INTERPLANETAR
Gedanken zur Theorie und Praxis interplanetarer Raumfahrten
- Die nachfolgenden Gedanken verstehen sich völlig ohne jede Gewähr für Richtigkeit und Aktualität. Es handelt sich um rein private philosophisch populär-wissenschaftliche Betrachtungen -
- Die nachfolgenden Gedanken verstehen sich völlig ohne jede Gewähr für Richtigkeit und Aktualität. Es handelt sich um rein private philosophisch populär-wissenschaftliche Betrachtungen -
Seit Tausenden von Jahren träumen Menschen davon, zu den Sternen zu reisen, fremde Welten zu entdecken und die unverbesserlich militärisch begeisterten träumen auch noch davon, diese zu erobern.
Seit Tausenden von Jahren gibt es aber ein Problem dabei.
Das sind unbequeme Naturgesetze, die uns Terraner von einem möglichen Raumflug dringend abraten.
Die Natur hat uns eine schmale Biosphäre (Wasser, Land, Luft) zugewiesen, welche wir nur mit technischen Hilfsmitteln verlassen können. Wobei man feststellen muss, dass es einige Organismen auf dieser Erde gibt, welche es ohne technische Unterstützung in erstaunliche Höhen schaffen. So soll man im Jahr 2013 in 27 km Höhe Teile von Kieselalgen gefunden haben.
Verlassen wir diese Biosphäre einmal gedanklich.
Zu Lande:
Würde man ein tiefes Loch in die Erde graben, würde nach einigen Kilometern Tiefe die Hitze für einen Bergmann so groß, dass er einen Schutzanzug tragen müsste bzw. nach weiteren Kilometern würde auch dieser Schutzanzug nichts mehr helfen, da die Erdwärme immer höher wird, um so tiefer man sich in Richtung Erdmittelpunkt gräbt.
Auf der Halbinsel Kola war 1989 nach 12,26 km Bohrtiefe (Kola-Bohrung SG-3) schon "Schicht im Schacht". Und dies lag nicht nur an der dortigen Tiefen-Temperatur von über 180°C.
Zu Wasser:
Will man im Meer tauchen, kommt man als Freitaucher (Apnoetauchen; z.B. Herbert Nitsch 2007 mit 214 Metern Tauchtiefe ohne künstliche Luftversorgung) vielleicht kurzfristig auf 200 Meter Tiefe (dort ca. 21 bar Wasserdruck) ohne Hilfsgeräte und auf 450 bis 600 Meter Tiefe (600 Meter = ca. 60 bar) im gepanzerten Tauchanzug. Noch tiefer geht es nur mit einem U-Boot und auch für die meisten von diesen ist irgendwann Schluss, da der Wasserdruck einfach zu groß wird. Im "Witjas-Tief 1" in einer Tiefe von 11,034 km hat man schon im Marianengraben einen Wasserdruck von ca. 1083 bar, welchen der Tauchroboter "KAIKO" (Japan) aber dort noch meisterte. Man kann sich eine gute Vorstellung davon machen, was diese enormen Druckverhältnisse in der Tiefsee bedeuten, wenn man sich vor Augen hält, dass man bei einem PKW-Autoreifen nur auf ca. 2,5 bar kommt.
Bis heute gilt es deswegen als gesichert, dass wir die Oberfläche des Mondes und des Mars besser kennen, als die Vorgänge in unserer Tiefsee auf der Erde. Es ist schon irgendwie witzig, dass man die Oberfläche des Mars und unseres Mondes bildtechnisch einfacher vollständig abbilden kann, als die Oberfläche der Tiefsee auf unserer Erde. Was in der Tiefsee so abgeht, ist uns bis heute deswegen nur bruchstückhaft bekannt.
In der Luft:
Will sich der Mensch nach oben bewegen, also Luft- und Weltraum erklimmen, dann ist ohne Atemgerät schon auf dem Mount Everest bei ca. 8,848 km Höhe über dem Meeresspiegel und einem Luftdruck von nur ca. 314 bis 326 mbar/hPa Schluss mit lustig. Man kann auch sagen, dass Atmen wird dort oben sehr sehr unangenehm, wenn man nicht gerade ein Extrembergsteiger ist oder eine Streifengans, welche bis in einer Höhe von 9 km noch fliegen kann, oder noch besser ein Sperbergeier, welcher am 29.11.1973 angeblich in einer Höhe von 11,5 km (dort ca. 209 mbar/hPa) in das Triebwerk eines Flugzeugs geriet. Ganz zu schweigen von der Bakterie Deinococcus Radiodurans, die man noch in 50 km Höhe gefunden haben will.
Dazu kommt in dieser Höhe auch noch ein sozialpsychologisches Problem, welches kurz und knapp wie folgt beschrieben werden kann:
"Oberhalb von 8.000 Metern gibt es keine Moral mehr!"
Das bedeutet nicht mehr und nicht weniger, dass die Gefahrensituation in dieser Höhe für Menschen/Bergsteiger bereits so groß ist, dass sich dort jeder Mensch selbst der Nächste ist. Ein Beleg dafür sind einige tiefgefrorene Leichen, an denen Bergsteiger vorbeilaufen müssen, wenn diese den Gipfel des Mount Everest erklimmen wollen. Den Versuch diesen Berg zu besteigen bezahlten bis zum Jahr 2018 ca. 300 Bergsteiger mit ihrem Leben, wobei darauf hingewiesen werden sollte, dass diese für ihre Bergsteiger-Expedition vorher schon je ca. 50.000 Euro hingeblättert hatten.
Viel sinnloses Geld für ein trauriges Ötzi-Schicksal.
Im Monat 11.2012 hörte ich in einer TV-Talkshow die Aussage einer Extrembergsteigerin, welche sich in etwa sinngemäß wie folgt anhörte:
"Wenn man kurz vor dem Gipfel des Everest einen noch lebenden fremden Bergsteiger findet, welcher sich schon halb ausgezogen hat (Folge der Kälte-/Höhenkrankheit), dann muss man diesen zwangsweise zurücklassen, da man selber nicht mehr die Kraft hat, eine solche bewegungsunfähige Person auch noch nach unten ins Basislager zu schleppen."
Nach dieser Aussage wurde mir endlich klar, was man in einschlägigen Kreisen unter der sagenumwobenen Bergkameradschaft versteht. Vielleicht hätte man es auch kürzer wie folgt ausdrücken können?:
! Nur der stärkste Zipfel, erlebt des Berges Gipfel !
Als Ausgleich dafür kann man dort oben auf dem Everest Wasser schon bei ca. 70°C zum Sieden bringen, wobei es diesbezüglich der eigenen Fantasie überlassen ist, sich vorzustellen was geschehen würde, wenn ein Astronaut in 700 km Höhe seinen Raum-Helm öffnen würde.
Wie teuer, problematisch und gefährlich Sprünge schon aus nur 39 km Höhe sind, konnte man (erstklassig gefilmt) beim Super-Stunt von Felix Baumgartner am 14.10.2012 sehen, welcher einen Hightech-Astronautenanzug brauchte, um mit Überschallgeschwindigkeit (1.342 km/h) zur Erde zurückzufallen und das ganze auch noch überleben zu können. Die enormen Kosten, welche bei dieser Aktion anfielen, beweisen deutlich, wie teuer es wird, wenn Menschen aus dem Bereich ihrer normalen Biosphäre ausbrechen wollen.
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Anmerkung zu Raumanzügen:
Das sind wahre Hightech-Anzüge. So z. B. der Sokol-Raumanzug für Innenaufenthalte, welcher im Jahr 2012 auf dem Weg (hin und zurück) zur ISS verwendet wurde. Auf den einzelnen Raumfahrer maßgeschnitten, außen aus Nylon und innen aus Kapron, eignet er sich aber nicht für Weltraumspaziergänge. Für Weltraumspaziergänge werden Orlananzüge verwendet. Die Versorgungssysteme der Anzüge reichen im Durchschnitt für ca. 2 Stunden. Interessant ist noch, dass ein Astronaut, welcher Extra Vehicular Activities (Weltraumspaziergang; bisher wurden bis 2013 insgesamt nur ca. 200 durchgeführt) machen will, zunächst vorher ca. 60 Minuten in der Luftschleuse abwarten muss, damit eine Akklimatisation mit dem Außendruck stattfinden kann. Das zeigt deutlich, dass die Raumfahrer auf plötzlich eintretende Gefahren und Schwierigkeiten nur bedingt effektiv reagieren können. Das ist ein saugefährlicher Job, bei dem nichts groß schiefgehen darf, da Gegenmaßnahmen nur beschränkt möglich sind.
Wenn der Astronaut ohne eine Leine durchs All düsen will, stehen ihm Manned Maneuvering Units (MMUs) zur Verfügung. Das ist ein Düsenrucksack, bei dem der Verwender nur beten kann, dass die Düsen auch stets zuverlässig funktionieren. Man kann mit diesen eine Einsatz-Reichweite von ca. 1.000 Metern erreichen.
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Seitdem ich diesen Superstunt von Felix Baumgartner gesehen habe, ist mir klar geworden, was Major Cliff McLane (Kommandant des Raumkreuzers Orion) meinte, wenn er seinen Spacekumpanen Atan und Hasso (nebenbei Hasso, war nicht der Bordhund, sondern der Bordingenieur!) regelmäßig den Rücksturz zur Erde befahl.
Will man in den Weltraum reisen und die Karman-Linie
- (ca. 100 km über dem Meeresspiegel. Grob gesagt: Nötige Geschwindigkeit um aerodynamisch Auftriebsmäßig noch fliegen zu können = Umlaufgeschwindigkeit eines Körpers, die nötig ist, um auf einer Erdumlaufbahn trotz Erdgravitation stabil zu bleiben) -
hinter sich lassen, benötigt man eine Rakete mit viel Schubkraft, welche ihre Nutzlast mit 27.000 bis 29.000 km/h ins All katapultiert um eine stabile Erdumlaufbahn erreichen zu können. Mit Silvesterraketen geht das nicht.
Will man die Erdgravitation ganz hinter sich lassen, um z. B. zum Mond zu fliegen, ist schon eine Geschwindigkeit von ca. 40.000 km/h notwendig.
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Exkurs:
Hierzu sei an dieser Stelle auf die Konstantin Ziolkowski Raketengleichung von 1903 verwiesen:
V = Vg * [Ln (m Anfang / m Ende)]
V = Geschwindigkeit, die erreicht werden kann in m/s (z. B. ca. 13 km/s zum Verlassen der Erde).
Vg = Auswurf der Stützmasse durch das Triebwerk (Austrittsgeschwindigkeit des Raketentreibstoffs in m/s . Z.B.4,5 km/s)
Ln (m Anfang / m Ende) = natürlicher Logarithmus des Verhältnisses von m Anfang (Masse voll) zu m Ende (Masse leer)
m Anfang = Anfangsmasse mit Anfangsgeschwindigkeit 0 beim Start der Rakete bzw. Gesamtmasse der Rakete (inkl. Treibstoff) vor Verbrennung des Treibstoffs
m Ende = Gesamtmasse der Rakete nach Verbrennung des Treibstoffs
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Zum Vergleich sei angemerkt, dass das NASA-Testflugzeug-X-43 mit seinem Überschall-Staustrahltriebwerk auf angeblich satte 11.760 km/h beschleunigen kann/konnte.
Im Jahr 2021 ist man international wohl froh, dass wenigstens die ISS (Internationale Raumstation) in einer Höhe von 320 bis 380 km einen stabilen Orbit erreicht hat und man kann von Glück sprechen, dass diese durch den dort oben herumfliegenden Weltraumschrott noch nicht zerstört wurde.
Unsere GPS-Satelliten kreisen in einer Höhe von ca. 20.200 km und unsere geostationären Kommunikationssonden wurden in 36.000 km Höhe installiert.
Fast sämtliche Raumflüge mit Astronauten m/w (In der Zeit von 1961 - 2007 waren es 460 internationale Astronauten und Astronautinnen) fanden nur in einer erdnahen Umlaufbahn statt, also im Bereich zwischen 200 km und 2.000 km über dem Meeresspiegel. Nur ca. 5 % dieser 460 Astronauten m/w haben dabei die irdische Umlaufbahn je verlassen.
Das Ärgerliche ist, dass man ein Raumschiff mit konventionellen Treibstoffen zwar schnell beschleunigen kann, der Treibstoffvorrat aber dabei um so schneller erschöpft ist um so schneller man die Beschleunigung durchführt. Das können wir jeden Tag im Straßenverkehr erleben, dass eine kräftige Beschleunigung von z. B. 0 km/h auf 100 km/h in 5 Sekunden weitaus mehr Sprit verbraucht, als eine Beschleunigung von 0 km/h auf 100 km/h in 25 Sekunden. Automobiltechnische Ausnahmen bestätigen hier die Regel.
Um den Mond zu erreichen, hat man schon eine ca. 110 Meter hohe Saturn V Rakete bemühen müssen, welche beim Starten den Lärm einer explodierenden Atombombe gemacht haben soll. Noch in bis zu 20 km entfernten Städten sollen bei jedem Start regelmäßig dabei Fensterscheiben zu Bruch gegangen sein.
