Frage von omapoma1, 92

Reise im Weltraum?

Hallo Leute, Ich habe mir Gedanken darüber gemacht wie lange es dauern würde mit einem Zukunftstaumschiff (wenn es irgendwann mal welche geben sollte) ein Lichtjahr zurückzulegen. Dafür musste ich aber wissen wie schnell so ein Raumschiff dann in der Lage wäre sich fortzubewegen. Meinen schätzungen zunach müssen es mehrere tausende Jahre dauern um ein Lichtjahr zurückzulegen. Will aber wissen wieviel genau.

Mfg Arthur

Expertenantwort
von uteausmuenchen, Community-Experte für Astronomie & Universum, 25

Hallo omapoma1,

wir sind uns hoffentlich einig, dass Aussagen über zukünftige Technik immer etwas spekulativ sind... ;-)

Was nicht spekulativ ist, das sind die Naturgesetze. Die geben den Rahmen vor und damit die theoretischen Möglichkeiten. Bei einem interstellaren Raumschiff reicht das aber nicht. Man muss durchaus auch die technische Machbarkeit über die benötigte Energie, Rohstoffmenge und Kosten betrachten.

Schneller als das Licht geht nicht für Objekte mit Masse. Das ist also schon mal eine nicht erreichbare Obergrenze für die Geschwindigkeit.

Wenn wir optimistisch sind - sehr optimistisch! - dann wäre es möglich, schneller zu werden als die schnellsten Raumsonden, die wir losgeschickt haben. Das ist trotz verbesserter Technik deshalb so optimistisch, weil ein bemanntes Raumschiff natürlich erheblich mehr Nutzlast hat als eine wenige Meter große Blechbüchse. Wir müssen also erheblich mehr Energie azfwenden, gerade dann, wenn man auf relativistische Geschwindigkeiten kommen will.

Die Frage stellt sich, welcher Antrieb in Betracht käme.

Ein leistungsfähiger Antrieb wäre ein Ionentriebwerk, wie man es teilweise bereits benutzt - nur eben technisch erheblich "aufgepeppt".

Das Problem, das sich dann stellt, ist aber, wie sich leicht errechnen lässt...

http://www.spektrum.de/quiz/ein-raumschiff-mit-ionenantrieb-koennte-in-knapp-800...

... die Treibstoffmenge. Selbst bei Geschwindigkeiten für das Raumschiff, die "nur" 10x so hoch sind, wie schnelle Raumsonden, wäre eine ungeheure Treibstoffmenge von 250 000 000 000 Kilogramm für eine Reise zu Alpha Centauri nötig. (Für ein Lichtjahr also etwa ein Viertel davon - nur bist Du dann halt irgendwo im nirgendwo und ein paar Billionen Kilometer von der nächsten Tankstelle weg. Das zieht sich, wenn man schieben muss.) Mit damit erreichbaren 600 000 km/h bräuchte das Schiff etwa 8000 Jahre. (Wieder: Für ein Lichtjahr nur 2000 Jahre. Also wenn Caesar ins Raumschiff gestiegen wäre, käme Berlusconi an. So in etwa...)

Wegen der enormen Treibstoffmengen sind solche Antriebssysteme für die hypothetische interstellare Raumfahrt eigentlich unattraktiv. Fangen wir also an, über mögliche Alternativen zu spekulieren...

Am schnellsten würde man das Raumschiff mit einem (hpothetischen!!) Materie-Antimaterie-Triebwerk bekommen. Die Annihilation schon geringster Mengen Materie mit Antimaterie setzt die Energie frei, für die man Tonnen von Treibstoff gebraucht hätte. Da die resultierenden Photonen zudem das Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit verlassen, passt auch der Impulsübertrag noch bei bereits hohen Geschwindigkeiten des Raumschiffes. Mit einem ausgeklügelten Materie-Antimaterie-Triebwerk wären Endgeschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit theoretisch möglich. (http://www.journeytospace.de/pages/sr14.htm)

Theoretisch... Wenn man einmal davon absieht, dass man eigentlich einen solchen Antrieb nicht unter dem Allerwertesten haben möchte, bleibt das technische Problem, dass man die Antimaterie erst einmal herstellen muss. Dafür ist wiederum dieselbe Energiemenge nötig, die wir hinterher raus kriegen wollen (sogar etwas mehr, aber rechnen wir einmal idealisiert). Mit anderen Worten braucht ein solcher Antrieb nicht weniger Tonnen Brennmaterial - wir nehmen sie nur nicht mit, sondern verbraten sie vorab, um unseren Treibstoff für unterwegs herzustellen.

