News Menschen auf dem Mars: Neue Entdeckung macht Strich durch die Rechnung

[RyzA]

Eigentlich schon immer, spätenstes seit Einstein

Die Kernproblematik ist, darauf will @ Threshold hinaus, dass Materie im Prinzip nix anderes ist als gebundene (vermutlich in sich verdrehte) Energie.
Quantenphysikalisch sind wir, aber auch der Stein dort drüben oder das Wasser aus derm Hahn nix anderes als manifestierte Duracellbatterien.
Erkläre das mal deiner Oma

Beantwortet mir aber immer noch nicht die Frage ob es ein Graviton gibt oder nicht?

Laut Welle-Teilchen-Dualismus hat jede Welle Teilchencharakter als auch umgekehrt.

Edit: Oder ich habe das noch nicht so richtig verstanden.

 

[Threshold]

Nach heutiger Vorstellung? Nicht schon seit Albert Einstein seine Theorien veröffentlich hat?

Selbst bei Newton war schon klar, dass Schwerkraft eine Scheinkraft ist.

Gravitationswellen wurden 100 Jahre später nachgewiesen.
Nach dem Welle/Teilchen-Dualimus müßte es auch ein Graviton geben.

Was hat der Welle Teilchendualismus mit dem Graviton zu tun?

Beantwortet mir aber immer noch nicht die Frage ob es ein Graviton gibt oder nicht?

Das ist ein Teilchen, das die Quantenphysik braucht. Die allgemeine Relativitätstheorie aber nicht.

Laut Welle-Teilchen-Dualismus hat jede Welle Teilchencharakter als auch umgekehrt.

Das gilt nicht für Gravitationswellen. Das sind wellen, ähnlich wie Wasserwellen, die die Raumzeit durchlaufen.

 

[RyzA]

Selbst bei Newton war schon klar, dass Schwerkraft eine Scheinkraft ist.

Aber Newton nahm noch keine Krümmung der Raumzeit an, oder?

Das ist ein Teilchen, das die Quantenphysik braucht. Die allgemeine Relativitätstheorie aber nicht.

Das gilt nicht für Gravitationswellen. Das sind wellen, ähnlich wie Wasserwellen, die die Raumzeit durchlaufen.

Achso ok.

 

[Threshold]

Aber Newton nahm noch keine Krümmung der Raumzeit an, oder?

Nein, für ihn war der Raum absolut und heute wissen wir, dass das eben alles relativ ist. Die einzige konstante ist die Lichtgeschwindigkeit.
Aber auch damals wusste man schon, dass es eine Äquivalenz zwischen träge und schwere Masse gibt.

 

[LastManStanding]

Beantwortet mir aber immer noch nicht die Frage ob es ein Graviton gibt oder nicht?

Laut Welle-Teilchen-Dualismus hat jede Welle Teilchencharakter als auch umgekehrt.

Edit: Oder ich habe das noch nicht so richtig verstanden.

Das kann dir niemand beantworten.
Sie agiert in Lichtgeschwindigkeit und "zieht" die Materie 1:1 Proportional zu ihrer Masse an.
Sie ist die einzige unserer bekannten Grundkräfte die mit Raum und Zeit direkt in beeinflussung steht!
Deshalb unterscheidet sie sich massiv den anderen 3 Kräften gegenüber!

Ich zitiere mal Sinn gleich einen Wissenschaftler von vor ein paar Jahren.
"Sie ist Unerklärlich..Wir können sie so Präziese berechnen das wir wissen wo Himmelskörper sich in Millionen Jahren befinden werden- aber wir wissen nicht wie sie Funktioniert.

 

[ruyven_macaran]

Genau genommen war das den meisten Wissenschaftlern klar, bevor überhaupt ein Mensch zum ersten Mal im Weltraum war.
Bereits v. Braun hatte 1955 (!) eine rotierende Weltraumststion vorgeschlagen.

Wieso "!"? Vor den Nazis hatten schon um die Jahrhundertwende herum Oberth und Tsilokovski rotierende Stationen vorgeschlagen und spätestens in den 30ern hatten SF-Autoren daraus Wagenrad-Design geformt, zu dem auch Braun nichts substantiell-technisches mehr beigetragen hat. Theoretische Fortschritte darüber hinaus gab es erst in den 70ern (O'Neill-Zylinder, Stanford-Torus, etc.) als man angefangen hat, auch Selbstversorgung sowie die Energie- und Lichtbilanz und den Strahlungsschutz deutlich größerer Stationen einzuplanen.