Kurz gesagt, mit Fest-, Hybrid- und/oder Flüssigtreibstoffen kommen wir, nach dem heutigen Stand der Technik (2021), innerhalb unseres Sonnensystems nicht sehr weit. Wahrscheinlich ist damit mehr als ein Besuch des Mars nicht drin. Man bedenke allein dabei nur einmal das enorme Eigengewicht konventioneller Raketentreibstoffe.
! Yes, we can !
Ex-US-Präsident Obama soll damals, trotz permanent leerer Staatskassen, einen bemannten Raumflug zum Mars bis zum Jahr 2030 (einige Informationsquellen nennen das Jahr 2035) versprochen haben.
Ich habe in einem Fernsehbericht von einem augenscheinlich kompetenten Wissenschaftler gehört, dass die Reise zum Mars mindestens 180 Tage dauern würde. Auf dem Mars angekommen müssten die Astronauten 1 1/2 Jahre Aufenthalt einlegen um dann, wenn der Mars sich wieder in einer günstigen Position zur Erde befindet, mit einer 180-tägigen Reise zur Erde zurückkehren zu können.
180 Tage + 540 Tage + 180 Tage = 900 Tage Missionszeit.
Das ist eine sehr lange Zeit, wenn man praktisch ohne große Hilfsmöglichkeiten von der Erde im All bzw. auf dem Mars überleben will. Da müssen schon perfekte Recycling Systeme für Nahrung, Wasser, Sauerstoff etc. installiert werden bzw. mitreisen, bei denen dann auch 900 Tage lang technisch nichts gravierendes schiefgehen darf.
Wie funktioniert der konventionelle Raketenantrieb?:
Eine Rakete (ital. Roccetta) bewegt sich dadurch von der Erde in Richtung Weltall fort, dass diese Treibstoffbestandteile (Masse) auf einer Startrampe in Richtung der Erdoberfläche explosiv ausbläst und somit nach dem Rückstoßprinzip funktioniert. Die Schubkraft der Rakete ergibt sich aus der explosiven Qualität des verwendeten Treibstoffes, der Ausstoß Geschwindigkeit des Treibstoffs aus der Raketendüse (Laval Düse; benannt nach Carl Gustav Patrik de Laval und Ernst Körting) und aus der Höhe der Treibstoffmasse, welche je Sekundeneinheit durch die Düsen (konvergente Düsen (z.B. V1kon = 350 m/sek) ---> divergente Düsen (z. B. V2div = 526 m/sek))
ausgeblasen wird.
Dadurch, dass der explosiv zündende Treibstoff, durch eine sich im Querschnitt verjüngende Düse nach außen gepresst wird, erhöht sich die Austrittsgeschwindigkeit des Treibstoffs (Bernoulli).
Sobald die Schubkraft größer ist, als die Gravitationskraft der Erde, welche die Rakete permanent in Richtung Erdmittelpunkt zurückzieht, hebt die Rakete vom Boden ab.
Im Weltraum funktioniert der Raketenantrieb gemäß dem Axiom von Newton durch Kraft 1 (welche für den Treibstoffausstoß (Masse) in einer Richtung verantwortlich ist) und dadurch gleichzeitig erzeugte Gegenkraft 2 (welche in entgegengesetzter Richtung als Beschleunigung des Flugkörpers zur Kraft wirkt). Man kann auch sagen, dass die Kraft 1 eine Impulsänderung produziert, welche durch eine Impulsänderung des Flugkörpers (Rakete zischt in entgegengesetzter Richtung los) kompensiert wird (Impulserhaltungssatz).
Man könnte nun natürlich überlegen, ob man eine superstabile Brennkammer mit möglichst kleinem Querschnitt und möglichst noch viel kleinerer Austrittsdüse erfindet, welche der vertikalen Kraft der Brennstoffexplosion (vertikale Kraft, welche bei der Explosion direkt auf die Wände der Kammer wirkt) Stand hält und somit für einen enormen horizontalen Strömungsschub sorgt, wenn da nicht der Astronaut in seiner Kapsel an der Spitze der Rakete wäre, welcher eine Beschleunigung der Rakete, von vielleicht 200 G (zweihundertfache Erdgravitationskraft), nicht so lustig findet, bzw. daran sterben würde. Die Beschleunigungsmöglichkeit einer Rakete, welche Menschen transportiert, findet ihre Grenzen in der Biologie des Menschen. Diese muss also immer auch Rücksicht auf die maximale körperliche Belastbarkeit der Astronauten nehmen. Auch hierdurch werden Träumereien von bemannten interstellaren Raumreisen deutliche Grenzen gesetzt.
Der Mensch ist von der Evolution einfach für den Weltraum nicht geschaffen worden!
Man sieht also, dass wir mit den herkömmlichen Raketentechniken nicht sehr weit im Weltraum kommen. Auch wenn man sich immer wieder etwas Neues einfallen lässt, wie:
- SABRE Antrieb:
Dieses Triebwerk soll in der Luft (Düsenantrieb) und auch im Weltraum (Raketenantrieb mit Flüssigsauerstoff) gleichermaßen funktionieren.
- RS-25 (NASA) RAPTOR (SpaceX):
Bei diesem chemischen Antrieb wird statt Kerosin flüssiges Methan verbrannt.
Vielversprechender, soweit technisch irgendwann einmal machbar, wären hier schon Nuklearantriebsarten, wie ein Antimaterieantrieb (reine Fiktion!) oder Fusionsantriebe.
1. Antimaterieantrieb:
Im Universum müsste es eigentlich ein Materie Antimaterie Verhältnis von 50:50 geben. Dies scheint aber nicht der Fall zu sein, da nach dem Urknall, sich die Materie gegenüber der Antimaterie anscheinend durchgesetzt hat, was auch daran liegen könnte, dass es am Anfang eventl. ein leichtes Missverhältnis zwischen beiden Gegenpolen gab, also etwas mehr Materie als Antimaterie vorhanden war. Dass es Antimaterie gibt und das man diese sogar herstellen kann, hat CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire / wahrscheinlich 2016 das weltgrößte Forschungszentrum für Forschungen im Bereich der Teilchenphysik) bewiesen, als dort Antiwasserstoffatome produziert wurden. Die Existenz von Antimaterie erklärt sich daraus, dass es zu jedem elementaren Teilchen auch anscheinend ein Antiteilchen in unserem Universum gibt.
Da hätten wir z.B. das Positron / Antielektron <-----> Elektron / Anti-Positron.
Bei der Kollision von Materie und Antimaterie (Paarvernichtung) wird sehr viel Energie (E=mc²) frei, wenn sich die Teilchen gegenseitig dabei grundsätzlich immer sofort gegenseitig vernichten (Annihilation) .
Man könnte also theoretisch, in ferner Zukunft, mit einer geringen Menge von Antimaterie enorme Energie erzeugen, welche man als Antriebsenergie für Raumfahrzeuge verwenden könnte. Mindestens bis ins Jahr 2021 besteht aber das Problem, dass zur Erzeugung von geringsten Mengen von Antimaterie selbst unglaublich viel Energie erst einmal zur Verfügung gestellt werden muss, um dies zu erreichen. Geschweige denn von der Problematik, wie man Antimaterie technisch und kostenmäßig wirtschaftlich vertretbar lagern, aufbewahren und zum Verwendungsort transportieren will, ohne das auf dem Weg dahin schon alles "in die Luft oder den Weltraum fliegt". Weiterhin müsste die Annihilation technisch (durch superstarke Magnetfelder?) erst einmal gebändigt werden, sodass man die entstehenden Energien zielgerichtet als Schubkraft im Weltall auch verwenden kann.
Im Internet konnte ich am 01.02.2018 erfahren, dass es dem Genfer Forschungszentrum CERN gelungen sein soll, in einem - 267°C kalten mit Flüssighelium gefüllten Kupferzylinder (1,2 Liter Fassungsvermögen) Antiprotonen über einen längeren Zeitraum zu speichern. Innerhalb des Behälters hätte man fast das absolute Vakuum erzeugt, damit umgekehrt gepolte Teilchen nicht mit den gespeicherten Antiprotonen reagieren.
Gedanke:
Da auf unserem Mond, je nach Position der Messstelle, Temperaturschwankungen zwischen + 123°C (Sonne steht im Zenit) und -249°C (Nachtseite, innerhalb von Kratern) nichts Ungewöhnliches sind und dort auch kaum eine Atmosphäre vorhanden ist (3*10hoch minus 10 Pascal (Pa) gegenüber unserer Erde mit einem durchschnittlichen Druck in Höhe des Meeresspiegels von ca. 1013 hPa), könnte man sich in ferner Zukunft eine Antimaterie Produktionsstelle dort vorstellen. Der Vorteil einer Antimaterieproduktion auf dem Mond läge noch darin, dass dort oben niemand, außer einer Techniker-Crew, leben würde, wenn Materie und Antimaterie, wegen fehlerhafter Produktionsereignissen, explodieren würde.
2. Fusionsantrieb:
Bei Fusionsantrieben (zurzeit noch reine wissenschaftliche Fiktion!) würde, ähnlich wie in einem Fusionskraftwerk (zurzeit noch weltweit im Versuchsstadium!), energiereiches Deuterium und Tritium bzw. Deuterium und Helium-3 (beim Projekt DAEDALUS) so verschmolzen (fusioniert), dass dadurch energieärmeres Helium entsteht bzw. ein Plasmastrom produziert wird, wobei die energetische Differenz als Antriebsenergie, in noch zu entwickelnder technischer Weise, genutzt werden könnte. Ähnliche Prozesse laufen ständig in unserer Sonne ab. Da bei diesem Vorgang auch Neutronen entstehen, könnte man diese auf Lithium lenken und dadurch wieder neues Tritium produzieren. Was sich so leicht und einfach anhört, ist aber ungeheuer schwer technisch durchführbar. Seit über 50 Jahren basteln unsere Wissenschaftler, ohne durchschlagenden Erfolg, weltweit an diesbezüglichen praktikablen technischen Lösungen. Die natürlichen Zustände innerhalb unserer Sonne (ungemein hoher Druck, bei gleichzeitig extrem hoher Hitze) müssen erst einmal künstlich technisch auf der Erde, oder im Weltraum, realisiert werden. Allein das ITER-Projekt (International thermonuclear experimental reactor) soll mit Stand 2012 ca. 16.000.000.000 Euro verschlungen haben. Bei ITER handelt es sich um ein internationales Forschungsprojekt, mit dem Ziel einen Fusionsreaktor in Cadarache Südfrankreich zu bauen. Vor dem Jahr 2050 wird dies aber wohl nicht zu realisieren sein.
Probleme der heißen Kernfusion:
- Tritium hat eine Halbwertzeit von ca. 12 Jahren und ist auf Terra nur sporadisch vorhanden. Man muss Tritium also erst einmal erbrüten.
- Zur Kernfusion ist es notwendig, dass sich von Natur aus elektrisch gegenseitig abstoßende Kerne von Wasserstoffatomen, vor einer Fusion, erst einmal sehr nahe kommen müssen. Unsere Sonne regelt das in ihrem Kern dadurch, dass sie einen enormen Druck und über 15.000.000°C. zur Fusion bereitstellt. Da wir technisch einen solchen gewaltigen Druck nicht realisieren können, müssen wir das auf der Erde dadurch ausgleichen, dass wir eine Prozesswärme von ca. 150.000.000°C. künstlich erzeugen.
Tja, und das müssen wir Erdlinge erst einmal hinkriegen!
Um eine heiße Fusion auf Erden zu erreichen, haben Wissenschaftler verschiedene Wege eingeschlagen. Beispiele hierfür:
- ITER (siehe oben)
- Zündung durch LASER-Technik:
Durch gezielten gleichzeitigen Beschuss einer Versuchsprobe mit über 100 genau und gemeinsam auf einen Punkt justierten/gerichteten Laserstrahlen, versucht man im Bruchteil einer Sekunde zündungsfähige Hitzewerte in Höhe von 100.000.000°C. zu erreichen.
- General-Fusion-Reaktor (Magnetized Target Fusion (MTF)):
Innerhalb eines kugelförmigen Reaktors soll eine Zündung dadurch erfolgen, dass sehr schnell rotierende fusionsfähige Stoffe (flüssige Lithiumblei Mischung), welche sich in der Brennkammer befinden, einen Infusionskanal bereitstellen, welcher zur Injektion von Reaktorbrennstoffen (Tritium und Deuterium) verwendet werden kann. Man kann sich das ähnlich einem Wasserglas vorstellen, in dem man einen Löffel eintaucht und diesen dann sehr schnell rotieren/rühren lässt. Das Wasser im Glas wird an die Glaswand gepresst und in der Mitte des Innenraums des Glases ergibt sich ein Hohlkanal. Durch unzählige zeitlich synchronisierte Kolbenschläge (z. B. 200 hydraulische Stempeleinheiten) auf die Außenwand der Kammer sollen dann Schlagwellen erzeugt werden, welche das Kammerplasma so komprimieren, dass es zu einer Zündung kommt.
- Zündung durch aufeinander schießen von ionisierten Gasen (Plasma):
Im Zentrum einer Magnetfeldkammer soll es dadurch zur Zündung kommen.
