Laserpuls Antrieb

[Technoir]

Hallo Leute!

Wollte nur mal nachfragen, wer denn gestern die extrem interessante Doku auf N24 zum Thema gesehen hat und evtl. ein paar interessante Links dazu auf Lager hat.

Hier mal zum Einlesen in die Materie:

http://fips-server.physik.uni-kl.de/fips/teilnehmer/newsticker/history/00-08-15.html

http://www.allmystery.de/special/lightcraft.shtml


alleine der Gedanke, was mit so einem Antrieb alles möglich ist, regt irgendwie zum Träumen an 8)
Die Menschheit muss jetzt nur noch lange genug überleben, damit wir auch was davon haben

 

[captainfuture]

erst heute hab ich etwas darüber gelesen, kann aber im moment die genaue seite nicht mehr finden.

http://www.grc.nasa.gov/WWW/bpp/

das fazit war allerdings, dass für nennenswerte nutzlasten der energieaufwand ziemlich groß wird.

 

[Technoir]

Stimmt.

Aber der Nutzen schlägt alles bisher dagewesene um Längen.
Außerdem scheints ja völlig ohne Abgase oder ähnliche "teure" Nebeneffekte zu funktionieren.
Wär schon was...in knapp 45 Minuten von New York nach Sydney oder in 5 Stunden zum Mond jetten.

Schaut fast so aus, als wären das größte Hindernis für die Luft und Raumfahrt bald gegessen

 

[Technoir]

Update:

http://solarsystem.dlr.de/PG/DS1/status/archiv.shtml

hier kann der Interessierte Leser unter anderem den aktuellen Status von DeepSpace1 abfragen, der ersten Sonde mit Ionenantrieb

 

[Trasher]

Nachteile:
- stetige Sichtverbindung notwendig
- Raumfahrzeug arbeitet nicht autark, ist allein völlig manövrierunfähig
- für Raumflüge müssen Flüssiggase mitgeschleppt werden

Frage: Wie verkraftet die Fokussieroptik der Laserstation einen mehrere Megawatt starken Laserstrahl?

 

[Technoir]

@ Trasher

das mit der Sichtverbindung/Manövrierfähigkeit ist zwar richtig, aber für einen ersten Anschub beim Start wird es reichen.
Wieviel Staub/Wolken verträt ein Laser, bevor die Wellen ernsthaft gestört werden?
Das mit dem Mitschleppen des Gases ist allerdings wirklich ein Vorteil, denn im Gegensatz zu den herkömmlichen Antrieben wiegt ein Gas wie Xenon erheblich weniger da die Menge auch bei weitem nicht so groß sein muss wie sonst.
Ich glaub an Bord der DeepSpace1 sind ca. 8ßkg Gas mit an Bord und das langt für ne verdammt lange Zeit im All.


Was deine Frage angeht:
Keine Ahnung, aber wenn ich mir die Eckdaten der THEL mal anschaue, sehe ich da eine 1A Abschussrampe für kleine, leichte Projektile, die auf ihrem Laser ins Ziel, zB Intercontinentalrakete rauschen.

 

[Trasher]

Ich glaub an Bord der DeepSpace1 sind ca. 8ßkg Gas mit an Bord und das langt für ne verdammt lange Zeit im All.

Die Deep Space 1 ist aber in keiner Hinsicht mit dem Laserantrieb vergleichbar, da der dort eingesetzte Ionenantrieb lediglich einige wenige Millinewton liefert. Für den Transport von größeren Massen über eine kurze Strecke ist dieser Antrieb ungeeignet.

 

[Technoir]

Ich wollte dieses zwar sehr interessante, aber leider auch etwas verschlafene Thema mal wieder zu ein wenig Leben erwecken.

Frage: Was haltet Ihr von der Idee, die Raumstation ISS mit einer Art "Startrampe" auszurüsten, die mittels der beschriebenen Ionen/Laserantriebstechnik in der Lage ist, Raumschiffe/Transporter/Satelliten auf Tour durchs Weltall zu schicken?

Auf der Erde ist der Einsatz dieser Technik ja noch etwas schwer, da die Erdanziehung einen Transport von allzuschweren Gütern nicht zulässt und darüberhinaus die Unterbrechung des Laserpulses durch Wolken einen sicheren Transport eher schwierig machen.
Diese Nachteile würden im Orbit logischerweise wegfallen.

