Zentinel
Reise zum Sirius
1. Reise zum Sirius
2. Wo soll die Reise hingehen ?
3. Wir werden uns durchangeln
4. Der Materie-Antimaterie-Antrieb
5. Ist der Warpdrive die Lösung?
6. Die menschliche Lebenszeit ist begrenzt
Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/k1.jpg
Kapitän Kirk von der "Enterprise" hat es leicht. Er braucht nur, entschlossen in die Unendlichkeit blickend, den Befehl zum Einschalten des "Warp Drives" zu geben, und schon beschleunigt das Raumschiff auf mehrfache Überlichtgeschwindigkeit, indem es den Raum vorne komprimiert und hinten verdünnt.
Und sollte das einmal nicht helfen, bleibt immer noch die magische Zauberformel "Beam me up, Scotty". Dann wird jeder Körper in seine atomaren Bestandteile zerlegt und per E-mail zu fernen Welten verschickt.
Da tut sich die NASA bei ihren Reiseplänen zu anderen Welten etwas schwerer, obwohl auch sie sich zunehmend von Science-Fiction-Erzählungen und -Filmen inspirieren lässt. Ungeachtet des Verlustes ihres "Pathfinders", der den Mars erkunden sollte, wälzt sie weiter Pläne für bemannte Fahrten zum Mars, zu den Asteroiden, zu den Jupiter- und Saturn-Monden - und zu den Sternen. Das entscheidende Problem dabei lautet: Welchen Antrieb wähle ich? Und woher nehme ich die Energie zur Beschleunigung gigantischer Raumschiffe?
Bei allen realistischen Antriebsformen für Raumschiffe ist das Prinzip gleich. Der Impuls (= Masse mal Geschwindigkeit) muss erhalten bleiben. Schleudert man, auf einem Boot mitten im See stehend, einen Stein weg, dann bewegt sich das Boot in die andere Richtung - je größer der Stein und je schneller er geschleudert wird, desto schneller geht's mit dem Boot voran, je nach Ladung. Also gibt es für Raketen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Ausnutzung dieses "Rückstoß-Prinzips": Schwere Massen mit geringer Geschwindigkeit (Beispiel: konventioneller Treibstoff) oder leichte Massen mit hoher Geschwindigkeit (Beispiel: geladene Teilchen [Ionen] oder Licht [Photonen]). Verwendet wurde bisher Variante 1, erfolgreich experimentiert hat man auch schon mit Variante 2.
Links zum Thema: [list] Proxima Centauri (http://ad2309.all-games.de/katalog/70890.html)
Zukunfts Raumfahrt (http://www.astris.de/raumfahrt/zukunft/zukunft.html)
Raumfahrt morgen (http://www.3sat.de/3satframe.php3?url=http://www.3sat.de/nano/vision/08520/)[/list]
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[size=3][b]Wo soll die Reise hingehen?[/b][/size]
[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/1.jpg[/img]
Stellen wir uns vor, wir wollten ein Raumschiff konstruieren, das Menschen zu einem anderen Stern bringt. Die erste Frage: Zu welchem? Der nächste wäre Proxima Centauri aus dem Alpha-Centauri-System, rund viereinhalb Lichtjahre von der Erde entfernt. Doch er ist ein Stern eines Sternsystems, und infolge der verwickelten Gravitationsverhältnisse könnte sich auf eventuell vorhandenen Planeten kein Leben ausbilden. Und schließlich wollen wir nicht umsonst so weit reisen: Wir wollen Leben finden, vielleicht sogar solches, das uns ähnelt.
Da käme Sirius, der hellsten Stern am nördlichen Sternenhimmel, schon eher in Frage. Er besitzt zwar einen dunklen Begleiter, der aber wenig stört. Dafür ist Sirius doppelt so weit von uns entfernt, nämlich neun Lichtjahre. Mit konventionellem Treibstoff, wie er auch für die Apollo-Raketen und das Space-Shuttle verwendet wird, bräuchten wir zu ihm etwa 300.000 Jahre. Mit den besten bisher vorstellbaren Antriebsformen würde man ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit erreichen, und die Fahrtdauer würde sich auf etwa hundert Jahre reduzieren. Das ist ein ungewöhnlich langer, aber dennoch überschaubarer Zeitrahmen.