Ein weiteres Problem, das man nicht vergessen darf, das bei solchen Geschwindigkeiten die theoretische Reisezeit aber erheblich beeinflusst, ist die Beschleunigungsphase. Der menschliche Körper hält nicht beliebig hohe Beschleunigungen aus. Schon gar nicht auf Dauer. Wir müssen also zwangsweise gemütlich beschleunigen. Und das wiederum verlängert die Reisezeit, weil wir ja trotz theoretisch hoher Endgeschwindigkeit Jahre brauchen, bis wir die erreicht haben. Selbst mit einem hypothetischen Materie-Antimaterie-Antrieb bleibt die interstellare Raumfahrt ein Gernerationenunterfangen, weil wir den größten Teil des geforderten Lichtjahres nicht mit Endgeschwindigkeit fahren.

Vom Warpantrieb liest man gelegentlich im Web, dass die NASA bereits daran forsche... naja, das Web ist da wie Papier: geduldig... Tatsächlich gibt es theoretische physikalische Modellrechnungen für solche Antriebe (z.B. http://arxiv.org/pdf/1208.3706.pdf). Sie haben aber Nachteile. Erhebliche Nachteile. Entweder benötigen diese theoretischen Modelle mit der sogenannten "exotischen Materie" eine Materieform, die rein hypothetisch ist und möglicherweise in unserem Universum auch gar nicht existent ist, oder sie setzen voraus, dass im Universum ein anderes Gesetz der Gravitation gilt als Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. Zudem erzeugt ein Warp-Antrieb notgedrungen einen Warp-Berg - eine Zone extremster Schwerkraft und Gezeitenkräfte - um sich herum. Die Gezeitenkräfte eines solchen Warp-Berges könnten mühelos ganze Planeten zermalmen. In "Star Trek" wird diese dunkle Seite der Enterprise vertuscht...

Preiswerter ... und wirklich einigermaßen realistisch wäre Sonnensegeltechnologie. Die erreichbaren Schubkräfte im Sonnenwind hängen dann nur noch von der Größe des Segels ab. Auch mit dieser Technik könnte man - bei ausreichender Größe der Segel - schneller werden als z.B. die Voyager Sonden, einige 100 Kilometer pro Sekunde sind nicht unrealistisch. Und außerdem im Gegensatz zu den anderen Antrieben technisch für die Menschheit im Bereich des hypothetisch möglichen.

Eine Reise zu den Sternen dauert damit allerdings ein paar tausend Jahre...

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/08/17/uber-die-beinahe-unmogli...

Grüße

Kommentar von derastronom ,

Sehr gute Zusammenfassung der realen Möglichkeiten, liebe Ute.

Falls jemand dieses Buch

https://www.amazon.de/Meyers-Handbuch-Weltall-Joachim-Krautter/dp/3411077573

auftreiben kann (sollte in vielen Bibliotheken aufliegen): Das letzte Kapitel ("Grundlagen und Probleme des Weltraumfluges") enthält ausgesprochen verständliche (teilweise vorgerechnete) Ausführungen zum Weltraumflug über interstellare Distanzen und ist nach wie vor stimmig. Meines Erachtens noch immer einer der besten deutschsprachigen, allgemeinverständlichen Texte zum Thema.

Dennoch bitte Vorsicht, denn viele der anderen Kapitel sind mittlerweile massiv veraltet.

LG

Antwort
von OnkelSchorsch, 10

Was eine zukünftige Technik eventuell zu leisten imstande sein wird, kann man kaum erraten.

Es scheint aber durchaus vernünftig, anzunehmen, dass wir die Naturgesetze doch einigermaßen kennen. Somit dürften Geschwindigkeiten, die sich der des Lichtes annähern, wohl unmöglich sein. Meiner ganz persönlichen Einschätzung nach könnten vielelicht mal Geschwindigkeiten im Bereich von ein bis zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit möglich sein, unter der Voraussetzung, dass man es schafft, eine Art "Schutzschirm" zu konstruieren, mit dem die kosmische Materie vom Raumschiff abgehalten wird, denn andernfalls würde unser Raumschiff binnen kürzester Zeit durch die auch im All vorhandene Materie zerstört.

Höhere Geschwindigkeiten wären eventuell für Nano-Raumschiffe denkbar, also Raumschiffe, die nicht größer als ein paar hundert Moleküle sind, die durch Laserlicht aus dem Sonnensystem angetrieben werden und sich am Zielort zu größeren Strukturen zusammenfügen.

Ob es jemand die Möglichkeit geben wird, die natürliche Barriere der Lichtgeschwindigkeit auszutricksen? Ich weiß es nicht. Ausschließen will ich diese Möglichkeit nicht, allerdings wird es wohl noch sehr lange dauern, bis jemandem dazu der passende Trick einfallen könnte.