Ich bin jetzt nicht soooo ein guter Physiker, aber soweit das überschaue gäbe es bei einem Einsatz einer solchen Abschusstechnik in der Schwerelosigkeit/Vakuum doch nicht den Effekt eines Rückstoßes, oder sehe ich das falsch? Ist ja schliesslich nur Licht.

Also: Wäre eine solche Abschusstechnik zumindest "da oben" machbar?

 

[Habakuk]

Na klar. Super Sache. Wenn's denn klappt, sollen die von mir aus einen solchen Antrieb da oben installieren. Für mich bleibt allerdings immer noch die Frage: Wie bremst man eigentlich ein Raumfahrzeug, das mit Laserpower ordentlich auf Speed gebracht wurde, am Ziel dann wieder ab?

 

[Technoir]

Wie bremst man eigentlich ein Raumfahrzeug, das mit Laserpower ordentlich auf Speed gebracht wurde, am Ziel dann wieder ab?

Gute Frage, da habe ich mir auch schon den Kopf drüber zerbrochen und ich denk mal, es würde zumindest für Flüge von der ISS sagen wir mal zu einer Station die im Orbit um den Mond oder Mars so funktionieren, daß es auf der "Gegenseite" - also Mond oder Mars - eine Art Gegenpol zu dem ISS-Laser gibt, der den Transport dann langsam aber sicher so weit abbremst, dass z.B. eine Landung oder ein Andocken an die Gegenstation möglich wäre.

 

[Habakuk]

Tscha, so weit war ich auch schon. Heißt aber: erstens: hoher Aufwand, der mit konventioneller Antriebstechnik erledigt werden muss - und zweitens: gaaaaanz weit weg fliegen wird zum Himmelfahrtskommando.

 

[Technoir]

Hmmmm...*grübel*

Eigentlich müsste es nichtmal eine "Gegenstelle" geben, denn die Fähre könnte auch den Prozess des Abbremsens selber durchführen durch einen "Onboard" - Antrieb wie er ja schon in der DeepSpace verbaut ist.

Aber um einen Forschungssatelliten wirklich weit ins All zu bringen wäre die Startrampe ISS in VErbindung mit dem Laserantrieb wirklich prima geeignet, da quasi unendlich lange Dauerfeuer gegeben werden kann und der Satellit wirklich auf hohe Geschwindigkeit gebracht werden und somit schnell und sicher in Bereiche vordringt, die nie ein Mensch zuvor...naja ihr wisst schon

 

[captainfuture]

eine "startrampe" in der umlaufbahn wäre für jegliche form von antrieb nur von vorteil und bietet die möglichkeit, ein "langstreckenschiff" in etappen zu starten, sprich materialien vom erdboden ins weltall zu befördern. das problem der herkömmlichen schiffe ist ja, dass ein großteil des treibstoffes zum überwinden der erdbeschleunigung benötigt wird.

einen laserpuls-antrieb vom erdboden stelle ich mir beinahe unmöglich vor aufgrund der schon angesprochenen interferenzen.

aber auch im orbit ändert sich nix daran, dass der energieaufwand, ordentliche nutzlasten zu transportieren enorm ist. einzig das gewicht für den antriebsmechanismus würde vom schiff in den laser-emitter verlagert.

einen rückstoß gibt es bei jeglicher form von diesen antrieben.

zum bremsen gibt es noch die möglichkeit, geschickt in die umlaufbahn eines planeten einzuschwenken, wobei nur minimaler manövriertriebwerke nötig wären.

 

[Technoir]

aber auch im orbit ändert sich nix daran, dass der energieaufwand, ordentliche nutzlasten zu transportieren enorm ist. einzig das gewicht für den antriebsmechanismus würde vom schiff in den laser-emitter verlagert.

In der Tat ist es momentan wohl noch sehr schwierig, die erforderlichen Energien für den Laser zu erzeugen. Allerdings habe ich neulich eine Doku bei N24 gesehen (leider nur den Schluß mitbekommen, daher nicht alles verstanden), wo man mit Hilfe eines kilometerlangen Kabels das im Raum schwebte sehr viel Energie (vergleichbar mit Energiemenge eines Blitzes).
Allerdings war dies kein kurzes Phänomen sondern der Energiefluß war beständig über einen längeren Zeitraum.