Allerdings wären die Traumziele einer bemannten Raum-Expedition eher die Sterne Tau Ceti oder Epsilon Eridani, beide in etwa gleicher Entfernung wie Sirius. Denn diese Sterne sind sehr sonnenähnlich und bieten damit die größten Chancen von erdähnlichen Planeten. Wie auch immer, unser Raumschiff, mehrere Kilometer lang und mit einer auserwählten Mann- und Frauenschaft ausgestattet, würde keinesfalls von der Erde starten, das würde zuviel Treibstoff verbrauchen. Für das größte Menschheitsabenteuer braucht man Stationen im All, die um die Erde oder um den Mars kreisen und wo der Start gut gelingt.
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[size=3][b]Start vom Jupiter[/b][/size]
[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/1.jpg[/img]
Vielleicht wurden bis dahin sogar Außenposten jenseits des Jupiter gebaut, wo das Raumschiff zusammengebastelt und gestartet wird. Das würde auch einige Zeit sparen. Selbst das gewöhnliche Space-Shuttle wird dann nicht mehr von einer Raketenbasis starten, sondern in einer gigantischen Magnetschwebebahn gegen den Himmel geschleudert. Im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, wird ein solches System gerade getestet. Es soll, nach Meinung des Projekt-Managers Sherry Buschmann, die Fähre auf 1000 Stundenkilometer beschleunigen und 20 Prozent Treibstoff sparen. Angenommen, unser Superraumschiff wird auf einem kleinen Saturnmond zusammen gebaut, dann müssen erst mal Menschen und Materialien durchs halbe Sonnensystem geschafft werden. Konventionelle Treibstoffe reichen dazu nicht aus.
Ein Antrieb bietet sich an, der nichts kostet, dafür allerdings auch wenig Schubkraft bringt: Sonnenlicht. Eingefangen durch große Sonnensegel (mit bis zu 1000 Kilometern Durchmesser!) kann der Druck der Lichtteilchen von der Sonne auch größere Massen mit annehmbarer Geschwindigkeit und ohne Treibstoffverbrauch durchs All treiben. Die Schwierigkeiten allerdings sind enorm: Das extrem dünne Segel (wesentlich dünner als Cellophan) muss Druck, Hitze (bis 2000 Grad Celsius) und Mikrometeoriten im Weltall standhalten. Es kann erst im luftleeren Raum entfaltet werden, was bei diesem extremen Material gar nicht so einfach ist. Heute experimentiert die kalifornische Firma Energy Science Laboratories in San Diego mit kohlefaserverstärkten Folien, die so dünn sind wie eine Rosine, die man auf einen Quadratmeter auswalzt.
Außerdem: Sonnensegel können nur in Sonnennähe beschleunigt werden. Die Ladung müsste also von der Erde zunächst gezielt zur Sonne "geworfen" werden, wo sie sich den nötigen Druck und die entsprechende Beschleunigung holt, um bis jenseits des Jupiter zu gelangen. Denn ab dort reicht der Druck des Sonnenlichts nicht mehr aus, irgendwelche Fahrzeuge abzutreiben. Mit Unterstützung des Sonnenlichts durch künstliches Licht von Gigawatt-Lasern, die auf einem äußeren Satelliten stationiert sind, hofft NASA-Experte Les Johnson auf eine Beschleunigung bis zu interstellaren Geschwindigkeiten (ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit). Und Sarah Gavit vom Jet Propulsion Laboratory Solar Sail Technology Program ist optimistisch. Im Jahre 2005 soll es einen Probeflug geben, fünf Jahre später eine echte interstellare (unbemannte) Weltraumsonde mit reinem Lichtdruck-Antrieb.
Wissen Sie auch, wer sich die Idee zu einem Sonnensegel ausgedacht hat? Es war Johannes Kepler, vor vierhundert Jahren!
