Frage von popelpaddel, 115

Riesiger Teilchenbeschleuniger um die Erde um Raumschiffe nahe Lichtgeschw. zu bringen?

Warum baut man keinen Teilchenbeschleuniger um die Erde, bzw. installiert in richtigen Abständen Magnetfelder knapp über der Atmosphäre, um Raumschiffe, wie durch einen Teilchenbeschleuniger, auf nahe Lichtgeschw. zu beschleunigen und dann auf eine bestimmte Route "rauszuschießen"? Die Magnetfelder müssten dann natürlich elektronisch schnell versetzt werden, wenn einmal die Erde Umkreisen nicht reicht um gewünschte Geschwindigkeiten bei humaner Beschleunigung zu erreichen. Zudem müsste auch eine Kraft (el.magnetisch) wirken und ständig angepasst werden um der Radialkraft vorerst entgegenzuwirken bzw. das Raumschiff auf einer fixen Bahn zu halten. Ich denke um einen solchen Durchbruch zu verwirklichen wird kein Aufwand gescheut. Wo seht ihr den kleinsten begrenzenden Faktor bei dem Modell bzw. wo sind die Grenzen?

Antwort
von ramay1418, 24

Hallo, 

je näher man der LG kommt, desto mehr Energie muss aufgewendet werden, um einen Körper (Raumschiff) noch um den Bruchteil eines Prozents weiter zu beschleunigen. 

Der Teilchenbeschleuniger müsste also nahezu unendlich lang werden und unendlich viel Energie erzeugen (umwandeln) können. Das aber ist physikalisch und technisch unmöglich. 

Außerdem hätte man das Problem, ein Raumschiff am Zielort wieder von LG auf Null bzw. Orbitgeschwindigkeit abzubremsen; da wäre noch einmal der gleiche Energieeinsatz gefragt. 

Wenn wir uns aber mit geringeren Geschwindigkeiten zufriedengeben (und die bemannte Raumfahrt wird für viele Hundert oder Tausend Jahre nur innerhalb des Sonnensystems stattfinden), ist so ein Beschleuniger eine tolle Sache - vom Prinzip her. 

1. Grundsätzlich mal ist eine Kanone besser als eine Rakete. Eine Kanone setzt im Bruchteil einer Sekunde - bevor die Schwerkraft wirken kann - die komplette Energie frei und überträgt sie an das Geschoss. Dieses, bzw. das Raumschiff, brauchte keinen Treibstoff den irdischen Gravitationstrichter hinaufzuschleppen. Jule Verne hatte ja die Idee. Nachteil: Die Beschleunigung ist von keinem menschlichen Wesen auszuhalten. 

2. Die Rakete beschleunigt langsam, wird dann immer schneller, muss aber auch den vorletzten Tropfen Treibstoff dafür einsetzen, den letzten Tropfen - und die Nutzlast - so weit an den Rand des Gravitationstrichters zu bringen, dass die Nutzlast von da ab "frei" fliegen kann, weil sich der Trichter immer weiter abflacht. Theoretisch endet er nie, aber praktisch schon kurz hinter dem Mond. 

3. Ein Teilchenbeschleuniger, dessen Pläne wohl schon auf Ziolkowski zurückgehen, wäre also beschleunigungstechnisch zwischen Kanone und Rakete angesiedelt und würde entweder im Erdorbit stationiert oder, noch besser, auf dem atmosphärelosen Mond. Von dort könnte man Mineralien und Treibstoff in eine Erdumlaufbahn schießen, sie dort „abfangen" und Raumschiffe betanken. 

4. Dieser elektromagnetische Katapultantrieb funktioniert wie ein Transrapid. Die Nutzlast braucht keinen eigenen Treibstoff und die Energie für das „Lunatron" (so wurde es in der frühen Literatur mal genannt) käme aus einem Kernreaktor oder direkt von der Sonne. 