Betrachten wir diese vorgenannten Versuchstechniken unter dem Gesichtspunkt der Verwendbarkeit für interplanetare Antriebstechniken, kann man zurzeit wohl nur feststellen, dass auf jeden Fall der ITER-Weg für die Raumfahrt wohl in der geplanten Größenordnung, nicht verwendbar ist.
Probleme der kalten Kernfusion:
Das Problem dieser Reagenzglas Fusion, bekannt geworden z. B. im Jahr 1989 (Martin Fleischmann / Stanley Pons), ist, dass es so etwas nicht gibt und das nach heutigen (Stand 2021) technischen Erkenntnissen, so etwas auch in der Zukunft nicht möglich sein wird. Bei der kalten Fusion würde der Theorie nach eine Fusionsreaktion schon in Gange kommen, ohne dass eine Prozesswärme in Höhe von Millionen Grad Celsius notwendig wäre. Im Jahr 2013 taucht in einschlägigen populärwissenschaftlichen Zeitschriften der Hinweis auf einen sogenannte Energy Catalyzer (E-Cat; Andrea Rossi (Italien)) bzw. auf den Prozess der sogenannten Low-energy nuclear reaction (LENR) wieder auf. Der E-Cat soll angeblich schon kaufbar sein und Strom zu einem Preis liefern, welcher angeblich nur 1 % von Strom aus Kohle kostet.
Persönliche Anmerkung: Schon der gesunde Menschenverstand sollte ausreichen, um starke Zweifel an diesen Meldungen zu erzeugen.
3. Magneto-plasmadynamische-Antriebssysteme (MPD) oder Lorentz Force Accelerator.:
Dieser Antrieb soll auf dem Grundprinzip einer elektromagnetischen Beschleunigung funktionieren. Magneto-plasmadynamische Raketentriebwerke basieren auf einer Anode in Trichterform, welche mittig eine stabförmige Kathode aufweist. Sobald eine elektrische Spannung zwischen den beiden Elektroden anliegt, kommt es dazu, dass sich die Stützmasse im Trichter der Ionisierung unterwirft. Es wird ein elektrischer Strom radial durch Gas zur Kathode erzeugt. Der Fluss des elektrischen Stromes produziert ein sehr starkes Magnetfeld. Die Interdependenz zwischen elektrischen Magnetfeld und der Stützmasse in ionisierter Form, führt zu einer Akzeleration in axialer Richtung und zu einer Entfliehung in Art einer sehr hohen Geschwindigkeit. Der dabei entstehende Schubimpuls bedeutet gleichzeitig die gewünschte Schubkraft, welche schätzungsweise Geschwindigkeiten von bis zu 144.000 km/h generieren kann. Angeblich war es geplant, diesen Antrieb im Jahr 2014 auf/an der ISS-Weltraumstation auszuprobieren. Sollte sich dieser Antrieb als nachhaltig wirksam erweisen, dann besteht die theoretische Möglichkeit, dass Reisen zum Nachbarplaneten Mars (einfache Fahrt hin) nur noch ca. 40 Tage dauern. Bei diesem Antriebssystem wäre ein kleiner Atomreaktor als Energielieferant sinnvoll. Unabhängig davon, ob dieses Antriebssystem zukünftig funktioniert, bleibt das Problem, was geschieht, wenn ein 144.000 km/h schneller künstlicher Raumkörper auf interplanetare Staubmassen bzw. Materie trifft. Es nützt wenig, hervorragende und zukunftsweisende Antriebssysteme zu entwickeln, wenn dabei vergessen wird, was geschieht, wenn der dadurch extrem beschleunigte künstliche Raumkörper im Weltraum plötzlich auf Widerstand (z. B. interplanetare Materie) trifft. Ein LEOPARD 2 Panzer verschießt sein Geschoss mit ca. 1,75 km/Sekunde. Hier hätten wir eine Geschwindigkeit der Rakete von ca. 40 km/Sekunde. Was geschieht, wenn etwas mit einer Geschwindigkeit von 40 km/Sekunde auf ein Hindernis trifft? Man sollte hierbei immer bedenken, dass der interplanetare Raum nicht vollkommen leer ist, sondern auch stark aufgelockert Reste von kosmischer Materie enthält.
4. Feldantrieb für Raumschiffe:
Ein Physiker namens Burkhard Heim (09.02.1925-14.01.2001) soll große Teile seines wissenschaftlichen Lebens der Entwicklung von Raumschiffen mit Feldantrieb gewidmet haben. Heim soll davon ausgegangen sein, dass man mittels gesteuerter elektromagnetischer Felder Raumfahrzeuge antreiben kann. Informationsquellen zu diesem Wissenschaftler berichten, dass sich sogar Wernher von Braun, für dessen Forschungen interessiert hätte, da dieser bei der Planung des Mondfluges wahrscheinlich gerne auf die Nachteile von chemischen Raketentreibstoffen verzichtet hätte. Heim vertrat u.a. die Theorie eines Mesofeldes, welches entstehen würde, wenn Massen beschleunigt werden und sich schnell bewegen. Bei Versuchen soll er mit Wellen im Millimeterbereich experimentiert haben, welche in einem Kontrabator absorbiert werden sollten, was gleichzeitig dazu führe, dass temporale Gravitationsfelder Schwingungen produzierten. Seine physikalischen Theorien gingen anscheinend von der Existenz eines 6-dimensionalen Universums aus. Bis heute gelten seine Theorien als nicht grundsätzlich falsch, aber auch gleichzeitig als, selbst für Fachpersonal, geistig schwer nachvollziehbar, sodass die Wissenschaft wohl dazu übergegangen ist, hierzu im Wesentlichen zu schweigen.
5. Antigravitationstriebwerke und Gravito-magnetische Antriebe:
Die Antigravitation steht als völlig fiktive und zurzeit noch technisch unrealisierbare Antikraft der normalen Gravitation entgegen. Während sich 2 Massen (z. B. ein Mensch und die Erde) gegenseitig anziehen, würde ein Antigravitationsantrieb genau das Gegenteil bewirken. Ein Mensch, welcher sich in ein ungesteuertes Antigravitationsfeld hüllt, würde von der Erdoberfläche in den Weltraum, mehr oder weniger schnell, katapultiert, da sich dadurch die Masse Erde und die Masse Mensch voneinander abstoßen würden. Ein russischer Forscher namens Jewgenij Podkletnow hat 1992, wie man nachlesen kann, wohl einmal berichtet, dass er bei Supraleiterexperimenten (oberhalb eines schnell rotierenden keramischen Supraleiters) eine Reduzierung der Wirkung der Erdgravitation um 2 % festgestellt hätte. Bis ins Jahr 2020 soll es jedoch weltweit keinem anderen Physiker gelungen sein, dieses angebliche experimentelle Ergebnis nachzuvollziehen. Dies ist nicht ungewöhnlich bei solchen kühnen Behauptungen.
Ein Forscher aus Österreich namens Martin Tajmar soll ähnliche Forschungsergebnisse veröffentlicht haben. Auch er experimentierte mit rotierenden Supraleitern (aus Niob) und erklärte durch seine Experimente ein Gravito-magnetisches-Kraftfeld erzeugen zu können. Auch hier konnten diese Forschungsergebnisse bis ins Jahr 2020 von anderen Forschungsinstitutionen nicht bestätigt werden.
Sollte es einmal möglich sein, was ich in den nächsten 1.000 Jahren persönlich nicht ganz ausschließe, mittels technischer Hilfsgeräte die Wirkungen der Gravitation dauerhaft auszuschalten, dann wären die technischen, politischen und kulturellen Folgen daraus für die Menschheit gewaltig.
Vorstellbar wäre es z.B. dann, eine zigtonnen schwere Diesellok im schwerelosen Zustand, allein durch mäßige Muskelkraft (vielleicht mit nur einem Finger), einmal um 360 Grad per Hand problemlos in der Luft zu drehen oder fortzubewegen. Auch die Militärs hätten daran ihre helle Freude, könnten sie doch jederzeit enorme Mengen von enorm schweren Kriegsmaterial (z. B. Panzer) problemlos und schnell an jede Stelle der Erde oder des näheren Weltraums transportieren. Riesige Brückenbauten, soweit diese dann überhaupt noch notwendig wären, könnten mühelos über Tälern oder über Meeresengen installiert werden. Schwebende Städte, oberhalb der Wolken, könnten irdische Raumprobleme (z. B. fehlende Anbauflächen für Agrarprodukte) lösen. Es wäre eine fantastische fraktale und filigrane Architektur möglich, da die statischen Zwänge beim Bauen fast völlig aufgehoben wären. Astronauten könnten ohne große Probleme ins All gelangen und von dort auch, ohne Angst vor dem Verglühen beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, relativ gemütlich wieder auf den Erdboden zurückkehren. Die Besiedlung des Weltraums würde sich dadurch explosiv entwickeln. Der Weltraumtourismus würde so billig werden, wie eine Kreuzfahrt mit einem Touristenschiff in der Jetztzeit.
Fraglich ist, ob es bei großflächiger Anwendung der Antigravitationstechnik auf der Erde noch Verwendung für Schiffe und Eisenbahntransportkapazitäten gäbe. Die Zukunft bisheriger irdischer Transportflugzeuge würden sich insoweit verändern, als diese durch riesige Flug-Schwebe-Pontons ersetzt würden, welche fast unbegrenzte Lasten transportieren könnten. Kilometer lange Flugzeuglandeplätze würden wahrscheinlich nicht mehr gebraucht. Auch die unmöglichsten Ecken dieser Erde könnten im Falle von Naturkatastrophen problemlos aus der Luft erreicht und versorgt werden. Die Evakuierung von großen Menschenmassen aus gefährdeten Gebieten, könnte in Rekordzeit mittels Antigravitations-Flug-Schwebe-Pontons erfolgen. Die Aufzugtechnik in Hochhäusern würde dadurch revolutioniert. Der Bau von Hochhäusern mit Bauhöhen oberhalb von 2.000 Metern (über Meeresspiegel) wären kein Problem mehr. Es könnten Pumpspeicherkraftwerke mit gravitatorisch oszillierenden Wasserkreisläufen gebaut werden, da die Antigravitationstechnik oben und unten jederzeit beliebig vertauschen könnte. Je nach dem Energieeigenverbrauch des diesbezüglichen Antigravitationsfeldes könnte die Stromentwicklung in Richtung Perpetuum mobile gehen. Die Materialforschung würde ganz andere Möglichkeiten bekommen, da man großräumige Flächen der künstlichen Schwerelosigkeit in der Produktion zur Verfügung stellen könnte, in denen man ganz andere Materialien und Stoffe, mit völlig neuen Materialeigenschaften, produzieren könnte, was unter dem Einfluss unserer normalen Gravitation nicht möglich wären. Die weltweiten Grundstückspreise würden zusammenbrechen, da man den bisherigen nicht vermehrbaren Produktionsfaktor Boden durch riesige künstliche schwebende Plattformen theoretisch unbegrenzt erweitern könnte.
Aber, bis zum Jahr 20201 ist das oben gesagte reine Science Fiction!
Bis zum Jahr 2021.
Wie sieht es im Jahr 2021 aus?
5.1 Negativer Massenantrieb:
Vorweg sei angemerkt, dass eine Negativmasse nicht mit dem Begriff der Antimaterie identisch ist, da Materie und Antimaterie auf Gravitation angeblich gleich reagieren, d. h. beide Ladungsformen reagieren gleich auf die Anziehungskräfte der natürlichen Gravitation in unserem Kosmos.
In 04.2017 konnte man in Pressemitteilungen lesen, dass es Wissenschaftlern der University of Washington (Washington State University) angeblich gelungen ist, negative Massenkräfte künstlich zu erzeugen. Bisher wurde immer schon vereinzelt diskutiert, ob solche negative Masse vielleicht nur in Black Holes, dunkler Raumenergie und Neutronensternen vorkommen kann, falls es so etwas wie Negativ effektive Masse überhaupt in der Natur gibt.
Würde man einen Negativmassenkörper (NMK) einen Kraftimpuls in eine Richtung geben, würde dieser sich anormal nicht in die Richtung des Kraftimpulses bewegen, sondern in Richtung zur Impulsquelle zurück. Ein NMK-Fußball würde also beim 11-Meter nicht ins Tor fliegen, sondern am Fuß des Spielers kleben bleiben bzw. zu diesem in Art einer Rückwärts Beschleunigung sofort zurückkehren.
Die Wissenschaftler sollen Laser unterstützt Rubidium Atome bis auf fast minus 273,15°C. so abgekühlt haben, dass der Aggregatzustand eines Bose-Einstein-Kondensat (BEK) entstanden sein soll, welcher eine normale positiv Masse aufweist. Die Atome verhalten sich in diesem Zustand so synchronisiert, als wenn diese nur ein einzelnes Elementarteilchen wären und nicht eine Ansammlung davon. Durch eine anschließende sogenannte Spin-Bahn-Kopplung bzw. Spin-Bahn-Wechselwirkung erreichte man es angeblich mittels Laser bedingten Durchschüttelns und Durchrüttelns der Atome deren Spin so zu verändern, dass die in dem Laserkäfig gefangenen Atome sich, nach Öffnen des Energiekäfigs, nicht sofort nach außen bewegten, sondern nach innen, also rückwärts bewegten. Es bleibt der eigenen Fantasie überlassen, ob man die kräftemäßige Wechselgegenwirkung beim Aufeinandertreffen von natürlicher Masse und synthetischer Masse zu Antriebszwecken eines Raumschiffes theoretisch irgendwann einmal in ferner Zukunft nutzen könnte.