Vielleicht hat hier jemand die Doku komplett gesehen und kann das besser erklären.


Und was ist mit einem Atomreaktor als Energiequelle an Bord der ISS?

einen rückstoß gibt es bei jeglicher form von diesen antrieben.

Bist du dir da ganz sicher? ich kann mir das nicht vorstellen.
Das Newtonsche Axiom der Action und Reaktion kann doch hier gar nicht zum Tragen kommen, denn ein Laser übt ja in diesem Sinne keine Kraft auf die Station aus sondern dient nur dem Erhitzen des Gases im Shuttle.

 

[Habakuk]

Captainfuture weiß

zum bremsen gibt es noch die möglichkeit, geschickt in die umlaufbahn eines planeten einzuschwenken, wobei nur minimaler manövriertriebwerke nötig wären.

Öh - aus 2010? Dort wurde aber die äußerste Atmosphäre des
Jupiter (?) als "Bremsklotz" genutzt. Wenn aber dieser Antrieb wirklich enorme Geschwindigkeit bringen sollte, würdest du in diesem Fall in bzw. mit deinem Raumschiff wärmste Bekanntschaft mit der Brownschen Molekularbewegung machen. Falls du andrerseits mit laserinduziertem High-Speed auf dem kosmischen Tacho versuchen solltest, sachte in die Umlaufbahn eines Planeten zu jazzen, (und dort gar in einen Orbit zu kommen) wirst du ebenfalls dein "balues Wunder" erleben.
So schnell kanns't gar net kucken

 

[captainfuture]

einen rückstoß gibt es bei jeglicher form von diesen antrieben.

Bist du dir da ganz sicher? ich kann mir das nicht vorstellen.
Das Newtonsche Axiom der Action und Reaktion kann doch hier gar nicht zum Tragen kommen, denn ein Laser übt ja in diesem Sinne keine Kraft auf die Station aus sondern dient nur dem Erhitzen des Gases im Shuttle.

schon mal von den sonnensegeln gehört ? deren antrieb bassiert rein auf dem druck, den photonen auf sie ausüben. photonen kann zwar keine ruhemasse zugeordnet werden, da sie sich grundsätzlich in bewegung befinden, aber sie besitzen impulses/energie.

 

[captainfuture]

Captainfuture weiß

zum bremsen gibt es noch die möglichkeit, geschickt in die umlaufbahn eines planeten einzuschwenken, wobei nur minimaler manövriertriebwerke nötig wären.

Öh - aus 2010? Dort wurde aber die äußerste Atmosphäre des
Jupiter (?) als "Bremsklotz" genutzt. Wenn aber dieser Antrieb wirklich enorme Geschwindigkeit bringen sollte, würdest du in diesem Fall in bzw. mit deinem Raumschiff wärmste Bekanntschaft mit der Brownschen Molekularbewegung machen. Falls du andrerseits mit laserinduziertem High-Speed auf dem kosmischen Tacho versuchen solltest, sachte in die Umlaufbahn eines Planeten zu jazzen, (und dort gar in einen Orbit zu kommen) wirst du ebenfalls dein "balues Wunder" erleben.
So schnell kanns't gar net kucken

diese technik wurde bei voyager 1 & 2, sowie bei diversen anderen sonden erfolgreich angewendet, sowohl zur positiven wie negativen beschleunigung.

das planetare bremsmanöver ist selbstverständlich von einigen parametern abhängig und dazu zählt auch die masse des zieles und dessen athmosphäre. ist letzteres nicht vorhanden, haben wir nur noch das problem, dass die eigene masse den gravitationskräften standhalten muss.

und da bisher voyager 2 meines wissen das schnelleste von menschen gebaute objekt ist, sollte ein laserpuls ersteinmal beweisen, dass er einen neuen rekord aufstellen kann, bevor wir über dessen tatsächliche geschwindigkeit diskutieren.

die frage ist auch, ob es wirklich so effektive ist, den treibstoff (gas) mitzuführen und nur die zündkerze (laser) hierzulassen, denn ein laser, der über x millionen kilometer ein gas entzündet könnte sicherlich durch ein deutlich kleineres modell an bord abgelöst werden, wodruch wir auf einen schlag wieder manövrierfähigkeit hätten.

