gibt es solarantriebe für raumschiffe?
naja frage mich ob wir durch die anderen planeten in unserem sonnensystem die erde dauerhaft retten können und wie wir dahinkommen sollen:):):D:D<3<3und würde es die letzten ressourcen der erde dafür kosten^^:D:D
6 Antworten
sonnensegel, die den sonnenwind zum vortrieb nutzen könnten, müssen riesige flächen haben, um einen nennenswerten effekt zu erzielen.
und was sollen solche raumschiffe mit sonnensegeln, vollbeladen mit kostbaren stoffen der jupitermonde, für den rückweg benutzen?
sorry, das wird niemals realisiert werden
gibt es in der tat.
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensegel_(Raumfahrt)
und auch für die ersten paar Kilometer, raus aus der Athmosphäre kann man ja letzten Endes Wasserstoff und Sauerstoff nutzen, die unter Nutzung von Solarenergie hergestellt wurden.
Für die effektive Nutzung von Sonnensegeln in der Raumfahrt braucht man
viel Sonneneinstrahlung, riesige Segelflächen und vor allem sehr ...... viel Zeit.
Weil die Leistung der Sonneneinstrahlung im Vergleich zum Raketenantrieb ganz winzig klein ist, kann damit eine nennenswerte Beschleunigung des Raumfahrzeugs nur über sehr große Zeiträume erzielt werden. Das kann praktikabel sein bei Raumfahrtmissionen mit jahrzehntelangen Planzeiten bzw. Beobachtungszeiten.
Natürlich nicht. Wie groß sollen denn die Solarpaneele sein? 13 Qiadratkilometer?
Und... wenn man z.B. zum Mars will und weiter hinaus dann wird die Sonneneinstrahlung immer geringer. Daher haben die Voyagersonden Plutoniumbatterien. Die Sonne ist dann so winzig wie ein Stern.
joa mach doch irgendwie ist doch auch der das hubbelteleskop vorrangekommen sein müssen wohl solarsegel gewesen sein
Nein. Um den Energiebedarf für den Antrieb zu decken, müssten die Solarpanele eine Oberfläche von mehreren hundert Quadratkilometern haben.
Ganz nebenbei muss man Rückstoß erzeugen, also Material abstoßen. Mit Elektroenergie "ein wenig" schwierig.
Dann müssten es aber nicht hunderte Quadratkilometer sein sondern millionen.
Wie kommst du drauf?
Du hast im Weltall keinen Luftwiderstand oder sonst was. Da reichen bereits Kräfte im Millinewton Bereich um über die Zeit das Raumschiff immer schneller werden zu lassen.
Defakto gibt es dieses Konzept ja und nennt sich Sonnensegel.
Diese Sonde hatte zB eins
https://de.m.wikipedia.org/wiki/IKAROS
Damit wurde eine Kraft von 1.2 Millinewton bei 14*14m Kantenlänge erreicht, also 196m²
Die Beschleunigung damit ist natürlich nicht groß aber auch nicht vernachlässigbar klein. In dem Fall 12m/s pro Monat.
Die Beschleunigung damit ist natürlich nicht groß aber auch nicht vernachlässigbar klein. In dem Fall 12m/s pro Monat.
Und genau das ist für ein Raumschiff wohl "ein wenig" zu klein. Außerdem ermöglicht diese Konstruktion kein Segeln in Richtung Sonne, sondern immer nur von ihr weg mit geringen Abweichungen.
Und genau das ist für ein Raumschiff wohl "ein wenig" zu klein
Das ist eine Zeitfrage. Die Geschwindigkeit nimmt ja nie ab sondern wird immer größer.
Natürlich muss das Sonnensegel für relle Zwecke um einiges größer sein.
Außerdem ermöglicht diese Konstruktion kein Segeln in Richtung Sonne,
Das ist richtig, muss aber auch nicht zwingend gefordert werden.
Defakto gehts ja nur um ein Solarbetriebenes Antriebssystem und ja so eines existiert.
Das ist eine Zeitfrage. Die Geschwindigkeit nimmt ja nie ab sondern wird immer größer.
Natürlich. Das kleine Teil wog etwa 315 kg. Mal angenommen, das Raumschiff wiegt zusammen mit dem Sonnensegel das 1000fache und das Sonnensegel leistet auch tatsächlich das 1000fache. Damit ließe sich die gleiche Beschleunigung erreichen.
Gehen wir einmal von einer Startgeschwindigkeit 0 aus:
12m/s/Monat=144m/s/Jahr, nach etwas mehr als 2 Jahren wären wir etwa bei der irdischen Schallgeschwindigkeit.
