Warum baut die Nasa in Kooporation mit SpaceX kein Raumschiff mit Anziehung (Zentrifugal)?

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6 Antworten

Hallo blackoutX2,

Wenn man sich fragt "wieso eigentlich machen die das nicht??" hilft einem erstaunlich oft die Physik und die Mathematik bei der Antwort weiter.

Richtig ist natürlich, dass man mit Hilfe eines rotierenden Zylinders oder auch Torus ("Ring") über die Fliekräfte eine künstliche Schwerkraft erzeugen kann. Manchmal wird das auch als "Rotogravitation" bezeichnet.

Jetzt müssen wir uns aber klar machen, dass "irgendwie rotieren" unsere Astronauten nicht wirklich glücklich machen wird. Wir wollen schließlich künstliche Schwerkraft erzeugen - und nicht Übelkeit.

Auch wollen wir nicht, dass die Astronauten allzu starke Gezeitenkräfte spüren: Die sind, stehen sie auf der Außenseite des Zylinders, mit ihrem Kopf immerhin fast 2 Meter näher an der Rotationsachse und damit in einem Abstand, in dem die so erzeugte Schwerkraft eine andere ist.

Kurz: Damit dieser Effekt keine Rolle spielt und die Astronauten die Drehbewegung auch nicht spüren, darf das Raumschiff  nicht zu schnell rotieren. Wir brauchen ein Raumschiff, das wenigstens ein paar Minuten für eine Umdrehung um die eigene Achse braucht.

Und wenn Du das aber jetzt durchrechnest (Schwerkraft = Fliehraft, etc.) und Du eine als natürlich empfunde Schwerebeschleunigung von 1 g erzeugen möchtest, dann muss Dein Zylinder (oder Dein Ring, das ändert nichts) einen Durchmesser von nicht unter 6 km haben.

Was Du da also zum Bau vorschlägst, das ist ein Raumschiff mit mindestens 6 km Durchmesser. Zum Vergleich: Die ISS ist - nur um einen Vergleich zu haben - aus Modulen aufgebaut, deren Größe jeweils etwa um die 10 Meter liegt.

An diesem Punkt solltest Du die Kosten der ISS nachschlagen und bedenken, dass diese nicht "nur" linear mit ansteigen, will man ein rund 1000 mal so großes Objekt bauen.

Aber bestimmt finden sich Firmen, die das bauen, solange Du nur zahlst.... ;-)

Grüße

P.S.: Im Ernst: Solche Rechnungen zeigen den Unterschied zwischen SciFi und Realität.

trade4save 02.07.2017, 14:32

man könnte so was relativ einfach mit einem Stahlseil oder einem leichteren Material machen. Das Raumschiff in 2 Teile aufteilen, und nachdem es seine Reisegeschwindigkeit hat in Rotation versetzen. Erst kurz vor dem Mars müsste man ein Manöver einleiten welches das Ding wieder verlangsamt ohne dass es sich verheddert. Solange es rotiert gäbe es keine Störung und es wäre sehr stabil.

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uteausmuenchen 02.07.2017, 14:41
@trade4save

man könnte so was relativ einfach mit einem Stahlseil oder einem leichteren Material machen.

Du weißt schon, dass so ein "leichtes Material" damit etwa 6 km lang sein müsste, über diese Länge aber das gesamte durch die Rotation erzeugte "Gewicht" der Module, der Passagiere und der Ladung tragen müsste?

Hast Du mal durchgerechnet... nur zum Spaß... wie dick so ein Stahlseil sein müsste, und wie viel (zusätzliches!) Material da drin stecken würde, ...?