Der Torus ist nur eine Möglichkeit, technisch sehr aufwändig (muss ja gebaut werden) und die "Hammerkösungen" wären deutlich günstiger.

Die Hammer-Lösung ist günstig, wenn man einfach nur irgendwie räumlich begrenzt Schwerkraft schaffen will. Aber was will man damit? Wer sich kleinräumig ins All begibt, will ja wenn dann eher Schwerelösigkeit. Und für alle größeren Visionen ist ein Hammer denkbar schlecht geeignet. Der dünne Stil erlaubt keine Bewegungen innerhalb des Konstruktuts, insbesondere gibt es keine Nabe im Drehzentrum. Das heißt Raumstationen kann man so nicht bauen, denn es wäre unmöglich an- oder abzudocken und es gäbe nicht einmal einen Raum für Experimente in Mikrogravitation. Das wäre einfach nur ein komplett isoliertes 1-g-Habitat, aber da kann man auch gleich auf der Erde bleiben.

Als Raumschiff ist die Hammerkonstruktion ebenso kaum geeignet, denn der dünne Stil kann keine Beschleunigungskräfte übertragen. Man müsste also über die gesamte Länge der Konstruktion Triebwerke verteilen, um sie vorsichtig-gleichmäßig in Bewegung zu setzen. Da wird schnell aufwendiger, als von Anfang an robust zu bauen.

 

[emp1]

Wieso "!"? Vor den Nazis hatten schon um die Jahrhundertwende herum Oberth und Tsilokovski rotierende Stationen vorgeschlagen und spätestens in den 30ern hatten SF-Autoren daraus Wagenrad-Design geformt, zu dem auch Braun nichts substantiell-technisches mehr beigetragen hat. Theoretische Fortschritte darüber hinaus gab es erst in den 70ern (O'Neill-Zylinder, Stanford-Torus, etc.) als man angefangen hat, auch Selbstversorgung sowie die Energie- und Lichtbilanz und den Strahlungsschutz deutlich größerer Stationen einzuplanen.

Die Erwähnung v. Brauns war exemplarisch, da einigen Mitforisten nicht bekannt war, dass es derartige Pläne schon sehr lange gibt. Natürlich wurde das Konzept schon viel früher "erfunden", soweit die Autoren Kenntnis von Zentripedalkraft und ihre mutmaßliche Auswirkung in der Schwerelosigkeit hatten.

Die Hammer-Lösung ist günstig, wenn man einfach nur irgendwie räumlich begrenzt Schwerkraft schaffen will. Aber was will man damit? Wer sich kleinräumig ins All begibt, will ja wenn dann eher Schwerelösigkeit. Und für alle größeren Visionen ist ein Hammer denkbar schlecht geeignet. Der dünne Stil erlaubt keine Bewegungen innerhalb des Konstruktuts, insbesondere gibt es keine Nabe im Drehzentrum. Das heißt Raumstationen kann man so nicht bauen, denn es wäre unmöglich an- oder abzudocken und es gäbe nicht einmal einen Raum für Experimente in Mikrogravitation. Das wäre einfach nur ein komplett isoliertes 1-g-Habitat, aber da kann man auch gleich auf der Erde bleiben.

Als Raumschiff ist die Hammerkonstruktion ebenso kaum geeignet, denn der dünne Stil kann keine Beschleunigungskräfte übertragen. Man müsste also über die gesamte Länge der Konstruktion Triebwerke verteilen, um sie vorsichtig-gleichmäßig in Bewegung zu setzen. Da wird schnell aufwendiger, als von Anfang an robust zu bauen.

Nun, es ist in der Tat das grundlegende und derzeit aktuelle Konzept für ein Marsraumschiff.
Quelle:

https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20140017461/downloads/20140017461.pdf

daraus, so funktionierts:

Habitat und Antriebseinheit bilden die jeweiligen Massepole.
Ein mal angeschubst, dreht sich das Teil so lange, bis es wieder abgebremst wird.
Bei einem wochenlangen Trip zum Mars braucht man künstliche Gravi, sonst wird das nix mit dem Mars erobern.
Die Massen haste sowieso, man braucht eigentlich nur einen "lowtech" ausfahrbaren Truss oder tatsächlich nur Stahlseile.