Die benötigten Geschwindigkeiten im Weltraum werden allerdings in km/s gemessen. Mal angenommen, wir benötigen 12 km/s, die würden wir nach 83 Jahren und 4 Monaten erreichen, wenn die Beschleunigung konstant bleibt (in Wirklichkeit nimmt sie ab.. Dann wäre die durchschnittliche Geschwindigkeit über die 83,333 Jahre 6km/s. In der Zeit legt das Teil also 15 Mrd km zurück, also knapp ein Fünftel des Radius des Sonnensystems. Blöd nur, dass die tatsächliche Beschleunigung mit der Entfernung von der Sonne gewaltig abnimmt, die Geschwindigkeit dürfte bei Verlassen des Sonnensystems also nicht mehr wesentlich höher liegen.
Die Nutung eines solchen Antriebs dürfte also weiterhin rein theoretischer Natur sein.
Bei einer Geschwindigkeit von 0 kannst du nicht beginnen zumindest nicht im Bezug zur Erde. Du musst chemisch bereits die Fluchtgeschwindigkeit aufbringen.
Das Sonnensegel dient dazu das Ding zu beschleunigen wenn es die Fluchtgeschwindigkeit erreicht hat.
Die Größenordnung der Antriebskraft ist dabei so wie bei Ionentriebwerken etc mit dem Unterschied, dass das Sonnensegel keinen Treibstoff benötigt.
Klar rentiert sich so etwas erst bei sehr sehr langen Missionsdauern. In der Praxis bist du da bei 100 Jahren+.
Im Sonnensystem selbst hat das ohnehin keine Relevanz, dort nimmt man einfach Swingby Manöver, die sind effizienter.
Also bezogen auf Reisen im Sonnensystem ist der Antrieb nicht relevant aber er existiert und liefert Schubkräfte in der Größenordnung anderer elektrischer Antriebe.
Bei einer Geschwindigkeit von 0 kannst du nicht beginnen zumindest nicht im Bezug zur Erde. Du musst chemisch bereits die Fluchtgeschwindigkeit aufbringen.
Gehen wir einfach einmal davon aus, dass Ding folgt der Erde auf der Umlaufbahn um die Sonne. Dann heben sich Fliehkraft und Anziehungskraft der Sonne auf, und wir können senkrecht von der Sonne wegfliegen. Und wenn es nur um die Entfernung von der Sonne geht, ist das eben der Punkt mit der Geschwindigkeit 0.
Dann muss es vorher aber schon sehr weit von der Erde entfernt sein sonst wirds Richtung Erde beschleunigt, also zB auf der anderen Seite der Sonne.
Und nein Senkrecht kannst du nicht wegfliegen weil du immer auf einer Kreisbahn bleiben wirst.
Startgewschwindigkeit 0 im Bezug zur Erde macht technisch keinen Sinn.
Bei einer Geschwindigkeit von 0 kannst du nicht beginnen zumindest nicht im Bezug zur Erde. Du musst chemisch bereits die Fluchtgeschwindigkeit aufbringen.
Wenn der Körper sich auf der Umlaufbahn befindet, heben sich die Anziehungskraft der Sonne und die Fliehkraft durch den Umlauf auf. Dadurch reduziert sich die nötige Fluchtgeschwindigkeit auf 0. Ein senkrechtes Abheben von der Umlaufbahn ändert nichts an der Umlaufgeschwindigkeit, was die Flucht sogar erleichtert, denn die Umlaufgeschwindigkeit für eine konstante Bahn verringert sich mit der Entfernung.
Ebensogut könnte man einen Körper von einem heliostationären Punkt abschießen, da heben sich Anziehungskraft der Sonne und Fliekraft auch auf.
Wenn der Körper sich auf der Umlaufbahn befindet, heben sich die Anziehungskraft der Sonne und die Fliehkraft durch den Umlauf auf.
Das sind aber nicht die einzigen Himmelskörper und die Gravitation der Erde, des Mondes darf man auf Umlaufbahn der Erde nicht vernachlässigen.
Die Fluchtgeschwindigkeit ist immer eine Frage des Objekts worauf du sieh beziehst, aber 0 macht keinen Sinn denn du befindest dich ja nach wie vor im Gravitationsfeld der Sonne und musst Energie aufwenden um dich weiter von ihr zu entfernen.
Ein senkrechtes Abheben von der Umlaufbahn ändert nichts an der Umlaufgeschwindigkeit, was die Flucht sogar erleichtert, denn die Umlaufgeschwindigkeit für eine konstante Bahn verringert sich mit der Entfernung.
Jein. Ein Geschwindigkeitsaufbau weg von der Sonne führt zu einer gestreckten Parabelbahn um die Sonne. Die Bahngeschwindigkeit ist dann eben nicht konstant.
