verbunden.

Zunächst mal muss die Antimaterie als Treibstoff irgendwie gespeichert und mitgeführt werden. Da sie beim Kontakt mit Materie sofort zerstrahlt, geht das nur berührungslos. Man müsste die Antimaterie komplett im geladenen Zustand vorhalten und dann durch Magnetfelder einschließen. Aufgrund der so entstehenden riesigen Ladung der Antimateriekammer müsste man auch wieder die entstehenden starken Coulomb-Kräfte nach außen abschirmen.

Beim Antrieb selbst müsste man dafür sorgen, dass die Strahlung nur in eine Richtung austritt, also müsste auf einer Seite die Strahlung komplett abgeschirmt werden. Ob es dafür geeignete Materialien gibt weiß ich nicht, könnte aber gut sein, dass es nicht möglich ist.

Aufgrund des extremen Strahlungsniveaus und der Gefahr einer Explosion wenn das Einschlussmagnetfeld kollabiert, wäre ein solcher Antrieb wohl nur für unbemannte Sonden sinnvoll, ansonsten ist die Gefahr viel zu groß.




Antwort
von lks72, 37

Da geht im Prinzip. Du nimmst Antimaterie und Materie, beim Zertrahlen entstehen zwei Photonen, eines nach vorne (gegen das Raumschiff) und eines nach hinten in den Weltraum hinaus. Das Photon nach hinten hat den Impuls p =  - E/c, genau diesen Impuls bekommt das Raumschiff nach vorne (also positiv). Hat das Raumschiff die Masse M, dann nimmt wegen p = M * v die Geschwindigkeit also um v = p / M = E / (c * M) zu. Zertrahlen nun Materie und Antimaterie der Masse m, dann entpricht das der Energie E =m * c^2 (aber nur die Hälfte ist für den Schub relevant), die Geschwindigkeit erhöht sich also um

v = m * c^2 / (c * M * 2) = 1/2 * m / M * c.

Bei einer Masse des Raumschiffs von M = 1000kg und Materie / Antimaterie von 1000kg hat man also

v = 1/2 * 1/1000 *c = 1/2000 * c

(ganz grob, die Verringerung der Raumschiffmasse ist hier nicht berücksichtigt).

Kommentar von lks72 ,

Ich meine natürlich Materie / Antimaterie von jeweils 1kg

Antwort
von Nobody04, 66

Es ist ja klar, dass die Antimaterie eine abstoßende Wirkung zur normalen Materie hat, deshalb findest du die Antimaterie auch nur am äußeren Rand des Universums. 

Man kann die Antimaterie (wenn man sie gefunden hat) auch als Ring um das Raumschiff verteilen und dann damit durch ein Schwarzes Loch in ein Paralleluniversum fliegen. Ohne dass das Raumschiff von den Kräften des Schwarzen Lochs zerstört wird.

Kommentar von Nobody04 ,

Und ja wenn man sie gefunden hat, müsste man damit auch ein Raumschiff antreiben können.

Kommentar von einfachsoe ,

Woher hast du den, verzeih mir meine Ausdrucksweise, Mist denn her?

Kommentar von Nobody04 ,

Von Michio Kaku er ist einer der bekanntesten Physiker in den Vereinigten Staaten. Mit dem Forschungsgebiet Theoretische Physik und Stringtheorie. 

Er hat die Sache mit der Antimaterie mal in einer Fernsehsendung erzählt. Klar ist das nur Spaß und Theorie, aber trotzdem interessant.

Kommentar von YStoll ,

Dann solltest du gut an deinem Gehör/ deinen Englischkenntnissen arbeiten.
Du wirst keine sinngemäße Widergabe des ersten Abschnitts, den er angeblich gesagt hat, in irgendeiner schriftlichen Form mit irgendeinem wissenschaftlich wahrgenommenen Autor finden (von Axel Stoll mal abgesehen).

Kommentar von Nobody04 ,

Lol was geht den jetzt ab ?

 kam auf N24 oder ZDF neo, auf Deutsch  :D

Kommentar von YStoll ,

am 1.4. oder wie?

Such doch mal bitte in einer der entsprechenden Mediatheken diese Folge raus.

Kommentar von YStoll ,

das klingt ja fast nach geschwurbeltem mussmanwissen

Es ist ja klar, dass die Antimaterie eine abstoßende Wirkung zur normalen Materie hat

Nein, ist es nicht. Wieso sollte dem auch so sein. Antimaterie hat definitiv keine negative Masse die zu einer abstoßenden Gravitation führen könnte.

deshalb findest du die Antimaterie auch nur am äußeren Rand des Universums.

Was soll denn bitte der Rand des Universums sein?
Wir können einen Bereich finden, der sich mit Lichtgeschwindigkeit von uns entfernt. Über alles was "dahinter" ist, können wir keine Aussage treffen.

Man kann die Antimaterie (wenn man sie gefunden hat) auch als Ring um das Raumschiff verteilen und dann damit durch ein Schwarzes Loch in ein Paralleluniversum fliegen.