6. Ionenantrieb:
Eine vielversprechende Antriebsart ist der Ionenantrieb, welcher heute schon verwendet wird. Hier wird Treibstoff ionisiert und durch ein elektromagnetisches Feld beschleunigt.
1. Phase:
Ionisierung der Stützmasse (Xenon; Argon) z. B. mittels Radiowellen. Den Xenon Atomen wird je ein Elektron entzogen. Folgeprodukt: Positiv geladene Xenon-Ionen. Die Stützmasse kann nun leichter beschleunigt werden.
2. Phase:
In einem (negativ geladenen) elektrischen Feld werden die positiv geladene Xenonionen beschleunigt.
3. Phase:
Beschleunigtes Xenon wird mit Elektronen wieder angereichert bzw. elektrisch neutralisiert und dann zielgerichtet als Antrieb ausgeblasen. Die Entladung der Stützmasse ist erforderlich, damit die Abgase und die Raumsonde sich nicht gegenseitig anziehen und abbremsen.
Der Vorteil ist hier, dass man mit geringen Mengen an Treibstoff auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen kann. Die notwendige Energie kann mittels Solarzellen (Solar-elektrischer Antrieb) oder vielleicht auch mittels kleinen Atomreaktoren gewonnen werden. Der Nachteil liegt in einer geringen Schubkraft, der langsamen Beschleunigung und darin, dass man erst das Vakuum des Weltraums erreicht haben muss, um diesen Antrieb verwenden zu können. Also kommen wir auch hier zurzeit, in der Startphase, an der Verwendung konventioneller Treibstoffe anscheinend nicht vorbei.
In der Literatur findet man Quellen, welche berichten, dass die Ionen mit 144.840 km/h bis 320.000 km/h (Stand 2014) aus der Ionendüse austreten. Beim VASIMIR Modul (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) geht man im Jahr 2017 von einer Austrittsgeschwindigkeit in Höhe von 180.000 km/h aus, wobei ein bordeigenes 200-Megawatt-Atomkraftwerk den Strom liefern soll. im Jahr 2012 war die NASA mit einem 7-Kilowatt-Triebwerk, angeblich schon technisch in der Lage 770 Kg Xenon Treibstoff über einen permanenten Verbrennungszeitraum von ca. 1.790 Tagen zum Antrieb zu verwenden. Dieser Treibstoffverbrauch unterscheidet sich deutlich vom RS-25-Raketenantrieb (Flüssigwasserstoff plus Sauerstoff), dessen Einzeldüse auch schon mal 7.000 Liter Treibstoff je Sekunde verbraucht. Vom Xenon-Ionentriebwerk der im Jahr 2007 gestarteten DAWN-Sonde wird berichtet, dass es innerhalb von 240 Stunden auf ca. 290 km/h beschleunigen kann. Auf 365 Tage hochgerechnet erreicht die Sonde, bei Permanent-Schubabgabe, ca. 8.850 km/h, bei gleichzeitig angeblich nur 60 Liter Treibstoffverbrauch im Jahr.
6.1 Ionen-Hall-Effekt-Triebwerke (Hall-Effekt-Antrieb):
Mit einem 50-Kilowatt-Ionentriebwerk ist die Produktion eines Antriebsschubes in Höhe von 1 Newton möglich, sofern die Geschwindigkeit des Austritts der Teilchen 50 km/Sekunde beträgt. Die positiven Ionen eines ionisierten Gases (Stützmasse Xenon) passieren ein Magnetfeld und werden dadurch beschleunigt.
Eine vielversprechende Antriebsart ist der (stromfressende) Ionenantrieb, welcher heute schon verwendet wird (vgl. Sonde DEEP SPACE 1 1998; Sonde Hayabusa; Dawn-Sonde). Hier wird Treibstoff ionisiert und durch ein elektromagnetisches Feld beschleunigt.
6.2 Flüssigmetall-Ionenantrieb (Stand 2020):
Als Treibstoff wird hier geschmolzenes Metall verwendet (Indium-Ionenantrieb). Der Vorteil von Metallantrieben ist u.a., dass das Metall eine weitaus höhere Dichte als komprimiertes Gas hat, welches in einem großen, schweren, stabilen und Druck beständigen Gastank transportiert werden müsste.
Die Firma FOTEC soll Lieferant von "Space Qualified Flüssigmetall-Ionenquellen" sein. Einsatzorte u.a.:
- CLUSTER II
- ROSETTA
- Kometenerkundung 67P/Churyumov-Gerasimenko
- NGGM
- LISA,
- DARWIN
FOTEC Triebwerke können angeblich mit nur 250 Gramm Indium (Ordnungszahl 49; atomare Masse 114,818u; weiches seltenes silberweißes Schwermetall) mehr als 1.000 Triebwerks-Laufzeitstunden generieren. Dies ist besonders dort zu gebrauchen, wo häufige kleinere präzise Kurskorrekturen bei Satelliten vorgenommen werden müsse. Das Betreiben von mehreren Satelliten im Formationsflug wird dadurch erleichtert.
Stromquelle --> Indium schmilzt bei 156,6°C --> Ionisierung von Indium Atomen --> Auspusten der Atome aus dem Triebwerk (Nadel-Emitter) mit ca. 100 km/Sekunde.
7. Space-Lightcraft-Antrieb:
Um das Startgewicht einer Rakete, welches durchaus zu 90 % auf den Treibstoff entfallen kann, reduzieren zu können, um damit gleichzeitig auch die Nutzlast der Rakete steigern zu können, gibt es technische Überlegungen, ob man Raumschiffe auch mittels Laserlicht in den Weltraum bringen kann. So gibt es vereinzelte Tests, mittels Infrarotlaser Raketen anzutreiben. Dazu muss die zur Erdoberfläche gerichtete trichterförmige Unterseite des Raumschiffs so geformt und gestaltet (Spiegelflächen) sein, dass man die im Trichter befindliche Luft mit einem Bodenlaser, dessen Strahlen im Trichter zirkulieren, so sehr erhitzen kann, dass diese sich explosionsartig ausdehnt. Mit diesen Versuchsraketen hat man angeblich schon Höhen bis 100 Meter in Versuchen erreicht. Ein Problem bei dieser Technik ist der enorm hohe Strombedarf für die leistungsfähigen Laser und die in Richtung Weltraum immer dünner werdende Atmosphäre. Es muss in sämtlichen Flughöhen zur Antriebsexplosion immer genug dicke Luft vorhanden sein, damit dies auch funktionieren kann.
7.a Breakthrough Starshot:
Hier wird in der Theorie eine Weltraumsonde ins All geschossen, wo diese ca. 100.000 m² große Segel entfalten kann/soll, welche ein Gewicht von nur 0,1 kg haben sollen. Als chemischer Stoff für diese Segel bietet sich wahrscheinlich zurzeit (2020) nur das legendäre Graphen (*1) an, da Graphen sehr leicht und äußerst widerstandsfähig ist. Von (z. B.) der Erde aus, werden Laser auf die Segel gerichtet, welche die Sonde dadurch auf ca. 60.000 km/Sekunde (z. B.) in Richtung Alpha Centauri A und/oder B bzw. Proxima Centauri (Entfernung von unserer Sonne ca. 4,2 bis 4,3 Lichtjahre) beschleunigen sollen. Probleme tauchen hier, neben der grundsätzlichen Frage der Realisationsmöglichkeit, dadurch auf, dass man eine solche beschleunigte Sonde, vor dem Ziel auch wieder abbremsen muss. Gedacht wird hier u.a. an den kosmischen Gegenwind, also der Gegenstrahlung der Sterne in dessen Sternsystem diese eindringen soll. Weiterhin wird ein Swing-by-Manöver für möglich gehalten, welches die Gravitation der Zielsterne ausnutzt, um dadurch abgebremst zu werden.
Anmerkung:
Ganz abgesehen von der grundsätzlichen Frage der technischen Realisierbarkeit, ergibt sich auch die Frage, wer die Kosten für solch ein Generationen-Forschungsprojekt übernimmt. Die Sonde wäre so lange unterwegs, dass die Ergebnisse ihrer Sondierungen wahrscheinlich erst der nächsten Generation zugutekommen würde. Sicherlich wäre es interessant zu wissen, ob es irgendwo nahe Alpha Centauri einen halbwegs lebensfreundlichen Exoplaneten gibt. Doch wenn man diesen findet, was hat man davon? Wer schon einmal einen Lederfußball mit voller Wucht schmerzhaft vor den Kopf bekommen hat, wird sich vielleicht die Frage stellen, was eigentlich erst geschieht, wenn kosmischer Staub mit einer Geschwindigkeit von z.B. 60.000 km/Sekunde auf hauchdünne Graphen-Flügelfolien trifft. Vielleicht wäre es sinnvoll zunächst erst einmal Forschungen darüber anzustellen, wie und ob man Hochgeschwindigkeitsflugkörper überhaupt gegen den Anprall von kosmischer Materie (Staub) schützen kann, bevor man diese auf die Reise schickt.
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Exkurs:
(*1) Graphen (Chemie/Physik):
Dieser transparent-flexible (angeblich biegsamer als Gummi) super elektrisch leitfähige Stoff (Unterform des Grafit/Kohlenstoff), welcher härter als Diamant ist, soll mit Stand 2015 der leichteste und dünnste chemische irdische Stoff sein. Seine stoffliche Stabilität soll größer als die von Stahl sein. Es gibt Literaturquellen im Jahr 2014, welche davon sprechen, dass Graphen sogar hundertfach bis zweihundertfach stärker sei als Stahl und das man es trotzdem um 20 % seiner Eigengröße strecken könnte. In der technischen Zukunft könnte man daraus z.B. aufrollbare EDV-Bildschirme machen. Ein theoretischer Weltraumaufzug könnte, falls überhaupt irgendwann einmal realisierbar, nur mit so einem Stoff gebaut werden. Südkoreanische Forscher (Daejeon) sollen im Jahr 2011 einen biegefähigen Lithium-Ionen-Akku entwickelt haben, der aus Graphen besteht. Entdecker des Graphens waren die Physiknobelpreisträger 2010 Andre Geim (a.Q.: Sir Andre Geims; University of Manchester) und Konstatin Novoselov (a.Q.: Kostya Novoselov).
Das Gewicht des Graphens soll unterhalb von 1.000 Gramm bei einer Folienfläche von 1 km² liegen (im Vergleich: KAPTON hat 7 Gramm/m² und ist zwischen der absolut Null Temperatur bis +400°C ein stabiler Stoff, welcher mit 5 Mikrometer Materialdicke (Stand 2014) hergestellt werden kann). Graphen leitet Strom besser als Kupfer und ca. 100 Mal schneller als Silizium. Im Jahr 2017 soll es Wissenschaftlern gelungen sein, einen Graphen (Graphenoxid) Wasserfilter, also eine Sieb-Membran, herzustellen, welches dazu in der Lage ist, Trinkwasser aus Salzwasser zu gewinnen. Die Löcher, durch die das Wasser strömt, sind nur einen Nanometer groß und lassen nur das Wasser ohne das Salz durch. In China haben Wissenschaftler ein Graphen-Aerogel produziert, welches einem schwammigen Schaumstoff ähnelt. Die Dichte dieses Aerogels soll 0,16 Milligramm je cm³ betragen. Auch im Bereich des irdischen Umweltschutzes könnte dieses Aerogel zukünftig vielleicht einmal zur Anwendung kommen, da es wieder verwendbar dazu in der Lage ist, das neun hundertfache des Eigengewichts an Öl aufzusaugen. Zurzeit (2020) ist die Produktion von Graphen noch viel zu teuer und wirtschaftlich nicht sinnvoll durchführbar. Trotzdem kann man von einer gewissen chinesischen Ningho Morsh Technology bereits im Jahr 2014 lesen, welche angeblich 300.000 kg pro Jahr schon produziert. Auch wird über einen Zinnatomstoff namens STANENE berichtet, welches in Teilbereichen noch besser als GRAPHEN sein soll.
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7.b Sonnensegel:
Hier wird ein großes, nur Bruchteile eines mm dickes, Solarsegel (z. B. aus KAPTON) im Weltraum entfaltet. Der solare Wind trifft auf dieses Segel und beschleunigt dadurch das Raumschiff. Man erzielt hiermit einen sehr geringen Schub. Die japanische Sonde IKAROS soll damit (200 m² Segel) auf dem Weg zur Venus, nach dem Jahr 2010, eine Geschwindigkeit von 360 km/h nach 180 Tagen erreicht haben. Trifft Sonnenlicht auf einen Spiegel, so wirkt angeblich dadurch gleichzeitig auch eine Kraft auf den Spiegel ein, welche dazu in der Lage ist, den Spiegel im reibungsarmen luftleeren Weltraum langsam zu beschleunigen. Ein Raumschiff, welches mit riesigen Spiegel- / Sonnensegelflächen ausgerüstet ist, könnte dadurch bewegt werden. Entsprechende Forschungsversuche der russischen Weltraumforschung (Znamya-Projekt) hat es wohl schon gegeben. Mit technischem Stand des Jahres 2014 war man bereits dazu in der Lage ein ca. 63.000 m² großes Sonnensegel zu produzieren.