;-)

Grüße

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Das künstliche Gravitationsfeld in einer drehenden Raumstation ist ein Trägheitsfeld, bestehend aus Zentrifugal- und Coriolisfeld. Das Zentrifugalfeld ist radialsymmetrisch und hat die Stärke gz = omega² • r. Bei zu kleinen Radien ändert sich die Feldstärke von Kopf bis Fuß zu stark, weil r sich relativ sehr stark ändert, so dass man ein komisches Gefühl hätte, der Kopf würde sich leichter anfühlen als die Füße. Ein kleiner Radius hat noch einen anderen Nachteil. Die Corioliskonponente hat die Stärke gc = v x omega . Bei kleinem Radius ist nun omega sehr groß, so dass schon bei kleinem v, also wenn man sich mit normaler Geschwindigkeit v innerhalb der Station bewegt, die Corioliskraft stark ist. An der Außenseite wirkt diese , wenn man entlang des Kreises läuft, entweder nach außen oder innen, man wird also beim Laufen spürbar leichter oder schwerer , und zwar umso stärker , je schneller man läuft, ein sicherlich äußert unerwünschter Effekt.
Fazit: Der Radius muss sehr groß sein, und dies führt zu anderen, technischen und finanziellen Problemen.

lks72 02.07.2017, 14:54

heißt oben natürlich 2 • v x omega

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Dazu müsste man schon eine gehörige Portion Masse in den Orbit transportieren, und das kostet viel Geld. Aber ich teile nicht die Auffassung, dass man sich unter desem Kostendruck mit einem sehr geräumigen Raumschiff oder einem schwindelerregend kleinen Rotationsradius abfinden müsste, es ginge auch durchaus einfacher. Nach meinem Konzept ließen sich mit einem möglichst kleinen Raumschiff Kosten sparen bei der Bereitstellung einer komfortablen Kreisbeschleunigung mit sehr großem Radius:

Zu einem Raumschiff (z.B. im terristischen Orbit) mit möglichst kleiner Masse wird ein Körper mit ähnlicher (oder größerer) Masse transportiert mit einem möglichst langen Verbindungsseil. Nach der Verankerung wird das Raumschiff mit einem Raketentrieb so lange um den Anker beschleunigt, bis die gewünschte Rotationsbeschleunigung erreicht ist.

Wenn du an so etwas wie in 2001 denkst, das Rad müsste ziemlich groß sein weil ansonsten durch das Kräftedifferenzial man eher das Gefühl haben würde, in einem Karussel zu fahren. So etwas ist aber aufwändig zu bauen und ist noch völlig unerprobt. Die Investition in andere Entwicklungsbereiche hat wahrscheinlich Priorität obwohl es wahrscheinlich förderlich für die Gesundheit der Astronauten wäre (solange sie nicht aus dem Fenster gucken).

Um die Erdanziehung zu simuieren bei realistischen Winkelgeschwindigkeiten müsste der Passagierbereich recht weit von der Drehachse entfernt sein (großer Radius)). So groß ist aber keine Rakete, die müssen ja möglichst klein, schlank und leicht sein.

Das Konzept der Simulation von Erdanziehungskraft durch Rotation ist aber für Raumstationen schon vielfach angedacht, wesshalb die auch für gewöhnlich ringförmlich konzepiert werden. Leider ist davon noch keine gebaut.Nein, wir bauen jetzt nicht die ISS um ;-)

Majo2049 06.08.2017, 22:04

Das Problem ist ja, wir fliegen führ Milliarden von Dollar in den Weltraum um in der schwerelosigkeit zu forschen. Da wieder künstlich Schwerkraft zu erzeugen ist das gegenteil von dem was man will. Dann könnte man auch alles im heimischen Labor machen.

Bei einem Flug zum Mars könnte man es machen aber zurzeit geht es technisch nicht. Das Raumschiff müsste sehr groß sein, oder über ein Seil mit einem anderem Teil verbunden werden.

Ausserdem ist es bei der NASA leider so das jeder Präsident neue Ziele formuliert, und man dann alle 4-8 Jahre wieder von vorne anfangen muss. So schnell kann man aber nicht zum Mars fliegen.

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tmattm 06.08.2017, 23:54
@Majo2049

Geforscht wird ja (hauptsächlich) in der Raumstation. Bei ringförmigen, rotierenden Raumstationen könnte man einfach in der Ringmitte ein Schwerelosigkeitslabor bauen und außen rum, also im Ring mit der künstlichen Schwerkraft, sind die Wohnquatiere, Technik etc.

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Ich habe zwar keine Antwort aber die Frage stelle ich mir auch

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