Antwort
von dompfeifer, 11
... wie schnell so ein Raumschiff dann in der Lage wäre sich fortzubewegen.

Da unterliegst Du einem grundsätzlichen Missverständnis! Die technisch erzielbare Höchstgeschwindigkeit ist eine Eigenschaft von Straßen-, Schienen-, Wasser- und Luftfahrzeugen. Da gelten zwei irdische
Sonderbedingungen:

Erstens muss hier zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit eine entsprechende Leistung zugeführt werden wegen der Überwindung der Widerstände gegenüber der Erdoberfläche (z.B. Rollreibung, Wasserreibung, Luftreibung). Und aus der Leistungsgrenze ergibt sich die Höchstgeschwindigkeit des jeweiligen Fahrzeugs.

Zweitens relativieren wir hier die Geschwindigkeitsbestimmung eines bewegten Körpers auf ein allgemein stillschweigend vereinbartes Bezugssystem, nämlich die Erdoberfläche. Dabei wird völlig abgesehen von der Bahngeschwindigkeit der Erdoberfläche um die Erdachse, von der Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne, Geschwindigkeiten von Sonne, Galaxis und dergl. mehr.

Bei der Bestimmung der „Reisegeschwindigkeit“ von Raumschiffen kommen wir auf völlig unterschiedliche Ergebnisse, je nach dem, welches Bezugssystem wir dabei willkürlich auswählen: Ein Punkt auf der Erdoberfläche, der Erdmittelpunkt, die Sonne, die Drehachse der Milchstraße u.s.w.

Wir können also bestenfalls darüber spekulieren, in welcher fernen Zukunft mit welchen Antriebssystemen und „swing-by-Manövern“ welche Beschleunigungen über welche Zeiträume ermöglicht sein könnten. Daraus könnten wir dann z.B. annähernd berechnen, dass sich mit diesen Mitteln das Raumschiff zum Zeitpunkt x momentan in einer Entfernung von 1 Lichtjahr vom Erdmittelpunkt entfernt ist oder vom Mittelpunkt der Sonne.

Antwort
von marty55, 3

Nehmen wir an in ferner Zukunft kann man mit beinahe Lichtgeschwindigkeit reisen, dann verringert sich die Reisezeit erheblich. Statt 1 Jahr brauchst du nur ein paar Wochen, Da dran ist der Einstein mit seiner Relativitätstheorie schuld. Auf der Erde sind dann allerdings mehrere Jahre vergangen. Man kann das auch genau ausrechnen,  Siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Lorentz-Transformation

Antwort
von soissesPDF, 5

1 Lichtjahr = 1 Jahr mit Lichtgeschwindigkeit.
Je weniger Geschwindigkeit je länger dauerte die Reise.
80% Lichtgeschwindigkeit = 20% längere Dauer der Reise.
Aber auch nur, wenn die Reise Punkt zu Punkt erfolgen würde.
Ein Ausweichmanöver und schon verlängert sich die Reise, ebenso bei einem Bremsmanöver usw.usw.

Hinsichtlich der Entfernungen wäre das eine Reise ohne Wiederkehr.
Bei einer Entfernung von 5.000 Jahren, wären Hin-und Rückflug 10.000 Jahre.
Hier wäre niemand mehr, der die Besatzung überhaupt noch kennen würde.

Antwort
von OGAMERHD, 24

Würde nur par Sekunden dauern. Wenn man ein Wurmloch erschaffen würde

Antwort
von rohstoffkind, 39

Wenn sich das Raumschiff mit Lichtgeschwindigkeit bewegt (was ja nicht geht blabla): genau 1 Jahr. Auf alles andere kannst du rückrechnen.

Kommentar von omapoma1 ,

Ich suche nach realistischen geschwindigkeiten für ein raumschifg in der zukunft maaan 

Antwort
von omapoma1, 21

Leute ich brauche realistische werte und kein aus unserer zeit noch science fiction

Antwort
von fragdoch95, 32

Ich weiss nur von Star Trek Filmen das ein Impuls, 10.000 km/h sind.

Aus einer Folge von N24 hatte ich noch in Erinnerung das man mit der Geschwindigkeit (Die noch weit unter Lichtgeschwindigkeit liegt) ca 15 min zum Mond braucht. Also von Erde als Start.

Dann muss man sich nur ausrechnen.

Die Entfernung von Erde zum Mond 384.400 km =4,6 min mit 1 Impuls.

9 460 730 472 580,8= 1Lichtjahr.

(9,5 Billiarden Meter)

Ich schätze mal es würde ca 90 Tage dauern mit 1 Impuls!