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[size=3][b]Wir werden uns durchangeln[/b][/size]
[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/2.jpg[/img]
Im Sonnensystem gibt es aber auch noch andere, sozusagen kostenlose Beschleunigungsmöglichkeiten. "Fly by" oder "Swing by" heißt das Manöver, ein Raumschiff haarscharf an einem massereichen Körper (Sonne, Jupiter) vorbei zu schießen. Durch die Schwerkraft des Himmelskörpers erhält das Gefährt zusätzlichen Schwung - so geschehen bei den Voyager-Sonden. Hilfreich dabei ist die Theorie der "Librationspunkte", das sind sozusagen Nullstellen der Gravitation: Dort heben sich die Schwerkraftwirkungen der Himmelskörper auf, und ein Himmelsgefährt kann sich an solchen mathematischen Punkten entlang hangeln wie an unsichtbaren Seilen. Das allerdings funktioniert nicht im leeren Raum.
Stellen wir uns vor, unser Raumschiff hätte den letzten Planeten Pluto verlassen, mit Hilfe von Sonnensegeln und gezielten Laserstrahlen. Wie kommt es voran? Favorit unter den interstellaren Beschleunigungsmöglichkeiten ist der Ionen-Antrieb. Dabei wird ein Gas - derzeit bevorzugt man ein Edelgas wie Xenon oder ein "Alkalimetall" wie Cäsium - durch Bombardement mit Elektronen ionisiert, in diesem Fall positiv geladen.
Geladene Teilchen können durch Magnetfelder oder durch elektrostatisch aufgeladene Metallgitter in eine Richtung gelenkt und auf bis zu 100.000 Stundenkilometer beschleunigt werden. Die Energie-Ausbeute ist gering, der Treibstoff muss mitgenommen werden, und wie lange das Metallgitter hält, ist ungewiss. Auch wenn der erste Ionenantrieb bereits 1959 getestet wurde, es gibt Alternativen. So verwendet der Plasma-Antrieb das leichteste aller Elemente, Wasserstoff. In einer Treibstoffzelle wird das Gas ionisiert und durch Radiowellen wie in einem Mikrowellenherd erhitzt, wonach es durch supraleitende Magnete gebündelt und ausgestoßen wird.
1. Reise zum Sirius
2. Wo soll die Reise hingehen ?
3. Wir werden uns durchangeln
4. Der Materie-Antimaterie-Antrieb
5. Ist der Warpdrive die Lösung?
6. Die menschliche Lebenszeit ist begrenzt
Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/k1.jpg
Kapitän Kirk von der "Enterprise" hat es leicht. Er braucht nur, entschlossen in die Unendlichkeit blickend, den Befehl zum Einschalten des "Warp Drives" zu geben, und schon beschleunigt das Raumschiff auf mehrfache Überlichtgeschwindigkeit, indem es den Raum vorne komprimiert und hinten verdünnt.
Und sollte das einmal nicht helfen, bleibt immer noch die magische Zauberformel "Beam me up, Scotty". Dann wird jeder Körper in seine atomaren Bestandteile zerlegt und per E-mail zu fernen Welten verschickt.
Da tut sich die NASA bei ihren Reiseplänen zu anderen Welten etwas schwerer, obwohl auch sie sich zunehmend von Science-Fiction-Erzählungen und -Filmen inspirieren lässt. Ungeachtet des Verlustes ihres "Pathfinders", der den Mars erkunden sollte, wälzt sie weiter Pläne für bemannte Fahrten zum Mars, zu den Asteroiden, zu den Jupiter- und Saturn-Monden - und zu den Sternen. Das entscheidende Problem dabei lautet: Welchen Antrieb wähle ich? Und woher nehme ich die Energie zur Beschleunigung gigantischer Raumschiffe?
Bei allen realistischen Antriebsformen für Raumschiffe ist das Prinzip gleich. Der Impuls (= Masse mal Geschwindigkeit) muss erhalten bleiben. Schleudert man, auf einem Boot mitten im See stehend, einen Stein weg, dann bewegt sich das Boot in die andere Richtung - je größer der Stein und je schneller er geschleudert wird, desto schneller geht's mit dem Boot voran, je nach Ladung. Also gibt es für Raketen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Ausnutzung dieses "Rückstoß-Prinzips": Schwere Massen mit geringer Geschwindigkeit (Beispiel: konventioneller Treibstoff) oder leichte Massen mit hoher Geschwindigkeit (Beispiel: geladene Teilchen [Ionen] oder Licht [Photonen]). Verwendet wurde bisher Variante 1, erfolgreich experimentiert hat man auch schon mit Variante 2.