8. CANNAE-Antriebsmotor, Guido Fetta Antrieb, oder der EmDrive von Roger Shawyer:
Ein großes Problem der Raumfahrt besteht darin, dass man Unmengen von Treibstoffen benötigt, um von der Erde aus, in den Weltraum gelangen zu können. Um so mehr Nutzlast man ins All bringen möchte, um so schwerer werden die Transportraketen und um so mehr Treibstoff benötigt man dazu. Stützmassen-Treibstoff, welcher selbst ein enormes Startgewicht darstellt. Im Prinzip pustet die Rakete auf der einen Seite mit Düsen Treibstoffmasse in Richtung Erdmittelpunkt und erzeugt dadurch, nach Isaac Newton, eine Kraft, welche gleichzeitig auch eine Gegenkraft dadurch erzeugt, welche in die Richtung des Weltraums wirkt.
In der Presse konnte man im Jahr 2014 lesen, dass offensichtlich ein Antriebssystem entwickelt wurde, welches nach anderen Prinzipien erfolgreich funktioniert. In einer Forschungsanstalt (Eagleworks Laboratories) hat man den sogenannten CANNAE-Raketenmotor entwickelt. Dieser Antrieb funktioniert ohne festen oder flüssigen Treibstoff und erzeugte im Jahr 2014 einen Schub von maximal 50 Mikronewton. Damit kann man natürlich noch nicht einmal eine Fliege ins Weltall transportieren. Interessant ist aber, dass es anscheinend doch immer wieder Erfindungen gibt (vgl. Ionenantrieb), welche zeigen, dass man nur genug Energiepotenziale (Stromkapazitäten) zur Verfügung haben muss, um die traditionelle Raketentechnologie zu revolutionieren.
Die Funktionsweise des CANNAE-Antriebes liegt darin, dass eingehegte Mikrowellen zum hin und her schwingen (Oszillation) innerhalb einer Reaktionskammer gebracht werden. Dadurch wird ein differenzierter Strahlungsdruck produziert, welcher, wenn man diesen zielgerichtet austreten lassen kann, Schubkraft erzeugt, ohne dass die Mikrowellen verloren gehen. Es wird nur Strom verbraucht. Der EmDrive, welcher ähnlich funktioniert, soll schon mit einer Leistung von 720 Millinewton getestet worden sein, bei einem Strom-Input, welcher durch großflächige Solarzellen bereitgestellt werden könnte.
9. Ionenlifter-Antrieb:
Diese Form des Schwebens in der Luft gibt es wirklich.
Die Bauweise eines Ionenlifters ist so einfach, wie genial. Die physikalischen Gesetze, welche dieses Schweben ermöglichen sind aber recht kompliziert.
Beim Ionenlifter sind weder Flügel (Luftauftrieb durch Unter- und Überdruck), noch bewegbare Teile (Propeller, Düsen etc.) vorhanden. Entsprechende Bastelanleitungen kann man im Internet abrufen.
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ACHTUNG!
DIESES GERÄT NUR MIT AUSREICHENDEN KENNTNISSEN IM BEREICH DER ELEKTROTECHNIK BAUEN, DA HIER VERLETZUNGSGEFAHR UND
BRANDGEFAHR BESTEHT!
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Eine simple flugfähige Konstruktion ist unter Verwendung von einfachsten Materialien, wie Strohhalme (bzw. vergleichbares leichtes Material, welches selbst keinen Strom leitet), Draht und Alufolie (normale handelsübliche Folie) MacGyver ähnlich tatsächlich realisierbar. Es hat angeblich schon erfolgreiche Flugversuche (Fluggebilde mit über 200 cm Durchmesser) mit Glasfaserstäbchen und Kohlefaserstäbchen gegeben.
Das Fluggerät sieht z. B. wie ein Dreieck, bestehend aus umlaufenden Alufolien-Streifen aus, über das ein umlaufender, straffer, Knoten loser und nicht ummantelter (nicht isolierter) Kupferdraht (Anode) in einem gewissen Abstand zur Alufolie (Kathode) gespannt ist.
Der oberhalb zur Alufolie parallel umlaufende Draht wird mit einer Spannungsquelle (ca. 10.000 bis 20.000 Volt ++) verbunden, sodass sich zwischen Draht und Alufolie ein Gebiet der Hochspannung bildet.
Folge: Umlaufend um den Draht werden Moleküle unserer Luft ionisiert, welche in Richtung der unter dem Draht befindlichen Aluminiumstreifen bewegt werden und andere neutrale Moleküle der Luft so mitziehen bzw. mit beschleunigen, dass ein Rückstoßeffekt - nach unten - zum Labortisch erzeugt wird.
Um so schwerer die Konstruktion ist, um so höher muss wahrscheinlich (?) die elektrische Spannung sein. Sobald die elektrische Leistung wirkt, erhebt sich das Gebilde tatsächlich, wie von Geisterhand gesteuert, vom Labortisch und schwebt frei in der Luft, da das erzeugte elektrische Feld Bestandteile unserer Umgebungsluft ionisiert und als Folge daraus einen Bewegungsimpuls - weg vom Labortisch in Richtung Labor Raumdecke - induziert (Elektrowind bzw. Biefeld-Brown-Effekt).
Unterhalb dieser Konstruktion kann man im Schwebezustand angeblich mit der Hand eine nach unten - zum Labortisch - gerichtete Luftströmung (Wind Erscheinung) spüren.
Leider taugt dieser Ionenlifter nicht für die Raumfahrt, da es zur Funktionstüchtigkeit einer Atmosphäre bedarf.
Stellt man sich aber vor, dass eines fernen Tages Unmassen von Stromkapazität aus einem Gewichts-schwachen Energiespender (z. B. aus einer atomaren Stromquelle) produziert werden kann und man das Problem der kritischen Feldstärke und Lifter-Höchstmasse in den Griff bekommen hat, dann hätte man mit diesem Lifter vielleicht ein Luftkissenboot, mit regulierbarer Nutzlastkapazität, auf elektrischer Basis geschaffen, welches industriell nutzbar wäre.
10 a. Atom-Antrieb (Nuklear-Puls-Antrieb 1):
Bei dieser theoretischen Antriebsart einer Rakete stellt man sich vor, dass hinter der Rakete, in einem Sicherheitsabstand von X, kleine Atombomben zur Explosion gebracht werden, welche die davorliegende Rakete mittels des entstehenden Strahlungsdrucks nach vorne weg katapultieren. Dieser Pulsantrieb würde nicht gleichmäßig funktionieren, sondern einen vereinzelten Antriebseffekt jeweils nach einer neuen Explosion bringen.
Entsprechende Überlegungen zur Möglichkeit der Realisation soll es bei der NASA 1950 bis 1960 gegeben haben. So gab es z. B. das ORION-PROJEKT (1957 bis 1965), welches über das nichtnukleare Versuchsstadium u. a. deswegen nicht hinauskam, weil sich die Großmächte damals auf das Verbot von Waffentests mit Nuklearwaffen in der Erdatmosphäre, unter Wasser und im Weltraum geeinigt hatten.
Der Vorteil bei diesem Antrieb ist, dass man mit kleinen A-Bomben mit relativ geringen Eigengewicht enorme Katapultleistungen erzielen kann. Nachteilig, neben den ungelösten Fragen der detailspezifischen Gesamtrealisation und Machbarkeit, wäre hier, dass man das radioaktive Material erst einmal heil in den Weltraum bringen müsste. Internationale Abrüstungs- und Weltraumverträge könnten hier schon rechtlich im Vorfeld unüberwindbare Probleme entstehen lassen. Welcher Staat möchte schon gerne, dass ein solcher atomarer und radioaktiver Antriebskörper, nach einem Unfall, auf sein Hoheitsgebiet fällt.
10 b. Atom-Antrieb (Kernspaltungsantrieb/Kernfissionsantrieb):
Es gab Überlegungen (Studien 1969: Timberwind, NERVA (Nuclear engine for rocket vehicle application)) der NASA, Wasserstoff als Stützmasse mittels eines bordeigenen Kernreaktors so weit zu erhitzen, dass man diesen dann explosiv als Raketenantriebsstoff aus den Heckdüsen der Rakete ausstoßen könnte. Hierdurch würde ein hoher Rückstoßeffekt erzielt. Ab ca. 1958 forschte die NASA ca. 15 Jahre lang an dieser Antriebsmöglichkeit, begleitet von ständigen Budgetproblemen. Das zeitliche Nachfolgeprojekt Timberwind verlief sich dann aber im militärischen SDI-Weltraum-Programm (Strategic defense initiative) von Ronald Reagon.
10 c. Nuklearer Puls-Antrieb 2:
Innerhalb einer Reaktionskapsel mit Thorium oder Uran werden Fusionsneutronen dazu verwendet um eine Spaltungsreaktion zu produzieren. Dadurch erzeugtes Fusionsplasma wird magnetisch so gezähmt, dass eine Düsenantriebswirkung erreicht wird.
11. VASIMIR-Plasmaantrieb:
VASIMIR Antrieb bzw. Franklin Chang Dias Antrieb.
VASIMIR = Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket.
Der Rückstoß (kleiner aber stetiger Antrieb) geschieht hier mittels eines Plasmastrahls.
Stufe 1:
Injektion von Helium oder Wasserstoff mittels einer Düse in eine Konzentrationskammer. Dort Transformation bzw. Ionisation in Plasma (ionisiertes Gas).
Stufe 2:
In einer Magnetfeldkammer wird das Plasma durch die Kräfte des Magnetismus gezähmt.
Stufe 3:
Mittels eines Ionencyclotrons (Radiowellen) wird das Plasma auf mehrere Millionen Grad Celsius erhitzt und an die Auswurf Düse weitergeleitet.
Stufe 4:
Schubkraftproduktion durch Auswurf des Plasmas mittels einer magnetisch gesteuerten Düse.
BRAINSTORMING:
Es folgen spontane kühne Ideen / Hirngespinste / Fragen zu möglichen alternativen Antriebsformen, welche auf ihre Verwendbarkeit hin von einem qualifizierten Physiker natürlich erst überprüft werden müssten.
01. Elektromagnetischer Zentrifugal-Raumantrieb:
Wenn wir große, vollkommen an Masse, Materialart, Umfang und Gewicht identische, Kugelgewichte (siehe oben Zeichnung: blaue Kreise/Kugeln) in zwei zueinander im 90° Winkel verdreht positionierten, völlig identischen Magnetröhren (siehe oben Zeichnung: schwarz und rot) - ähnlich wie beim Transrapid-Antrieb - sehr schnell, mit gleichem Abstand der Gewichte zueinander, in den Röhren auf einer Magnetschiene rotieren lassen, ergibt sich die Frage, wohin sich dann das bautechnisch mit den beiden Magnetbögen verbundene Raumschiff (siehe oben Zeichnung: grünes Viereck) im Weltraum bewegen würde.
Wahrscheinlich würde die horizontale, vertikale und diagonale Bewegung im Weltraum gleich null sein, solange die Gewichte gleichmäßig rotieren.
Könnte man das Raumschiff dadurch steuern und beschleunigen, dass man einzelne Elektromagnete der Rundlaufstrecke so kapazitiv verstärkt oder reduziert, dass man, je nach gewünschter Flugrichtung, den Abstand der rotierenden Kugelgewichte (blau) zueinander auf ihrem Laufweg durch die kreisförmigen Magnetröhren, verlängert bzw. verringert?
Dadurch ergäbe sich eventl. eine gewollte steuerbare Unwucht und die Zentrifugalkraft könnte in eine Raumrichtung plötzlich stärker wirken, sodass sich das Raumschiff in diese Richtung bewegen/beschleunigen würde.
Die magnetischen Rundlaufwege (siehe oben Zeichnung: schwarz und rot) funktionieren im
Brainstorming Modell mit elektromagnetischen Kräften, welche die Kreisel-Körper-/ gewichte (blau) in ihnen geschwindigkeitsmäßig, über die variable Frequenz eines Drehstroms, steuern könnten. Eine Erhöhung der Frequenz würde die Geschwindigkeit der Kreisel-Gewichte erhöhen. Eine Reduzierung der Frequenz würde die Rotationsgewichte abbremsen.
Die Rotationsgewichte-/kugeln, würden dadurch beschleunigt, dass durch die Laufschienen der Röhren ein Drehstrom geleitet würde, welcher ein wanderndes Magnetfeld erzeugt. Dieses Kraftfeld ist auf dem gesamten Laufweg vorhanden und führt dazu, dass dieses bei seiner Wanderschaft die Magnete der Rotationsgewichte hinter sich herzieht. Die Energie dazu könnte z. B. aus einem atomaren Reaktor kommen. In den Laufröhren und an den Gewichten müssten unzählige starke, individuell kapazitiv steuerbare, Magneten installiert werden, welche sich gegenseitig abstoßen und somit die Gewichte/Kugeln in einem Schwebezustand halten. Es gäbe keine Berührungspunkte zwischen der Laufschiene und den auf ihr rotierenden Gewichten. Ein thermisches Reibungsproblem zwischen den Kreisel-Gewichten und der gegensätzlich gepolten Magnetschiene gäbe es nicht. Problem durch verdrängte Luft, wie wir sie im irdischen U-Bahn-Bau finden, würden nicht auftreten, da die Hohl-Rundlaufwege luftleer wären, was innerhalb des Weltraums einfach technisch zu bewerkstelligen wäre.