Antwort
von CJtheman, 37

Mit heutigen Antrieben ja, aber mit nen Warp Kern nur ne sekunde :D

Kommentar von rohstoffkind ,

Kritisches Thema ... laut unserem momentanen Wissensstand ist warpen unmöglich.

Antwort
von Latexdoctor, 40

Ein Lichtjahr sind ca 9,46 Billionen Km, der Rest ist Mathematik :D

Wenn du eine Geschwindigkeit von 1Billion Km/h schaffst, dann benötigst du nur 9 Stunden für 1 Lj, bis Alpha Centauri also knapp 45 Stunden (Wochenendtrip) ;-)

sollten wir es mal schaffen den Raum zu krümmen, dann fliegst du in derselben Zeit in die Nachbargalaxie und schüttelst E.T. die Hand ^^

Kommentar von rohstoffkind ,

Aha und 1Bio Km/h ist natürlich eine realistische Geschwindigkeit für ein Raumschiff oder was? Wie darf ich mir den Antrieb denn bitte vorstellen?

Kommentar von Latexdoctor ,

Das ist einfach zu rechnen gewesen ;-)

Es wird/wurde über ein ->Sonnensegel Spekuliert, das geschwindigkeiten bis zu 100? Millionen km/h erreichen könnte (müsst ich noch mal nachschlagen):

1000 x1 Million = 1 Milliarde x1000=1Billion

Das Sonnensegel ist aber noch Spekulation, auf den Wochenendtrip zum Mars müssen wir also noch "etwas" warten, leider :(

Kommentar von rohstoffkind ,

Schneller als das Licht zu reisen ist und bleibt unmöglich.

Kommentar von Latexdoctor ,

Vor etwas über 100 Jahren dachte man noch, dass der Mensch wenn er sich schneller als 100 km/h bewegt zerfetzt wird :D

Kommentar von Weltraumdackel ,

Das ist immer das Standard-Argument. Aber leider ist das eine physikalische Grenze und keine menschliche Entwicklungsfrage.

Kommentar von OGAMERHD ,

Es ist nicht mal möglich der Lichtgeschwindigkeit zu Nehren 

Kommentar von Latexdoctor ,

Noch sind wir davon weit entfernt.

Zzu sagen dass es unmöglich ist Lichtgeschw. zu erreichen ist spekulation,aber zu sagen dass es möglich ist auch - nach heutigem stand, aber wie schaut es aus in 10, 50, 100 Jahren ?

Kommentar von OGAMERHD ,

ja das stimmt 

Kommentar von uteausmuenchen ,
zu sagen dass es unmöglich ist Lichtgeschw. zu erreichen ist spekulation,...

Nein. Das ist ein experimentell hervorragend bestätigtes Naturgesetz. Bei massebehafteten Objekten geht die zugeführte Bewegungsenergie immer mehr in einen Zuwachs der (relativistischen) Masse, nicht in einen Geschwindigkeitszuwachs.

Wäre es anders, bräuchten wir keine gigantischen Teilchenbeschleuniger wie den LHC, um ein Proton von 90% der Lichtgeschwindigkeit auf 99,9999% der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.

Wir haben es hier nicht mit einem technischen Problem zu tun, wie seinerzeit bei der Schallgeschwindigkeit, sondern mit einem Naturprinzip. Das ändert sich nicht, auch nicht in 10, 50 oder 100 Jahren.

1 Billion km/h ist eine unmögliche Geschwindigkeit.

Kommentar von Latexdoctor ,

Selbst Teleportation ist theoretisch möglich, aber um eine Körper der Größer ist als ein Atom zu Teleportieren, dafür fehlen uns noch die Energie und auch Computer, um das Objekt einzulesen und wieder Strukturell korrekt und vollständig am Zielort zusammen zu setzen.

Wenn wir eine Technologie entwickeln die es uns ermöglicht das Raumschiff sammt Inhalt in eine andere schwingung zu versetzten, damit könnte man dem Problem ausweichen, dann greifen unsere Naturgesetze nicht mehr.

Auch das ist (derzeit) natürlich nur "Science-Fiction" bzw Spekulation, aber in den 50ern war vieles das heute von Kindern genutzt wird Science Fiction ;-)

Kommentar von weckmannu ,

Auch die heutigen technischen Geräte funktionieren innerhalb der Grenzen, die man schon in den 50er Jahren kannte.

Die Wirkungsgrade wurden verbessert mehr nicht.

Kommentar von Latexdoctor ,

Smartphones in den 50ern ?

PC´s gibte es auch erst seit 62? da erfande Konrad Zuse den Ersten, groß wie ein Büroraum und von der Leistung her gerade mal ein etwas besserer Taschenrechner ende 80´er

....

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