Links zum Thema: [list] Proxima Centauri (http://ad2309.all-games.de/katalog/70890.html)
Zukunfts Raumfahrt (http://www.astris.de/raumfahrt/zukunft/zukunft.html)
Raumfahrt morgen (http://www.3sat.de/3satframe.php3?url=http://www.3sat.de/nano/vision/08520/)[/list]
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[size=3][b]Wo soll die Reise hingehen?[/b][/size]
[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/1.jpg[/img]
Stellen wir uns vor, wir wollten ein Raumschiff konstruieren, das Menschen zu einem anderen Stern bringt. Die erste Frage: Zu welchem? Der nächste wäre Proxima Centauri aus dem Alpha-Centauri-System, rund viereinhalb Lichtjahre von der Erde entfernt. Doch er ist ein Stern eines Sternsystems, und infolge der verwickelten Gravitationsverhältnisse könnte sich auf eventuell vorhandenen Planeten kein Leben ausbilden. Und schließlich wollen wir nicht umsonst so weit reisen: Wir wollen Leben finden, vielleicht sogar solches, das uns ähnelt.
Da käme Sirius, der hellsten Stern am nördlichen Sternenhimmel, schon eher in Frage. Er besitzt zwar einen dunklen Begleiter, der aber wenig stört. Dafür ist Sirius doppelt so weit von uns entfernt, nämlich neun Lichtjahre. Mit konventionellem Treibstoff, wie er auch für die Apollo-Raketen und das Space-Shuttle verwendet wird, bräuchten wir zu ihm etwa 300.000 Jahre. Mit den besten bisher vorstellbaren Antriebsformen würde man ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit erreichen, und die Fahrtdauer würde sich auf etwa hundert Jahre reduzieren. Das ist ein ungewöhnlich langer, aber dennoch überschaubarer Zeitrahmen.
Allerdings wären die Traumziele einer bemannten Raum-Expedition eher die Sterne Tau Ceti oder Epsilon Eridani, beide in etwa gleicher Entfernung wie Sirius. Denn diese Sterne sind sehr sonnenähnlich und bieten damit die größten Chancen von erdähnlichen Planeten. Wie auch immer, unser Raumschiff, mehrere Kilometer lang und mit einer auserwählten Mann- und Frauenschaft ausgestattet, würde keinesfalls von der Erde starten, das würde zuviel Treibstoff verbrauchen. Für das größte Menschheitsabenteuer braucht man Stationen im All, die um die Erde oder um den Mars kreisen und wo der Start gut gelingt.
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[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/1.jpg[/img]
Vielleicht wurden bis dahin sogar Außenposten jenseits des Jupiter gebaut, wo das Raumschiff zusammengebastelt und gestartet wird. Das würde auch einige Zeit sparen. Selbst das gewöhnliche Space-Shuttle wird dann nicht mehr von einer Raketenbasis starten, sondern in einer gigantischen Magnetschwebebahn gegen den Himmel geschleudert. Im Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, wird ein solches System gerade getestet. Es soll, nach Meinung des Projekt-Managers Sherry Buschmann, die Fähre auf 1000 Stundenkilometer beschleunigen und 20 Prozent Treibstoff sparen. Angenommen, unser Superraumschiff wird auf einem kleinen Saturnmond zusammen gebaut, dann müssen erst mal Menschen und Materialien durchs halbe Sonnensystem geschafft werden. Konventionelle Treibstoffe reichen dazu nicht aus.