Ob es dann tatsächlich so ode rso ähnlich dann umgesetzt wird,w eiss ich natürlich auch nicht.
Fakt ist jedoch: Die Starship von Space X könnte das nicht und dürfte schon aus dem Rennen zum Mars draussen sein.

Ich stimme insofern zu: Für eine Raumstation mit regelmäig Traffic zur Versorgung ist das Konzept nix.

 

[ruyven_macaran]

Dein erstes Bild zeigte einen dünnen Stil, der kaum Kräfte hätte übertragen können. Das Marskonzept dagegen ist ein stink normales, längliches Raumschiff, dass während der antriebslosen Gleitphase in Rotation um seine Querachse versetzt wird. Das ist technisch einem Torus viel ähnlicher als einem Hammer (in dem Sinne, wie er beim Hammerwerfen genutzt wird.) Letztere Konzepte, also ein Gegengewicht an einem (einrollbaren) Seil gibt es durchaus, sie sind viel leichter und weniger riskant bei Schwingungen und sie sehen deinem ersten Bild durchaus ähnlich.
Aber sie sind halt Kacke, wenn man Antriebe oder Austausch mit der Umgebung will, weil selbst für kleine Korrekturen erst das Gegengewicht wieder eingeholt und fixiert werden muss.

Beim Nasa-Konzept sehe ich aber auch einen grundsätzlichen Fehler in dem überwiegenden Teil der Zeichnungen. Weiß nicht, ob er im Text irgendwie erklärt wird, einem schnellen Überblick nach geht es in dem ausschließlich darum, wie geil und !bewährt! () doch atomgetriebene Raketen wären. Aber auf alle Fälle will man mit dieser, von der Erde aus kaum, im Erdorbit bevorzugt gar nicht und mit Menschen an Bord besser überhaupt nicht zu nutzenden Technik, an beiden Enden der Mission relativ stark beschleunigen. In um 180° gedrehte Richtung gegenüber der künstlichen Schwerkraft während der Gleitphase.
Wie bitte schön soll die Inneneinrichtung dafür oder auch nur die Statik drum herum aussehen, wenn mal 1 G von oben nach unten und mal 3 G von unten nach oben wirken?

 

[emp1]

Aber sie sind halt Kacke, wenn man Antriebe oder Austausch mit der Umgebung will, weil selbst für kleine Korrekturen erst das Gegengewicht wieder eingeholt und fixiert werden muss.

Na ja, die Idee dahinter ist ja, dass fast 9 Monate zum Mars gar nix passiert.
Die Besatzung hat eben 0,5 g und gut isses.
Die Rotation muss ja erst wenige Tage vor Ankunft gestoppt werden.
Scroll mal im Schnelldurchgang den Film "Race to Mars" durch.
Der ist sterneslangweilig, aber technsich eben von de rNASA beraten worden.
Und ja, sich lösende und herumfliegende Teile können ein Problem werden.

Beim Nasa-Konzept sehe ich aber auch einen grundsätzlichen Fehler in dem überwiegenden Teil der Zeichnungen. Weiß nicht, ob er im Text irgendwie erklärt wird, einem schnellen Überblick nach geht es in dem ausschließlich darum, wie geil und !bewährt! () doch atomgetriebene Raketen wären. Aber auf alle Fälle will man mit dieser, von der Erde aus kaum, im Erdorbit bevorzugt gar nicht und mit Menschen an Bord besser überhaupt nicht zu nutzenden Technik, an beiden Enden der Mission relativ stark beschleunigen. In um 180° gedrehte Richtung gegenüber der künstlichen Schwerkraft während der Gleitphase.
Wie bitte schön soll die Inneneinrichtung dafür oder auch nur die Statik drum herum aussehen, wenn mal 1 G von oben nach unten und mal 3 G von unten nach oben wirken?