02. Treibladungsantrieb:
Die Treibladung (Schwarzpulver) einer Pistolenkugel besteht in der Regel aus:
- ca. 75 % (KNO3) Kaliumnitrat (Kalisalpeter)
- ca. 15 % Holzkohle (-Brennstoff)
- ca. 10 % Schwefel (-Brennstoff)
Der Salpeter sorgt für die notwendige Sauerstoffumgebung, welche dazu notwendig ist, dass es auch im luftleeren Weltraum zu einer Treibladungsexplosion kommt.
Eine Walther P38 beschleunigt ein Geschoss/Projektil auf ca. 350 Meter/Sekunde. Das STG77 (Gewehr) beschleunigt die Kugel auf ca. 1.000 Meter/Sekunde.
Theoretisch könnte man sich im Weltraum den Rückstoßeffekt eines solchen Schusses zunutze machen, um Kleinsatelliten anzutreiben bzw. zu beschleunigen.
03. Electromagnetic-Railgun-Antrieb:
Um eine Kugel in den Weltraum zu schießen, müsste man eine Fluchtgeschwindigkeit von ca. 11.200 Meter/Sekunde erreichen, damit sich diese von der irdischen Gravitationskraft lösen kann.
Lösung wäre hier das Electromagnetic Railgun, welches ein Projektil theoretisch / technisch machbar angeblich bis 35.000 Meter/Sekunde beschleunigen kann, wobei man im Jahr 2014 wohl erst eine realisierte Spitzengeschwindigkeit von ca. 8.000 Meter/Sekunde erreicht hat.
Sollte in ferner Zukunft einmal ein funktionsfähiges Electromagnetic Railgun gebaut werden, welches Projektile mittels elektromagnetischer Kräfte auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen kann, ohne dass diese in der Erdatmosphäre dabei verglühen, ergeben sich völlig neue kostengünstige Transportmöglichkeiten ins All.
So könnten damit z. B. Kleinsatelliten in eine Erdumlaufbahn geschossen werden. Denkbar wäre auch die Entsorgung von Atommüll, welcher sonst auf der Erde Tausende von Jahren endgelagert werden muss, in die Sonne.
Im luftleeren Weltraum könnten mit dieser oder einer Transrapid ähnlichen magnetischen Schlittentechnik auch z. B. Raumschiffe von der Mondoberfläche aus in den Weltraum starten. Die Mondfluchtgeschwindigkeit beträgt dabei nur ca. 2.300 Meter/Sekunde. Natürlich müsste man dann erst einmal ein Atomkraftwerk auf dem Mond errichten, welches die dazu notwendige Energiemenge liefert.
04. Yildiz Magnetmotor:
Der Magnetismus ist eine physikalische Kraft, welche sicher noch heute unbekannte quantenmechanische Bezüge hat, die auch im Bereich der Esoterik vielfach Erwähnung findet. Eine Kraft, welche, seit ihrer erstmaligen Entdeckung durch den Menschen, zwischen nüchterner Physik und ausschweifender Fantasie hin und her pendelt.
Wenn man einen Magnetmotor mit unbegrenzter Lebensdauer bauen könnte, welcher magnetische Kraft unbegrenzt nur aus der Quelle des Magnetismus in Elektrizität umwandeln kann, ohne selbst Elektrizität zu verbrauchen, dann könnte man diesen mit einem Antriebsmotor kombinieren, welcher nur genügend elektrische Energie benötigt, um Schub zu erzeugen. Ein entsprechender elektrischer Schubantrieb hätte dann eine unerschöpfliche Energiequelle, wie ein Perpetuum mobile, und könnte die Rakete Jahrzehnte lang auf sehr hohe Geschwindigkeiten im All beschleunigen.
Ein gewisser Muammer Yildiz (Türkei) will so einen Magnetmotor, welcher bereits patentiert sein soll, gebaut haben. Ein Youtube-Video, welches eine Präsentation (Jahr 2010 Universität Delft?) in den Niederlanden zeigt, war zum allgemeinen Abruf im Jahr 2017 noch im Internet vorhanden. Einen ähnlichen Motor will auch der Erfinder Georg Soukup (BRD, Wiesbaden) erfunden haben.
Die Frage ist, ob das technisch und naturwissenschaftlich wirklich möglich ist.
Dauermagnete (Permanentmagnete, Neodym- und Ferritmagnete), welche aus Kobalt, Eisen und Nickel (inkl. Legierungen) bestehen, können sehr lange ihre Kapazität halten, sind aber gegen gewisse Gefahren permanent zu schützen. Gefahrenherde sind u. a. - ohne Gewähr - :
1) Oxidation
2) Zu hohe Temperaturen (Neodymmagnete > + 80°C. // Ferritmagnete > + 250°C und nicht kälter als - 40°C)
3) Störende Magnetfelder, welche von außen auf diese einwirken (z. B. Elektromagnete und/oder andere Magnete).
Persönliche Anmerkung:
Ob so ein Magnetmotor wirklich über längere Zeit ohne eigenen Energieverbrauch funktioniert, müsste erst durch ernst zu nehmende wissenschaftliche Tests geklärt werden. Auffällig ist, meiner Meinung nach, dass man seit dem Jahr 2010 nicht mehr viel von diesem Motorsystem gehört hat. Wenn etwas an dieser Erfindung dran wäre, dann hätten sich doch weltweit schon große Teile unserer Industrie um deren Vermarktungsrechte geprügelt. Wahrscheinlich ist diese Erfindung aber leider wieder so ein unrealisierbares Gedankenexperiment wie die Kalte Fusion.
05. Raketenantrieb mit "Metallischem Wasserstoff "
Hier wird in der Vorstellung von kühnen Wissenschaftlern Wasserstoffgas unter so hohen künstlichen Druck gesetzt, dass es in den festen Aggregatzustand übergeht und in diesem auch stabil bleibt. Für diesen Transformationsprozess wird jede Menge Energie gebraucht. Man hofft, dass diese Transformationsenergie bei der Rückumwandlung in molekularen Wasserstoff dann wieder zur Verfügung steht. Es gibt Theorien, welche dabei von einer spezifischen Impuls Antriebsleistung (Anriebs-, Treibstoffkenngröße unabhängig von der Motorgröße) einer Rakete von 1.700 ausgehen, was ca. das vierfache heutiger Antriebsleistungen ist. Die Abgase der Raketen verlassen die Antriebsdüsen viermal so schnell.
06. Die Adolf-Glocke:
- Reichsflugscheibe, V7 (Vergeltungswaffe 7), Andromeda-Gerät, Adolf-UFO -
Es gibt seltsame Berichte (u. a. im Jahr 2013) über Bunkeranlagen in Osteuropa, welche angeblich zu geheimnisvollen Zwecken von den Machthabern des III. Reichs angelegt wurden, um geheimnisvolle Waffen, Flugzeuge, Antriebstechniken etc. zu bauen bzw. zu erforschen. Bei solchen Berichten ist in der Regel nie ganz klar, wo die Realität aufhört und die blühende Fantasie beginnt. So wird von einer 300 cm hohen Glocke berichtet, indem sich, mit einer Geschwindigkeit von 3.000.000 Umdrehungen je Sekunde, rotierendes Quecksilber, in gegenläufig drehenden Trommeln, befunden haben soll. Damit hätte man versucht die Gravitationskraft aufzuheben. Andere Vermutungen gehen davon aus, dass man dadurch Gold herstellen wollte.
Meine Vermutung sagt mir, dass dies alles ziemlicher Käse ist, der hier mal wieder von Pseudowissenschaftlern und Esoterikern in den Raum gestellt wird.
Auch ist vielerorts von einer sagenumwobenen Reichsflugscheibe die Rede, welche kurz vor der Kapitulation Deutschlands den Verlauf des II. Weltkrieges noch einmal ändern sollte. Viktor Schauberger (Förster, weitgehend erfolgloser Bastler und Jäger geboren 30.06.1885) soll der Sage nach auch mit seiner Repulsator-Erfindung (eine Art Perpetuum mobile) an der Entwicklung der Reichsflugscheibe beteiligt gewesen sein.
Grundsätzlich, ich hoffe, darüber sind sich alle Realisten einig, ist eine intergalaktische Raumreise, oder nur eine innergalaktische Raumreise zwischen 2 Sonnensystemen, für Menschen mit Antriebsmöglichkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit nicht realisierbar, da die Entfernungen zwischen den Himmelskörpern viel zu groß sind. Intergalaktische Raumreisen, würden wegen der ungeheuren Distanzen zwischen den Galaxien eine Geschwindigkeit erforderlich machen, welche weit über dem tausendfachen der Lichtgeschwindigkeit liegt.
Weiterhin würde man bei einer angenommenen Nutzlast von 10.000 Kg und einer Beschleunigungszeit von ca. 1.080 Erdtagen, zum Erreichen von ca. 98 Prozent der Lichtgeschwindigkeit im Weltall mit Stand 2016 eine Energieleistung benötigen, welche der von 40.000.000 durchschnittlichen Atomkraftwerken entspräche.
In CERN soll man mal, so um das Jahr 2013 herum, vergeblich versucht haben Neutrinos auf Überlichtgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Sei es, wie es sei, werde es, wie es wolle, selbst wenn wir einmal einen Antrieb in ferner Zukunft erfunden haben, welcher dazu in der Lage ist vielleicht nur die halbe Lichtgeschwindigkeit annähernd zu erreichen, ändert das nichts an ganz anderen Problemen, welche dann auf den Raumfahrer zukommen und welche eventl. technisch nicht so einfach lösbar sind.
Probleme sind/wären z. B. (teilweise ergänzt um völlig fiktive Science-Fiction Lösungen):
- Kosmische Strahlung (Radioaktive Strahlung):
Röntgenquellen, Supernovae und auch unsere Sonne senden Hochenergiestrahlen (atomare Teilchen) oft mit Lichtgeschwindigkeit aus. Solange dieser Teilchenstrom durchs All fliegt, wird dieser kosmische Primärstrahlung genannt. Trifft der hochenergetische Teilchenstrom auf die Atmosphäre unserer Erde (Sekundär kosmische Strahlung), dann kollidieren diese Teilchen mit den Atomen der Atmosphäre und zersprengen diese so, dass subatomare Neuteilchen entstehen.
Diese Strahlung kombiniert mit der fehlenden Schwerkraft führt u. a. auch dazu, dass die Masse der Knochensubstanz der Astronauten abnimmt und schnell zu irreparablen Schäden führen kann. Die Strahlung kann so extrem werden, dass eine Kaliumjodid-Kur nicht viel helfen wird. Ein einziger, schwer vorhersagbarer, Sonnenflare (Millionen Grad heiße Strahlungsexplosion auf der Sonnenoberfläche) kann einen ungeschützten Astronauten z. B. bei einem Spaziergang im Weltraum regelrecht grillen und töten.
Wissenschaftliche Pressemeldungen aus Mai 2016 teilten mit, dass ein ISS-Astronaut in der Weltraumstation tägliche ca. 0,647 Millisievert an Strahlung abbekommt. Innerhalb von 180 Tagen summiert sich dieser Wert auf ca. 120 Millisievert, was bedeutet, dass er einer ca. 250fach größeren Strahlungsbelastung ausgesetzt ist, als ein Mensch in Berlin. Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, dass Mitarbeiter in einem Atomkraftwerk eine Grenzbelastung von ca. 20 Millisievert in 365 Tagen haben. Es steigt also das Krebsrisiko für den Raumfahrer.
Anmerkung:
Wäre der Astronaut ein 1,1 mm großes Bärtier (Tardigrada) könnte er die kosmische Strahlung viel länger aushalten, da diese vielzelligen Gewebetiere unglaublich widerstandsfähig sind und selbst außergewöhnlich hohe Mengen an radioaktiver Strahlung verkraften. Auch Kälte von minus 272°C. und das Weltraumvakuum macht diesen nichts aus.
Weiterhin können Satelliten durch einen Sonnenflare schwer beschädigt werden.
1989 in Kanada Quebec erfolgte tatsächlich der Zusammenbruch des Stromnetzes durch die Folgen eines Flares/Teilchensturms (CME: Koronale Massenejektion).
Folge: Ca. 7.000.000 Kanadier waren damals von der Stromversorgung abgeschnitten.
Lösung?: Verwendung sicherer Materialien.
Anmerkung zu sicheren Materialien:
Wissenschaftler haben es bereits geschafft Glasscheiben mittels einer Silizium-Nanoteilchen-Beschichtung so feuerfest zu machen, dass diese Temperaturen von 1.000°C. über Stunden von Gegenständen fast vollkommen abhalten, welche sich genau auf der anderen Feuer abgewandten Seite der beschichteten Glasscheibe befinden. Vielleicht ist hier im Bereich radioaktiver Strahlenschutz irgendwann einmal technisch ähnliches möglich.