Ein Antrieb bietet sich an, der nichts kostet, dafür allerdings auch wenig Schubkraft bringt: Sonnenlicht. Eingefangen durch große Sonnensegel (mit bis zu 1000 Kilometern Durchmesser!) kann der Druck der Lichtteilchen von der Sonne auch größere Massen mit annehmbarer Geschwindigkeit und ohne Treibstoffverbrauch durchs All treiben. Die Schwierigkeiten allerdings sind enorm: Das extrem dünne Segel (wesentlich dünner als Cellophan) muss Druck, Hitze (bis 2000 Grad Celsius) und Mikrometeoriten im Weltall standhalten. Es kann erst im luftleeren Raum entfaltet werden, was bei diesem extremen Material gar nicht so einfach ist. Heute experimentiert die kalifornische Firma Energy Science Laboratories in San Diego mit kohlefaserverstärkten Folien, die so dünn sind wie eine Rosine, die man auf einen Quadratmeter auswalzt.
Außerdem: Sonnensegel können nur in Sonnennähe beschleunigt werden. Die Ladung müsste also von der Erde zunächst gezielt zur Sonne "geworfen" werden, wo sie sich den nötigen Druck und die entsprechende Beschleunigung holt, um bis jenseits des Jupiter zu gelangen. Denn ab dort reicht der Druck des Sonnenlichts nicht mehr aus, irgendwelche Fahrzeuge abzutreiben. Mit Unterstützung des Sonnenlichts durch künstliches Licht von Gigawatt-Lasern, die auf einem äußeren Satelliten stationiert sind, hofft NASA-Experte Les Johnson auf eine Beschleunigung bis zu interstellaren Geschwindigkeiten (ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit). Und Sarah Gavit vom Jet Propulsion Laboratory Solar Sail Technology Program ist optimistisch. Im Jahre 2005 soll es einen Probeflug geben, fünf Jahre später eine echte interstellare (unbemannte) Weltraumsonde mit reinem Lichtdruck-Antrieb.
Wissen Sie auch, wer sich die Idee zu einem Sonnensegel ausgedacht hat? Es war Johannes Kepler, vor vierhundert Jahren!
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[img]Http://linux3.genotec.ch/~t-board/zentinel/2.jpg[/img]
Im Sonnensystem gibt es aber auch noch andere, sozusagen kostenlose Beschleunigungsmöglichkeiten. "Fly by" oder "Swing by" heißt das Manöver, ein Raumschiff haarscharf an einem massereichen Körper (Sonne, Jupiter) vorbei zu schießen. Durch die Schwerkraft des Himmelskörpers erhält das Gefährt zusätzlichen Schwung - so geschehen bei den Voyager-Sonden. Hilfreich dabei ist die Theorie der "Librationspunkte", das sind sozusagen Nullstellen der Gravitation: Dort heben sich die Schwerkraftwirkungen der Himmelskörper auf, und ein Himmelsgefährt kann sich an solchen mathematischen Punkten entlang hangeln wie an unsichtbaren Seilen. Das allerdings funktioniert nicht im leeren Raum.
Stellen wir uns vor, unser Raumschiff hätte den letzten Planeten Pluto verlassen, mit Hilfe von Sonnensegeln und gezielten Laserstrahlen. Wie kommt es voran? Favorit unter den interstellaren Beschleunigungsmöglichkeiten ist der Ionen-Antrieb. Dabei wird ein Gas - derzeit bevorzugt man ein Edelgas wie Xenon oder ein "Alkalimetall" wie Cäsium - durch Bombardement mit Elektronen ionisiert, in diesem Fall positiv geladen.
Geladene Teilchen können durch Magnetfelder oder durch elektrostatisch aufgeladene Metallgitter in eine Richtung gelenkt und auf bis zu 100.000 Stundenkilometer beschleunigt werden. Die Energie-Ausbeute ist gering, der Treibstoff muss mitgenommen werden, und wie lange das Metallgitter hält, ist ungewiss. Auch wenn der erste Ionenantrieb bereits 1959 getestet wurde, es gibt Alternativen. So verwendet der Plasma-Antrieb das leichteste aller Elemente, Wasserstoff. In einer Treibstoffzelle wird das Gas ionisiert und durch Radiowellen wie in einem Mikrowellenherd erhitzt, wonach es durch supraleitende Magnete gebündelt und ausgestoßen wird.