Elektrisch geladene Drahtspulen erzeugen Magnetfelder, welche die Nutzlast beschleunigen. Diese heute "Massentreiber" (Mass Driver) genannten Teile könnten Energie in Supraleitern speichern und schlagartig abgeben. Bei einer Länge von 1.000 m könnte nach Berechnungen der NASA ein 20 kg schweres Objekt bei 80 % Energieeffizienz auf fast Erd-Fluchtgeschwindigkeit beschleunigte werden (rund 10,5 km/s von nötigen 11,2 km/s). Wir brauchen aber 300.000 km/s - und auch noch für schwerere Objekte. 

Ein Massentreiber könnte aber auch als „Startkatapult" für einen Erdstart benutzt werden - natürlich bei sehr viel langsamerer Beschleunigung. Aber im Vakuum wäre das Teil natürlich besser aufgehoben. 

Man könnte ein Raumschiff z. B. vom Mond starten und andere Planeten und Monde, Asteroiden und Kometen anvisieren. Vorteile: Fester Boden, Vakuum, Sonnenlicht, geringere Fluchtgeschwindigkeit als von der Erde. Für einen bemannten Einsatz brauchte man aber trotzdem extrem lange Beschleunigungsstrecken, um die Belastung gering zu halten. 

Selbst bei bestmöglicher Ausnutzung der vorhandenen Technologie sind die Schwierigkeiten enorm, aber wohl lösbar, hier aber nur für kleine Geschwindigkeiten (im Vergleich zur LG), wie sie die planetare Raumfahrt benötigt. 

Bregenzende Faktoren sind die extrem hohen Beschleunigungen bei den kurzen Katapultlängen, die Genauigkeit der Fertigung und natürlich die Naturgesetze, die ein Erreichen der LG unmöglich machen und schon die Annäherung an die LG erschweren.

Für den interstellaren Flug gab es mal eine Ingenieurstudie der „BIS“, der British Interplanetary Society“, das unbemannte „DAEDALUS“-Projekt, welches Mini-Wasserstoffbomben! als Antrieb nutzt. Ziel: Ein Vorbeiflug an Barnards Stern in 6 LJ Entfernung. Erreichbare Geschwindigkeit rund 12 % LG und zwar fast vier Jahre nach Start. Flugzeit einfache Strecke: Etwas über 50 Jahre! 

Es war wohl bisher die am besten ausgearbeitete Studie zum Thema „Interstellarer Flug“. Aber 36.300 km/s gegenüber 300.000 km/s! OK, besser als nicht aber eben nicht genug! 

Du siehst, ganz so einfach ist die Sache nicht. Der Beschleuniger wäre für Flüge durchs Sonnensystem aber durchaus machbar, wenn wir erst einmal schneller und billiger in den Orbit kommen könnten (für den Zusammenbau) und vielleicht sogar auf dem Mond eine Industrie aufbauen würden. 

Antwort
von precursor, 67

Weil dazu die nötige Energie fehlt, ganz zu schweigen von den technischen Schwierigkeiten die man vorher erfolgreich lösen müsste.

Kommentar von popelpaddel ,

Die nötige Energie um solch Starke Megnetfelder zu erzeugen?

Kommentar von precursor ,

Die nötige Energie um so etwas riesiges und schweres wie ein Raumschiff auf einen Wert nahe der Lichtgeschwindigkeit zu bringen.

Je näher man ein Objekt an die Lichtgeschwindigkeit heran bringen will desto mehr Energie braucht man.

Kommentar von popelpaddel ,

Die Masse des Raumschiffs ist natürlich enorm, sind Geschwindigkeiten die deutlich höher sind als die der jetztigen Raumfahrt bei diesem Prinzip auch jenseits von gut und böse?

Antwort
von herakles3000, 40

dAs wäre Technisch nicht möglich außerdem würde sebst  die lichtgeschwindiegkeit nichts bringen da zb bewohnbare wewlten zb mehr als 50 Lichtjahre weit weg sind und  so nciht ereichbar war die grundlage für so ein großes Objekt Fehlt..