Tja, lt. Nasa wollen sie das alte NERVA Triebwerk herausholen und für den interplanetaren Flug verschlimmbesseren.
Es ist jetzt schon klar, dass das Raumschiff erst im Orbit zusammengebastelt wird, die Antriebseinheit zum Mondorbit geschleppt wird und erst aus dem Mondorbit mit Atomkraft zum Mars fliegt.
Chemisch wird man eben es leider nie mit Besatzung und nenneswerter Nutzlast zum Mars schaffen und elektrisch (Ionenantrieb) dauert viele Jahre länger als der sweetpointflugkurs über 9 Monate.
Die indische Mondsonde hat fast 1 Jahr benötigt, um mit dem Ionennatrieb aus dem Erdorbit zu kommen.

Man braucht eben Antriebe mit nenneswertem ISP und ordentlich Schub.
Allzu viele technologische Alternativen gibts da gar nicht.
Die Beschleunigung wird 0,5 bis 1g betragen.
Das reicht, um binnen weniger Tage eine akteptable Vmax zu erreichen.
Inneneinrichtungskonzepte gibt es tonnen weise für alternierende 0g udn 0,5g Habitate, das dürfte da das geringste Problem sein.

Absolutes Hauptproblem ist die zu erwartende Strahlenbelastung aus dem Atomtriebwerk.
Ich gehe hier mal von Kohlefaserabsorberrn und schützenden Wassertanks aus.

 

[ruyven_macaran]

Parafin hat afaik das beste Verhältnis aus Strahlenabsorbtion und Gewicht. Kohlefaser wäre mir in dem Zusammenhang dagegen kein Problem. Aber natürlich könnte man die nutzen, um mehr Abstand zwischen Crew und Strahlungsquelle zu bringen, was den abzudeckenden Winkel reduziert. Dennoch glaube ich, dass Musk einem Starship Erde<->Mars wesentlich näher ist, als die Nasa einer Atomrakete aus dem Mondorbit für die gleiche Strecke. Und man muss ja überhaupt nicht Besatzung UND nennenserte Nutzlast in 9 Monaten zum Mars bringen. Die Nutzlast und den Treibstoff für den Crew-Rückflug kannst man Jahre vorher mit einem Ionentriebwerk starten lassen. Das hätte sogar energetische Vorteile, denn die Menschen sollen ja landen und mit einem konventionellen Raumschiff (unabhängig davon, ob das Zwischendurch an einem Seilhammer kreiselt oder nicht) können sie das direkt machen. Mit NERVA müssten sie erstmal in eine Umlaufbahn und dann eine Ab-und-wieder-Aufstiegsstufe ausladen. Nach deren Benutzung sie nur beten können, dass das ""bewährte"", unersetzbare NERVA sie auch wieder zurückbringt (und vorher nicht grillt), während es bei einem konventionell + Ionen Konzept vertretbar wäre, Backups in die Mars-Umlaufbahn zu bringen.

(Wenn man konkret Starships nimmt sogar sehr günstig. Ich bin zwar kein Fan von Musk, aber der "ein Ding für vieles Ansatz" würde bedeuten, dass die Treibstofftanks mit ähnlicher Technik in den Erdorbit gelangen, den auch die Crew für den Flug zum Mars, Landung und Rückkehr nutzt. Diese Triebwerke einfach an einem Tanker dranzulassen, ehe man ihn mittels Ionenantrieb vorweg schickt, würde 1-3 Tonnen Mehrgewicht respektive weniger Treibstoff bei einer dutzende Tonnen schweren Ladung bedeuten. Und Skylab zu Folge kann man sogar menschliche Habitate wie Treibstofftanks bauen. Dann müsste die Crew bei einem Fehler "nur" noch die Inneneinrichtung von ihrem defekten Hinreiseschiff in den Tanker transferieren. Sicherlich änlich lustig wie Apollo 13, aber ein zu schaffender Plan B und allemals besser, als festzustellen, dass der einzige Atomreaktor im Umkreis von 1-2 Reisejahren nicht mehr macht, was er soll.)