Die Umlaufgeschwindigkeit für eine statische Bahn wird natürlich kleiner je näher man der Sonne kommt, allerdings sinkt dann auch die potentielle Energie im Gravitationsfeld der Sonne.
Aber ja es kann es leichter machen die Parabel zu Strecken, wenn du natürlich exterem Eliptisch wirst dann musst du eben die anderen Planeten in die Gleichung aufnehmen und da wirds schnell kompliziert.
Ebensogut könnte man einen Körper von einem heliostationären Punkt abschießen, da heben sich Anziehungskraft der Sonne und Fliekraft auch auf.
Sagt mir nichts ich kenne nur die Lagrangepunkte im Dreikörpersystem Sonne, Mond, Erde. Allerdings würde das nur bei einem instabilen Lagrange Punkt gelten. Ein stabiler hält das Objekt zurück.
Aber natürlich musst du zum erreichen dieser Punkte ja auch bereits Energie aufwenden und da so ein Punkt mit Erde, Sonne, Mond mitrotiert ist es die Frage ob man hier von einer Geschwindigkeit von 0 sprechen kann, immerhin hast du ja da auch eine Bahngeschwindigkeit zur Erde, Sonne und dem Mond.
>> Wenn der Körper sich auf der Umlaufbahn befindet, heben sich die Anziehungskraft der Sonne und die Fliehkraft durch den Umlauf auf.
> Das sind aber nicht die einzigen Himmelskörper und die Gravitation der Erde, des Mondes darf man auf Umlaufbahn der Erde nicht vernachlässigen.
Machen wir es einmal ganz einfach: Der Körper befindet sich gerade dort, wo die Erde vor einem halben Jahr war, also genau auf der anderen Seite der Sonne. Aber so weit entfernt muss die Erde nicht sein. 30° (also ein Zwölftel der Umlaufbahn reichen) locker, um die Gravitation der Erde und des Mondes zu vernachlässigen. Und irgendwo auf der Umlaufbahn der Erde gibt es bestimmt auch keine störenden Himmelskörper.
Ein Heliosstationärer Punkt ist ein Punkt, an dem ein Objekt immer in der gleichen Entfernung über dem selben Punkt der Sonne steht, also die Rotation der Sonne mitmacht. Exakt das Verhalten, das ein geostationärer Satellit gegenüber der Erde zeigt. Nachteil der Sache: Da die Sonne eine Rotationszeit von nur etwa 26 Tagen hat, dürfte es an diesem Ort "ein wenig" zu heiß sein. Der Merkur hat eine Umlaufzeit von 88 Tagen, das Objekt müsste der Sonne also noch viel näher sein. Also noch viel theoretischer als das mit der Erdumlaufbahn.
Die kosmischen Geschwindigkeiten geben an, mit welcher Geschwindigkeit man starten muss, um sich aus der Anziehungkraft eines Himmelskörpers zu befreien, wenn nach dem Start keine weitere Beschleunigung erfolgt (irgendwann sind die Raketen ja leergebrannt). Idealerweise startet man vom Mittelpunkt des Himmelskörpers, was technisch natürlich Nonsens ist. Von der Erde sind das 8 km/s. Die Zeit zum Erreichen dieser Geschwindigkeit und die geringfügige Höhe von etwa 100 km beim Erreichen der Geschwindigkeit können wir weitestgehend vernachlässigen. Vielleicht beträgt die erste kosmische Geschwindigkeit dann ja auch nur noch 7,999 km/s. Von einem geostationären Punkt oder einem durch entsprechende Umlaufgeschwindigkeit die Anziehungs- und Fliehkraft ausgleichendem Punkt zu starten, bedarf nur eines Impulses (und sei er noch so klein), dann wird sich dieser Körper unumkehrbar immer mehr von der Erde entfernen.
