Kontrollierte Materie-Antimateriezerstrahlung, kann man damit Raumschiffe antreiben?

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3 Antworten

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. 

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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.




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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).

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Kommentar von lks72
15.08.2016, 07:23

Ich meine natürlich Materie / Antimaterie von jeweils 1kg

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