Antwort
von Almalexian, 57

Denk mal darüber nach. Neben Begriffen wie Zeitdilatation, horrenden Kosten und wie bremse ich? fallen mir da so einige Probleme ein.

Kommentar von popelpaddel ,

Die Zeitdilatation wäre denke ich in Kauf zu nehmen, und Bremsen würde extrem lange dauern und Ressourcen kosten das stimmt.

Antwort
von Nitschee, 52

Weil laut irgendeiner Theorie würde dann ein Schwarzes Loch enstehen.

Kommentar von Franzmann0815 ,

das hast du doch von den simpsons oder? :D

Kommentar von Nitschee ,

Ja 😂

Kommentar von BigSTAR12 ,

Glaube Stephen Hawking hat das mal gesagt.

Antwort
von guenterhalt, 19

knapp über der Atmosphäre

wie hoch sollen da die Stützpfeiler werden?
500km oder noch etwas mehr?
Letztens ist erst eine im Bau befindliche Autobahnbrücke 10m oder 20m  hoch eingestürzt. 
Die höchsten Berge der Erde sind nicht einmal 9km hoch. Welcher Alpinist sollte dann in 500km Höhe den Beton gießen, wer ihn in diese Höhe bringen? Wie schwer werden die Röhren und die Magnete bei einer Länge von ca. 50.000km

Woher bekommen wir so viel Kupfer und Eisen  oder andere und bessere Materialien für die Magnet-Spulen?

Zusammengefasst: S c h e i s s  Frage

Kommentar von popelpaddel ,

Das ganze sollte so weit im All gebaut sein, dass keine Schwerkraft wirkt, was Pfeiler unnötig macht (das meinte ich mit etwas außerhalb der Athmosphäre). Ich stellte mir das ganze eher wie eine Raumstation vor die auf einer Bahn schwebt.

Dass die Materialkosten sehr bzw. zu groß sind kann ich mir vorstellen, jedoch nicht sicher einschätzen, da ich nicht weiß, wie viele dieser Stationen es für diverse Geschwindigkeiten benötigen würde. Deswegen frage ich auch nach den Grenzen und sage nicht dass ist die Lösung. 

Unter diesen Gesichtspunkten halte ich deine Bewertung meiner Frage als unangebracht.

Kommentar von guenterhalt ,

Das ganze sollte so weit im All gebaut sein, dass keine Schwerkraft wirkt, 

du weißt, dass auch dem Mond u.a. der Schwerkraft der Erde unterliegt und die Erde, wie auch die anderen Planeten im Sonnensystem durch die Sonne "festgehalten" werden.
Wenn man die beschleunigen könnte ohne sie künstlich festzuhalten, dann sind sie weg.

Bei einem Teilchenbeschleuniger wird die Fliehkraft der Elektronen durch Magnete in der Kreisbahn gehalten.
Ähnlich muss dann auch ein im Weltraum stationierter Beschleuniger alle derartigen Einflüsse berücksichtigen und kompensieren.

Kreisförmig aufgebaute Teilchenbeschleuniger lassen die Teilchen X mal durch die Röhre kreisen, um sie auf ein bestimmtes Energieniveau
zu bringen.

Man kann den dann vielleicht als Linearbeschleuniger bauen, so dass keine derartigen Kräfte kompensiert werden müssen.

Wie lang muss dann so ein "Gerät" sein.
Ich bin kein Physiker, um das überhaupt nur zu schätzen. Die Strecke bis zum Jupiter wird da aber nicht reichen  ( bis dahin sind es nur Lichtminuten).

Wer aber baut eine Röhre, die nur bis zum Mond reicht?

 

Antwort
von klamadu, 17

Um einen Menschen zu beamen, bräuchte man die Energie der gesamten Milchstraße! (M.Kaku)

So sieht das heute aus.

Ich vermute mal, um ein solches Gerät um die Erde zu betreiben reichen alle Kraftwerke dieser Welt nicht aus.



Antwort
von Roderic, 10

Lange Frage, kurze Antwort:

Wer soll das bitte schön bezahlen?

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community