- Materialqualität:
Bei Landungen/Zwischenlandungen auf Asteroiden oder Monden werden sehr widerstandsfähige Raumanzüge benötigt. So führt ein Aufenthalt auf unserem Mond angeblich das Problem mit sich, dass die chemische Zusammensetzung des Mondstaubs sämtliche Gelenkteile der Raumanzüge versteift und innerhalb relativ kurzer Zeit unbenutzbar machen kann. Eugene Cernan soll 1972 (Apollo 17) berichtet haben, dass der Mondstaub nach "verbranntem Schießpulver" gerochen haben soll. Man ging davon aus, dass der in den Innenraum der Mondlandekapsel reingeschleppte Mondstaub dort chemisch auf Sauerstoff und Luftfeuchtigkeit reagierte.
Lösung?: Technische Innovationen innerhalb der Materialforschungen.
- Materialzermürbung:
Materialzermürbung und die - bei längeren Missionen - Notwendigkeit sämtliche lebensnotwendigen technischen Geräte an Ort und Stelle (also im Raumschiff) selbst produzieren bzw. reparieren zu können, wobei sich die Frage ergibt, wo die Ausgangsmaterialien / Urelemente im All herkommen sollen.
Lösung?:
- Energie in Materie Transformer:
Anmerkung: Gehen wir hier mal von einer brauchbaren Realisation frühestens im Jahre 3.000 n.Chr. ++ aus.
- 3-D-Drucker:
Zu 3-D-Druckern sei angemerkt, dass einige von diesen, laut Zeitungsberichten aus 2012, schon dazu in der Lage sind, aufgebaut im heimischen Wohnzimmer, kurzfristig funktionierende Faustfeuerwaffen zu produzieren.
Da kommt einem das Gruseln!
Mit der MicroGravity Foundry Technologie soll bereits eine technische Möglichkeit im Jahr 2013 zur Verfügung gestanden haben, mit der man Gesteinsmaterial (z. B. Nickel), welches man auf einem Asteroiden eingesammelt hat, Realtime in der Schwerelosigkeit des Alls so weiter verarbeiten kann, dass ein 3-D-Drucker daraus solide Ersatzteile im Weltraum produzieren kann. Wenn das funktioniert, dann könnte man zumindest primitive Ersatzteile für das Raumschiff damit herstellen.
Anmerkung:
Herstellen lassen sich dann mit 3-D-Druckern sicherlich Space-Toilettenbrillen und Kosmonauten Zahnbürsten, also Dinge, die man wohl nicht dem Hightech-Bereich zuordnen wird. Ob sich mit 3-D-Druckern auch qualifizierte elektronische Mikrochips produzieren lassen, wage ich, im Jahr 2020 noch, zu bezweifeln. Gerechterweise möchte ich jedoch anmerken, dass man im Jahr 2020 in diversen TV-Berichten sehen konnte, dass die Realisation des Aufbaus ganzer Häuser und auch komplizierterer technischer Strukturen mit solchen Druckern bereits möglich sind. Hier scheint sich die Technik schnell zu entwickeln. Ob diese Technik auch im schwerelosen Raum funktioniert muss abgewartet werden.
- Begrenztes Lebensalter des Raumfahrers/der Raumfahrerin:
Lösung?: Roboter oder Tiefschlaf
Anmerkung zum Tiefschlaf:
Wahrscheinlich müsste das ähnlich ablaufen wie bei Fröschen und Schlangen, welche je nach Unterart durchaus 6 Monate in einer Art Winterschlaf überleben können. Ähnliches wird in der Literatur von Schmetterlingen, Haselmäusen und den Siebenschläfern berichtet, welche ihre Körperfunktionen (Herzfrequenz, Atmung, Körpertemperatur) beim Winterschlaf sehr stark reduzieren können, ohne dadurch Schaden zu nehmen. Es gibt Überlegungen, ob dieses bei Menschen auch funktioniert, wenn man diese in einen geschlossenen Behälter mit Schwefelwasserstoff eindeckt. Bei Versuchen mit Mäusen soll so etwas schon funktioniert haben.
Nur ein Mensch ist keine Maus!
- Begrenztes Lebensalter der Raumfahrer und des Bodenpersonals:
Lösung?: Generationen-Projekt. Generationsraumschiff.
Spätestens nach dem mehr oder weniger gescheiterten Versuch Biosphäre 2 sollte klar geworden sein, dass man das hochkomplexe irdische Biosystem nicht einfach technisch mal eben kopieren kann. Das, was die Natur in hunderten Millionen von Jahren der Evolution an interdependenten biologischen Systemen und biochemischen Wechselprozessen geschaffen hat, kann der Mensch nicht einfach mal eben durch technische Spielereien ersetzen. Nur neben bei sei diesbezüglich angemerkt, dass aus diesem Grund der Mensch auch vorsichtig sein muss, was er leichtfertig an Natursystemen vernichtet, denn
"DIE NATUR BRAUCHT UNS MENSCHEN NICHT, ABER WIR MENSCHEN BRAUCHEN DIE NATUR!"
1991 wurden die Gebäude der Biosphäre 2 in der USA (Arizona) aufgebaut.
Wissenschaftliches Ziel des Projektes war es, ein von der Außenwelt unabhängiges, sich selbst regenerierendes Ökosystem zu schaffen, in dem Menschen längerfristig leben und sich selbst unabhängig von der Außenwelt versorgen konnten. Wenn dieses funktioniert hätte, dann wäre die Möglichkeit eines Generationen-Raumschiffs, oder der langfristigen Besiedelung von Planeten und Monden, in den Bereich des Möglichen gerückt.
Leider lief so einiges beim Experiment schief, sodass man diesen Langzeittest als bis ins Jahr 2018 gescheitert ansehen kann.
Persönliche Anmerkung:
Ich hatte immer gehofft, dass dieses Experiment funktioniert, aber nicht richtig daran geglaubt. Wenn es funktioniert hätte, dann wäre die Besiedelung des Mars oder unseres Mondes näher gerückt. Vielleicht hätte ich dann noch die Möglichkeit gehabt, zu Lebzeiten eine Big-Brother TV Übertragung aus einigen Marscontainern zu erleben, wobei ich zugeben muss, dass ich darauf auch gerne verzichten könnte.
Alles in allem war es aber ein erstklassiges Experiment!
Der Versuch war wichtig und richtig.
Der Weg war das Ziel!
- Zeitdilatation:
Ein mit hoher Geschwindigkeit durch den Weltraum reisender Raumfahrer altert nicht so schnell, wie eine Vergleichsperson auf der Erde, welche sich, relativ zum Raumfahrer gesehen langsamer, oder auf Grund einer stressigen Beamtentätigkeit, im Einzelfall, je nach Dienstbereich, gar nicht bewegt.
- Psychologische/biologische/technische Probleme und Probleme der Schwerelosigkeit: "Ground control to major tom!"
Astronauten (m/w), welche sich längere Zeit auf der ISS aufgehalten haben, zeigten schnell körperliche Probleme auf, welche ein Leben in der Schwerelosigkeit so mit sich bringt. Man sollte hier zunächst immer im Hinterkopf behalten, dass uns die Evolution nicht dazu geschaffen hat, in schwerelosen Zuständen zu leben. Dies bedeutet u. a., dass der durch die Evolution perfektionierte Blutkreislauf des Homo sapiens, auf das Bestehen von Schwerkraft abgestimmt ist. Nicht ohne Grund werden von den Krankenpflegern die Beine von Patienten höher gelegt (höher als der Restkörper), u. a. damit die Schwerkraft das Blut dadurch mehr in die Körperregionen transportiert, wo dieses benötigt wird.
Körperliche Folgen der Schwerelosigkeit sind u.a.:
- Übelkeit, Durchfall und Erbrechen:
Schon 1968 an Bord der Apollo 8 hatte der Kommandant Frank Borman angeblich Probleme mit Brechreizen und der Darmtätigkeit (Durchfall). Die Mitreisenden William Anders und Jim Lovell sahen sich damals angeblich gezwungen, diese teilweise herumschwebenden unangenehmen Flüssigkeiten wieder einzufangen.
- Nachlassen des Geschmackssinns und Einschränkung des Geruchssinns:
Dies führt zu Appetitproblemen bei den Astronauten (m/w) und zur Folge, dass diese von Tag zu Tag weniger Hunger haben und weniger verspeisen möchten. Selbst wenn man diesen schwindenden Appetit mit frischem Weltraumobst und/oder Weltraumgemüse anregen möchte, hat man bis ins Jahr 2018 noch das Problem, dass die Wachstumsbedingungen für erfolgreiche pflanzliche Züchtungen im Weltraum noch schlecht sind. So war z. B. der Versuch auf der ISS mit genetisch manipulierten Tomatensetzlingen den Speiseplan der Astronauten irgendwann zuverlässig einmal zu erweitern, bis 2018 nicht erfolgreich. Andererseits wird aus Polarstationen 2020 berichtet, dass diese gute Erfolge mit Züchtungen in Kunstlicht-Gewächshäusern haben.
- Verstopfte Nasen und angeschwollene Gesichter:
Raumfahrer klagten immer wieder darüber, dass ihre Nasen ständig verstopft wären. Irgendwie fühlten sich manche ständig erkältet, obwohl sie es gar nicht waren. Dies kann u.a. dadurch kommen, dass Flüssigkeiten im menschlichen Körper in der Schwerelosigkeit nicht mehr durch die irdische Schwerkraft im Körper natürlich verteilt werden können. Wahrscheinlich strömt im All zu viel Flüssigkeit in den Kopf und lässt die Nasenschleimhäute aufquellen.
- Verlust von Muskelmassen:
Dieses Problem führt u. a. auch dazu, dass ein Raumfahrer (m/w), welcher die muskulöse Statur von CONAN dem Barbar oder von RAMBO hat, eigentlich für den derzeitigen Weltraumflug ungeeignet ist, da er durch den rapiden Muskelschwund (ohne Muskeltraining ca. minus 5 %/Woche) noch mehr körperliche Probleme bekommen würde, als ein hager/schlank aussehender Mensch. Die oft hirnlos erscheinenden Hollywood Action-Muskelprotze (drehbuchtechnisches Space-Kanonenfutter mit eingeschränkten Überlebenschancen und unterdurchschnittlichen Hirnfunktionen), welche in den Action-SF-Kinofilmen immer wieder auftauchen um regelmäßig ganze Exoplaneten in Schutt und Asche zu legen, sind für die interplanetare Raumfahrt, ohne künstliche Gravitation, eigentlich ungeeignet. U. a. wird auch der Herzmuskel der Astronauten nicht nur durch reduziertes Blutvolumen geschwächt, sondern auch zusätzlich unterfordert, weil dieser nicht mehr gegen die Schwerkraft ankämpfen muss.
- Veränderungen der Haut:
Es wird davon berichtet, dass die Haut der Astronauten im All schnell altert. Zum Glück kommt es diesbezüglich zu einer Genesung der Haut, wenn der Astronaut zur Erde zurückkehrt. Wie man in der Presse am 28.05.2014 lesen konnte, sollte der Astronaut Alexander Gerst (Flug zur ISS am 28.05.2014; Start 21:56 Uhr) diesbezügliche Experimente in/auf der ISS durchführen.
- Fehlreaktionen des Immunsystems:
Es gibt Berichte, welche behaupten, dass ein Astronaut, welcher auf der Erde schon einmal an Windpocken erkrankt ist, in der Schwerelosigkeit ein zweites Mal daran erkranken kann. Auf der Erde kommt so etwas angeblich seltener vor. Versuche mit Lurchen sollen ergeben haben, dass diese auf der ISS 100 Prozent mehr Antikörper des Typs IgM bildeten, obwohl bei diesen keine akute Infektion vorlag.
- Verlust der Sehkraft:
Nach 340 Tagen Weltraumaufenthalt in der ISS klagten Astronauten über Sehkraftprobleme. Untersuchungen der Universität von Texas an Astronauten, welche über 100 Tage im Weltraum waren, sollen ergeben haben, dass eine 33,33-prozentige Gefahr für die Astronauten besteht, an einer Erhöhung des Gehirnwasserdrucks zu erkranken. Das Gehirnwasser dehnt sich dann bis zu den Sehnerven aus und führt dazu, dass der Raumfahrer Bilder doppelt oder verschwommen sieht. Theoretisch können die betroffenen Personen auch dadurch Erblinden.
- Unangenehme Körpergerüche durch mangelnde Hygienemöglichkeiten:
Da Trinkwasser im All sehr kostbar ist und viel Gewicht (Nutzlast) verbraucht, wenn man es in den Weltraum schaffen will, wird dieses zur Körperpflege im All nicht so häufig gebraucht werden können, wie auf der Erde. Weiterhin ist Duschen in der Schwerelosigkeit ohnehin ein Problem. Abhilfe könnte hier ein perfektes Recyclingsystem für den Wasserkreislauf schaffen.
- Genetische Veränderungen:
In 03.2018 konnte man in der Presse und in den Medien hören bzw. lesen, dass bei den Vergleichs-NASA Zwillingen Scott Kelly und Mark Kelly festgestellt wurde, dass sich anlässlich des ISS-Weltraumflugs von Scott Kelly im Jahr 2015 bei diesem ca. 7 Prozent seiner Gene so verändert hätten, dass man die beiden nicht mehr als eineiige Zwillinge ansehen kann. Es könnte sein, dass so ein längerfristiger Weltraumaufenthalt auch Auswirkungen auf die menschliche RNA/DNA hat.