 

[Habakuk]

@ Captainfuture: ist ja alles recht schön und gut. Sonnensegel sind mir auch ein Begriff. Mein Problem ist aber: wenn das Ganze unter dem Gesichtspunkt Geschwindigkeit angewendet werden soll, dann ist die Frage des Bremsens schon eine essentielle. Auch bei den Sonnenseglen. Oder willst du wie beim Schiff den Gefährt gegen den Sonnenwind stellen? Und wann? Bis du ordentlich in Fahrt bist, müsstest du schon lange ans Anhalten denken. Außerhalb des Sonnensystems wird das Warten auf günstigen Wind, ob zum Bremsen oder wasweißichwas ohnehin eine spannende Sache. OK: um "ökologisch" korrekt und mit einem Affenzahn durch die Galaxie zu gondeln, mag das Prinzip vielleicht sinnvoll sein. Und dann geht's huiiiiiiii an fremden Zivilisationen vorbei. Die werden aber schauen. Hoffenlich gibt's vorher keinen Auffahrunfall mit Voyager 1 oder 2

 

[captainfuture]

@ Captainfuture: ist ja alles recht schön und gut. Sonnensegel sind mir auch ein Begriff. Mein Problem ist aber: wenn das Ganze unter dem Gesichtspunkt Geschwindigkeit angewendet werden soll, dann ist die Frage des Bremsens schon eine essentielle. Auch bei den Sonnenseglen. Oder willst du wie beim Schiff den Gefährt gegen den Sonnenwind stellen? Und wann? Bis du ordentlich in Fahrt bist, müsstest du schon lange ans Anhalten denken. Außerhalb des Sonnensystems wird das Warten auf günstigen Wind, ob zum Bremsen oder wasweißichwas ohnehin eine spannende Sache. OK: um "ökologisch" korrekt und mit einem Affenzahn durch die Galaxie zu gondeln, mag das Prinzip vielleicht sinnvoll sein. Und dann geht's huiiiiiiii an fremden Zivilisationen vorbei. Die werden aber schauen. Hoffenlich gibt's vorher keinen Auffahrunfall mit Voyager 1 oder 2

die geschwindigkeit hast eigentlich du in's spiel gebracht. ich hab lediglich eine potentielle möglichkeit für ein bremsmanöver vorgeschlagen.

das sonnensegel war nur zum verdeutlichen des "lichtdrucks", bei dem sehr wohl ein rückstoß entsteht.

 

[Technoir]

schon mal von den sonnensegeln gehört ? deren antrieb bassiert rein auf dem druck, den photonen auf sie ausüben. photonen kann zwar keine ruhemasse zugeordnet werden, da sie sich grundsätzlich in bewegung befinden, aber sie besitzen impulses/energie.

okay, im Fall der Sonnensegel kommt dieser Effekt natürlich zum Tragen durch die aufprallenden Photonen.
Aber beim Photonenemitter (in diesem Fall eine Sonne) tut sich dennoch nichts im Bezug auf Rückstoß behaupte ich jetzt mal in meinem jugendlichen Leichtsinn.

die frage ist auch, ob es wirklich so effektive ist, den treibstoff (gas) mitzuführen und nur die zündkerze (laser) hierzulassen, denn ein laser, der über x millionen kilometer ein gas entzündet könnte sicherlich durch ein deutlich kleineres modell an bord abgelöst werden, wodruch wir auf einen schlag wieder manövrierfähigkeit hätten.

Stimmt, allerdings wäre evtl. auch eine Kombination beider Antriebsarten denkbar.
Der Startemitter auf der ISS könnten den ersten ordentlichen Stubbs geben, wodurch eine hohe Geschwindigkeit erreicht würde und nach einer gewissen Zeit bzw Strecke übernimmt der Onboardantrieb, welcher die Geschwindigkeit nach Wunsch weiter erhöht bzw. die Manövrierfähigkeit sicherstellt um zB. in einen Orbit einzuschwenken