WIE BITTE, WAS?
Ich bin kein Freund des systematischen großschreibens, aber das spiegelt meine Gedanken beim Durchlesen dieser Zeilen am besten wieder.

Ohne dass das Raumschiff von den Kräften des Schwarzen Lochs zerstört wird.

Ja nee, is klar.
Wenn ein Objekt einem schwarzen Loch nahe kommt wird der Teil, der näher ist stärker angezogen. Es kommt somit regelrecht zu einer Streckung des Objekts. Ein Raumschiff würde also in der Länge zerrissen werden.

Dass du dich mit diesem realitätsfernen Schwachsinn auf Michio Kaku beziehst ist mehr als nur frech.

Kommentar von Nobody04 ,

Ich habe das nur frei aus meiner Erinnerung erzählt, ich glaube die Sendung war es:

https://m.youtube.com/watch?v=9erJ7nPIZVM

Kommentar von Nobody04 ,

es war glaube ich eine andere Sendung aus der Reihe, schau mal hier da hat das einer aufgeschrieben:

https://www.david-scherfgen.de/expedition-ins-schwarze-loch/

Kommentar von YStoll ,

Du weißt, dass der Artikel nicht gerade für Position spricht?

Kommentar von Nobody04 ,

Kann doch eh keiner Nachprüfen, es geht hier auch um die Stringtheorie und die ist eh momentan nicht beweisbar in einem empirischen Experiment.

Kommentar von YStoll ,

Wie gesagt: Gehör trainieren.

Anitmaterie mag klingen wie negative Materie, aber es hat einen guten Grund, dass nicht einmal N24 zwischen den Begriffen springt und "Antimaterie" genau einmal und völlig zusammenshanglos erwähnt wird.

Antimaterie ist etwas, dass wir gegenwärtig erzeugen und erforschen können. Sie hat eine positve Masse.
Negative Materie ist ein theoretisches Konzept, das noch nicht experimentell beobachtet werden konnte (afaik).

Kommentar von Nobody04 ,

Nein, das ist FALSCH denn, negative Materie sind mit antimaterie geladene Asteroiden !

Kommentar von YStoll ,
Kommentar von Nobody04 ,

Du magst ja recht haben, aber ist Antimaterie nicht etwas das abstoßend wirkt auf normale Materie, also unbedingt weg von ihr möchte.

Nun könnte man sie doch theoretisch (wenn es machbar wäre)auch mit Gestein verbinden und das fliegt dann weg in die Richtung vom Rands des Universum ;)

Kommentar von YStoll ,

Stellst du eine Frage? Dann mach das mit Satzzeichen deutlich.
Falls ja: Die Antwort lautet "Nein"

Welche Richtung soll das bitte sein?
Du propagierst hier mal eben ein Perpetuum mobile.

Kommentar von Nobody04 ,

Gut, als richtig Stellung, damit ich den armen Herrn Michio Kaku nicht falsch darstelle. Dann ersetze ich eben das Wort Antimaterie in meinem ersten Beitrag hier, durch das Wort Negative Materie, dann müsste ich den Inhalt dieser Doku sehr vereinfacht, aber richtig, dargestellt haben.

Ich hätte natürlich noch das Wort theoretisch dazuschreiben müssen.

Kommentar von YStoll ,

Und hättest somit das Thema des Fragestellers absolut verfehlt.

Kommentar von Nobody04 ,

Ja :D

Aber wenigstens weiß ich jetzt, dass die Zusammenführung von Antimaterie und Materie wohl Energie erzeugt, die ein Raumschiff antreiben könnte ?!

Kommentar von Nobody04 ,

Ist es dann richtig, dass wenn man 0,5 Gramm Materie mit 0,5 Gramm Anti-Materie zusammenführt, Energie von 200 Terrajuole entstehen würde ?

So viel wie man mit 5 Millionen Litern Benzin erzeugen könnte ?

Kommentar von Nobody04 ,

Aber soviel Energie ist das auch nicht um damit mal eben von einem Stern zum anderen zu reisen. Negative Energie scheint mir da viel sinnvoller als Antrieb zu sein. 

https://m.youtube.com/watch?v=HFQUjJ1-Vs8

Kommentar von ramay1418 ,

Verwechselst Du da nicht etwas? 

Masse hat immer nur anziehende Wirkung, denn das ist eine Eigenschaft der Schwerkraft. Es gibt keine "abstoßenden" Schwerefelder. 

Dagegen gibt es Antimaterie schon, aber auch sie hat anziehende Wirkung. Der einzige Unterschied zur normalen Materie ist, dass der Atomkern nicht aus Protonen, sondern aus Antiprotonen besteht, der von Antielektronen, den Positronen, umkreist wird. 

Unterscheiden tun sich Materie und Antimaterie also nur durch die gegensätzliche elektrische Ladung der Atomteilchen. Aber die hat mit abstoßender oder anziehender Wirkung nichts zu tun. 

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