Um einen Körper von der Erde ins wirklich weite Sonnensystem zu schießen, bedient man sich schon beim Abschuss auf der Erde des Swingby-Tricks. Das Teil startet in Umlaufrichtung der Erde, fliegt aber geradeaus. Damit errreicht man natürlich nicht die zweite kosmische Geschwindigkeit. Das ist aber auch nicht nötig, denn das Teil hat nun eine Geschwindigkeit von etwa 30 km/s, nur eben nicht senkrecht von der Sonne weg sondern spiralförmig von der Erdumlaufbahn von der Sonne weg. Und damit mit der Geschwindigkeit, als es auf der Erdumlaufbahn benötigte, um die Entfernung zu halten. Aber es wurde ja durch die Geradeausbewegung weiter von der Sonne entfernt, die benötigte Geschwindigkeit zum Halten der Entfernung wurde bereits überschritten. Und weiter entfernt von der Sonne sinkt die benötigte Geschwindigkeit. Das Objekt entfernt sich von der Sonne, wurde mit der Umlaufgeschwindigkeit der Erde geradeaus abgeschossen, wurde mit seinen Triebwerken zusätzlich beschleunigt, entfernt sich von der Sonne (NICHT senkrecht), hat eine höhere Geschwindigkeit, als in der für die jeweilige Entfernung geltende Umlaufbahn nötig ist, um in der Umlaufbahn zu bleiben, entfernt sich also immer weiter von der Sonne. Der Bremseffekt der Sonnenanziehungskraft ist also (solange nichts bremsendes in den Weg kommt) immer zu gering, um das Ausbrechen aus dem Sonnensystem zu verhindern. Alles nur eine Frage der Zeit.
Von der Sonne zu starten ist natürlich wirklich kompletter Schwachsinn. Aber prinzipiell ist es das gleiche. Da sind es 11 km/s. Wenn es also tatsächlich jemand schaffen sollte, irgendeinen Körper von der Sonne mit 11 km/s abzuschießen, welcher dann nicht weiter beschleunigt wird, dann fliegt dieser Körper aus dem Sonnensystem heraus.
Der Körper befindet sich gerade dort, wo die Erde vor einem halben Jahr war, also genau auf der anderen Seite der Sonne. Aber so weit entfernt muss die Erde nicht sein. 30° (also ein Zwölftel der Umlaufbahn reichen) locker, um die Gravitation der Erde und des Mondes zu vernachlässigen. Und irgendwo auf der Umlaufbahn der Erde gibt es bestimmt auch keine störenden Himmelskörper.
Hab ich doch geschrieben
Dann muss es vorher aber schon sehr weit von der Erde entfernt sein sonst wirds Richtung Erde beschleunigt, also zB auf der anderen Seite der Sonne.
Sehr weit ist natürlich im Verhältnis zu sehen. Die Kraft wird immer kleiner die man benötigt um auf der selben Entfernung zur Erde zu bleiben. 0 wird sie nie. Ob man jetzt per Sonnensegel wegkommt ist die andere Frage.
Allerdings würde so ein vorgehen ja keinen Sinn machen, wenn man das Sonnensystem verlassen will.
Von einem geostationären Punkt oder einem durch entsprechende Umlaufgeschwindigkeit die Anziehungs- und Fliehkraft ausgleichendem Punkt zu starten, bedarf nur eines Impulses (und sei er noch so klein), dann wird sich dieser Körper unumkehrbar immer mehr von der Erde entfernen.
Ok wenn du die Geschwindigkeit relativ zum Stationären Punkt betrachtest dann machts Sinn. Ein Geostationärer Satellit hat ja auch nicht die Bahngeschwindigkeit 0 bezogen zur Erde er bleibt eben nur auf einem Fixpunkt bezogen zur Erdoberfläche. Ich dachte du meinst mit Geschwindigkeit 0, keine Bahngeschwindigkeit, dann würde das Objekt einfach in die Erde oder Sonne fallen.
Allerdings driften wir vom Thema ab, das was ich sagen wollte ist, dass das Sonnensegel eher als Hilfsantrieb für lange Missionsdauern zu sehen ist und nicht als alleiniger Antrieb. Wenn du chemisch und durch Swingbymanöver das ganze bereits erledigen kannst, macht das Segel natürlich auch keinen Sinn.
Dann probiere doch mal ein Sonnensegel dafür dass du von Cape Canaveral abhebst. Vielleicht einen Spiegel unter die Rakete legen und einen sehr sonnigen Tag abwarten. Megaseufz.
Dann probiere doch mal ein Sonnensegel dafür dass du von Cape Canaveral abhebst.
Es hat auch niemand behauptet, dass man mit dem Ding abheben kann. Das hast du maximal in mein Kommentar rein interpretiert.
Es geht rein um die Frage ob es solche Antriebe gibt und das Konzept nennt sich nunmal Sonnensegel. Die sind theoretisch bekannt und wurden praktisch im kleinen Maßstab getestet. Dass dieses Konzept aufgrund des kleine Schubs nur zur Geschwindigkeitssteigerung (über einen großen Zeitraum) verwendet werden kann ist wohl klar.
Bis auf chemische Antriebssystem existiert derzeit kein anderes System welches man dafür nutzen könnte um von der Erde abzuheben. Also System wie Plasmatriebwerke und Ionentriebwerke werden eben erst im Orbit eingesetzt.
Selbst Solarpanele alleine ohne Antrieb erzeugen Vorschub.
Licht hat ja einen Impuls.