Bezüglich Inneneinrichtung: Wie gesagt, es geht nicht um 0,5 bis 0 g. Da kann ja praktisch jede Raumschiffeinrichtung zwangsläufig mehr wegen Start und Orbit. Es geht um 0,5 g bis MINUS 3 g in der Spitze, 1 g über eine längere Bescheunigungsphase. Das ist möbeltechnisch auch locker zu schaffen, wie jeder Airliner beweist, aber wie passen die Menschen da rein? Im Flugzeug bekommt das denen immer ziemlich schlecht, wenn die Beschleunigungsrichtung auch nur für Sekunden um 180° gedreht wird. So, wie ich den Nasa-Entwurf verstehe, müsste er eigentlich zwei separate Lebensbereiche erfordern. Einen zum Beschleunigen (vermutlich kleiner/einfacher, da eher Stunden denn Tage benötigt), eine für die Rotation.

 

[emp1]

Prinzipiell sehen alle gängigen Konzepte, egal von wem, unbemannte Vorauskommandos vor.
Eine Marsexpedition hat sowohl bei Space X wie bei der Nasa und sonstwem immer sehr ähnlich im Konzept:
1x Marsorbithabitat
1-2x Tankschiffe für die Lander
2-4 x Landungsschiffe
2-4 planetare Habitate
2-4 ISRUs (Rohstoffherstellung auf der Marsoberfläche)
4-8 Rover

Das bemannte Schiff ist nur noch das Sahnehäubchen obendrauf.
Die Antriebsart ist prinzipiell wurscht.
Für ne 8 köpfige Crew brauchste hat sowohl bei Space x wie bei derNASA ein ca. 1.000 to Raumschiff.
Oh, wait, Space X macht 650 to draus, weil sie der Auffassung sind, so einen optimalen Landeplatz ehraussuchen zu können, dass sie vor Ort mit 8 Mann ein Tankschiff bauen können udn so viel H2 udn O2 gewinnen können, dass sie ca. 400 to für den Rückflug binnen 12 Monaten erzeugen können und in die Marsumlaufbahn schicken können.
NASA meint, das geht nicht in der Menge und schleppt das Zeugs gleich mit.
Beides ist ambitioniert.
Machste ein Hydrolox Triebwerk für hin und Rückflug, braucht man halt alleine für den crewpart die besagten 800 to Treibstoff.
Machste das als Atomantrieb, sind eben plötzlich nur noch 300 to für Hin- und Rückflug.
Deutlich höhere ISP machts möglich.
Ach so: Ionenantrieb mit nennenswerter Nutzlast wird nix.
Bei ca. 25 to Nutzlast benötigt ein Bundle von 100 der derzeit stärksten Ionenatrieben ca. 85 Jahre bis zum Mars.

Bzgl. der Inneneinrichtung machst du dir zu viel Gedanken, das ist mit gelagertem Gestühl völlig problemlos zu lösen.
Das Teil mit menschlicher Besatzung wird nie direkt von der Erde aus starten.
Aus egal welcher Umlaufbahn wird Beschleunigung wie Abbremsung bei Hydrolox (viel Schub, grottenschlechte ISP) wenige Minuten bei maximal 2g sein und bei atomar (weniger Schub, grandioser ISP) vielleicht 5-6h bei 0,25-0,5g.
Bei einer einfachen Reisedauer von hin 9 Monaten und zurück 12 Monaten sind das völlig irrelvante Zeiträume.
Die meiste Zeit wird, wie auch immer gestaltet, eine künstliche Gravitation im Raumschiff erzeugt werden müssen.

Und nein, Starship ist von der Zelle her dafür völlig ungeeignet.
Das Teil ist optimiert für hohe Kräfte in Längsachse.
Selbst nur 0,5g in Querachse rotierend, fällt die Zigarre auseinander - kann man ja auch bei Space x nachlesen.

Ich gehe davon aus, dass Lockhed Martin den Auftrag für die Mars-Orbitalstation und für die Lander bekommen wird.

Lockheed Martin's Mars lander concept

To compete with SpaceX for a viable manned Mars mission concept aerospace heavyweight Lockheed Martin has presented a Mars lander for its Mars Base Camp orbital station.

www.humanmars.net

Der Grund ist banal.
Die z. B. Raptor Triebwerke, die Space x benutzt sind eine 100% Entwicklung von Lockheed Martin.
Auch die z. B. GridFins sind deren Entwickung.
Im Prinzip ist Space X nix anderes als eine "verdeckte" Operation von dieser Firma, bezahlt von der US Regierung.
Nur kosten die Ingenieure bei Spaxe x nur ein Bruchteil von den Koryphähen bei LM - Marktwirtschaft eben.