- Psychische Probleme:
Was geschieht eigentlich, wenn sich in einer kleinen Raumkapsel 2 Raumfahrer gegenseitig auf den Geist gehen? Es gibt räumlich keine großen Ausweichmöglichkeiten.
Was geschieht, wenn einer der Reisenden (m/w) durchdreht und plötzlich auf dem halben Weg zum Mars aussteigen will?
Für so lange Raumflüge müssen Kandidaten ausgesucht werden, welche enorm psychisch belastbar sind. D. h., dass diese, selbst in einer lebensgefährlichen Notsituation (z. B. Meteoriteneinschlag oder Feuer an Bord) bis zum bitteren Ende einen kühlen Kopf bewahren müssen. Für Space-Burnout gibt es dort keinen Platz.
- Technische Probleme:
Wie gefährlich das Leben und Wirken eines Astronauten ist, zeigt das Erlebnis des ESA-Raumfahrers und ISS-Bordingenieurs Luca Parmitano (Italien, Träger der "Medaglia al Valore Aeronautico d'Argento") am 16.07.2013. Bei einem Einsatz außerhalb der ISS füllte sich dessen Raumhelm langsam aber sicher mit Wasser aus einer zunächst unbekannten Quelle. Das Dumme dabei war, dass sich die Flüssigkeit im Zustand der Schwerelosigkeit in Form einer Blase realisierte und sich langsam aber sicher über sein gesamtes Gesicht ausbreitete. Da diese Flüssigkeit auch in die Körperöffnungen (Augen, Ohren, Mund, Nase) einzudringen vermochte, bestand akute Ertrinkungsgefahr. Ein anderer Astronaut musste zur Hilfe eilen (bzw. wohl besser zu Hilfe "schweben") um diesen wieder in die ISS zurück zu bugsieren. Luca Parmitano konnte in der Luftschleuse der ISS schon nicht mehr richtig hören und sehen. Vermutlich stammte das Wasser/die Flüssigkeit aus einer am Helm anmontierten Trinkflasche.
Lösung biologischer und psychologischer Probleme?:
Tiefschlaf, Künstliche Schwerkraft (Pseudogravitation) durch Zentrifugalkraft.
Immerhin sei hier respektvoll angemerkt, dass es der Astronaut Waleri Poljakow immerhin 437 Tage im Weltraum ausgehalten hat, was die Möglichkeit Menschen einmal zum Mars zu schicken in ein positives Licht rückt.
- Kinetische Energie / Bewegungsenergie:
Der Weltraum ist nicht leer. Innerhalb von galaktischen Nebeln kann man von ca. 100.000 Atomen je cm³ ausgehen, wobei dies geradezu lächerlich gering erscheint, wenn man in der irdischen Luft ca. 20.000.000.000.000.000.000 Atome je cm³ zählen kann. Dennoch muss man im Weltraum jederzeit auch mit größeren Partikeln (Staubansammlungen etc.) rechnen, auf die ein Raumschiff aufprallen kann. Das Zusammenstoßen eines mit enormer kinetischer Energie (Bewegungsenergie) aufgeladenen Flugkörpers (Raumschiffes) mit kosmischen Staubpartikeln (Interstellare Materie), noch größeren und kompakteren kosmischen Materieansammlungen (z. B. Weltraumschrott, kleinen und großen Asteroiden), oder interstellaren Gasansammlungen (Reibungshitze?) würde aufgrund seiner Eigengeschwindigkeit sehr sehr unangenehme Folgen haben, da ein Körper um so schwerer wird, um so schneller sich dieser bewegt. Bei halber Lichtgeschwindigkeit und auch schon weit darunter, würde selbst das Zusammentreffen mit einem kleinen Staubkorn auf der Flugbahn durch schlagende Wirkung im Raumschiff haben.
Lösung?:
Elektrische/Energetische Schutzschilder a la der Kugelraumer von Perry Rhodan?
Ich glaube, dass hier ein Hauptproblem "schneller Raumreisen" liegt, welches man nicht als Nebenproblem unterschätzen sollte. Interplanetare Raumfahrt mit enormen Geschwindigkeiten wird erst dann möglich sein, wenn man das energetische Schutzschild Problem gelöst hat. Man sollte sich vor Augen halten, welche Durchschlagskraft heute schon Kleinteilchen (z. B. Weltraummüll) haben, welche auf unsere künstlichen Himmelskörper (z. B. Aufprall auf Solarflächen) aufprallen, obwohl diese sich mit lächerlich geringen Geschwindigkeiten durchs All bewegen, wenn man dies mit den Geschwindigkeitsgrößen in Relation setzt, welche für interstellare Flüge - von Sonnensystem zu Sonnensystem - notwendig wären. Sehr anschaulich wir dies im SF-Film "Gravity" 2013 von Alfonso Cuarón dargestellt. Man sollte da mal ruhig reinschauen, damit einem die Flausen, von lichtschnellen Flügen ohne superstarke energetische Schutzschilder, oder anderer geeigneter Schutzmaßnahmen (nur welche?), schnell vergehen.
Ich glaube nicht, dass man ein Raumschiff, was mit z. B. 10 % der Lichtgeschwindigkeit fliegt, mit mechanischen Mitteln schützen kann. Selbst unsere Militärs haben heute Projektile entwickelt, die meterdicken Beton durchschlagen können. Und das bei Geschossgeschwindigkeiten im weitaus geringeren Geschwindigkeitsbereich. Aber nehmen wir mal an, irgendwann in ferner Zukunft, könnten wir ein Raumschiff bauen, welches so viel Energie bordseitig produzieren könnte, um damit energetische Schutzschilder aufbauen und über längere Zeiträume permanent auch betreiben zu können, dann wäre immer noch nicht die Frage gelöst, was mit all den Weltraumpartikeln (feste, flüssige und gasförmige) auf Kollisionskur geschehen würde, welche das energetische (vielleicht nur magnetische?) Schutzschild nicht erkennt. Die fliegen dann einfach durch das Feld und prallen auf das Raumschiff. Wie soll so ein Schutzschirm aussehen, der alle Partikel abwehren, bzw. rechtzeitig ablenken kann?
Nur nebenbei sei hier angemerkt, dass ich kürzlich gehört habe, dass lichtschnelle Raumfahrt schon alleine wegen der "Kosmischen Hintergrundstrahlung" nicht möglich ist, da sich diese vor der Nasenspitze des Raumschiffs bis ins unermessliche aufbauen würde, umso näher man an die Lichtgeschwindigkeit herankäme.
- Unkontrollierbarer Gewichtszuwachs:
Unkontrollierbarer Gewichtszuwachs ab einer gewissen Geschwindigkeit. Der Treibstoffverbrauch könnte sich im Verhältnis zur damit erreichten Steigerung der Geschwindigkeit exponential negativ entwickeln. Auf Deutsch: Man steckt immer mehr Energie in den Geschwindigkeits-Steigerungs-Wunsch hinein und immer weniger kommt dabei als Ergebnis heraus.
- Brandgefahr und Gefahren von Rauchentwicklungen an Bord:
Im Zustand der Schwerelosigkeit breitet sich ein Bordfeuer zum Glück nicht so aus, wie auf der Erde. Auf der Erde steigt gemäß dem Kamineffekt die heiße Luft nach oben und macht somit Platz für die nachdrückende sauerstoffreiche kalte Luft, welche von unten nach oben hochgezogen wird. Die Astronauten haben dadurch Glück, da sich das Feuer an Bord des Raumschiffs häufig, sofern Schwerelosigkeit besteht, selbst ersticken wird.
Unabhängig davon ist die Gefahr durch giftige Rauchgase aber trotzdem vorhanden.
Auf der MIR hatte es schon einmal einen üblen Brand gegeben. Dieser Gefahr begegneten die Astronauten auf der MIR damals durch das Anlegen von Gasmasken.
Wenn wir aber einmal davon ausgehen, dass wir, um eine längere Raumreise machen zu können, Tricks finden müssen, um künstliche Schwerkraft erzeugen zu können, muss mit beachtet werden, dass sich das Brandverhalten des Feuers im Zustand der Schwerelosigkeit nicht dadurch in ein Brandverhalten ähnlich wie auf der Erde verwandelt. Das sich Feuer im Zustand der Schwerelosigkeit anders verhält als auf der Erde, hat man auf der ISS schon untersucht, indem man eine Kerzenflamme beim Abbrand beobachtete. Die Flamme war kugelförmig und hatte eine bläuliche Lichterscheinung. Sollte ein Feuer an Bord bei künstlicher Gravitation einmal ausbrechen, dann könnte die Folgen vielleicht wie folgt aussehen:
Die Gefahr eines Brandes/Schwelbrandes ist ein ständiger Begleiter, nicht nur der irdischen Seefahrt, sondern auch der überirdischen bemannten Weltraumfahrt. Um so größer der Sauerstoffgehalt der künstlichen Atemluft in Raumstationen oder Transportraumschiffen ist, um so schneller kann ein Bordbrand entstehen und sich auch ausweiten (vgl. 1997 MIR). Im Zustand der Schwerelosigkeit erstickt das Feuer vielleicht noch nach einiger Zeit von alleine. Herrscht im Raumschiff aber eine künstliche Gravitation, wie auf der Erde, verändert sich vielleicht auch, je nach angewandter künstlicher Belüftungstechnik und künstlicher Gravitationstechnik, das Brandverhalten und der Brandablauf.
Die bordseitige Verwendung schwer entflammbarer Materialien hat häufig den Nachteil, dass diese im Gegenzug beim Brand starken Rauch entwickeln, welcher genauso gefährlich werden kann und den Astronauten nur noch die traurige Alternative zwischen Verbrennen oder Ersticken bleibt.
Der Teufel Brand wird hier mit dem Beelzebub Rauch ausgetrieben.
Bekommt man ein Feuer an Bord nicht unter Kontrolle, wird man dieses zum Schluss nur noch dadurch bekämpfen können, dass man alle Luken, oder nur die Luken in dem vom Feuer bedrohten Teilen des Raumschiffs/der Raumstation, öffnet und die gesamte künstliche Atmosphäre z. B. der Raumstation in den Weltraum zwangsentweichen lässt. Spätestens dann, geht das Feuer aus und der giftige Qualm zischt ins Weltall. Was danach noch für immer ausgehen kann sind z. B. kälteempfindliche Geräte und elektronische Anlagen. Diese Notaktion kann somit das Ende der Raummission und auch den Folgetod der Astronauten bedeuten.
Hat der Bordbrand ausreichend Zeit gehabt an Bord zu wüten und sind auch Kunststoffmaterialien (PVC) in Flammen aufgegangen, ergeben sich neue Folgeprobleme an Bord nach dem Brand, da dies zu einer schweren Schädigung der elektronischen Anlagen führen kann. PVC z.B. spaltet bei Bränden Chlorwasserstoff ab. Dieser Chlorwasserstoff kann sich mit dem Wasserdampf der künstlichen Innenluft des Raumfahrzeuges zu korrodierenden Salzsäuredämpfen verbinden. Besonders gefährdet sind hier Elektronik, Maschinen und Kontaktstellen von elektrischen Schalt- und Messgeräten.
Es genügt, obwohl vielleicht an Bord der Raumstation nur wenig Kunststoff verbrannt ist, den Totalschadenfall dadurch zu begründen.
Zudem bleibt an Bord, nach dem Löschen des Brandes, eine große Menge gefährlicher Sondermüll zurück, der entsorgt werden muss.
Lösung: Ab in den Weltraum damit!
Im Brandschadenfall, wenn größere Mengen Kunststoff verbrannt sind, muss stets mit der Entstehung von Dioxinen gerechnet werden. Diese Dioxine entstehen als Spaltprodukte nach chemischen und thermische Reaktionen. Gebunden werden diese Reaktionsprodukte teilweise im Ruß, welcher sich innerhalb des Raumschiffs/der Raumstation an den Innenwänden und Geräten großflächig niederschlägt.
All diese o. g. Gefahren können durch den Zustand der künstlichen Schwerkraft, wenn es wirklich eine künstliche Schwerkraft ist und nicht nur eine Zentrifugalschwerkraft, an Bord noch erheblich vergrößert werden. Wahrscheinlich fehlt es den Nationen der Erde, welche Raumfahrten durchführen, an diesbezüglichem Erfahrungspotenzial, was die Wechselwirkung zwischen den Verhaltensweisen eines Feuers an Bord mit dem dort herrschenden Zustand der Schwerelosigkeit oder einem Zustand der künstlichen Schwerkraft betrifft. Es bleibt der eigenen Fantasie überlassen, was geschehen würde, wenn dort in der Schwerelosigkeit Pulverfeuerlöscher benutzt würden.
- Finanzierungsfragen:
Wer soll die Unmengen von Kapital bereitstellen, die eine größere Mission erfordern würde?
Wie sieht es mit der gesellschaftlichen/politischen Zustimmung der Weltbürger zu so einem kostspieligen Unternehmen aus? Diese tragen im Endeffekt auch die Kosten.
Nehmen wir mal die Probleme in den USA:
Angeblich wurden schon im Jahr 2007 von der NASA die Kosten einer bemannten permanent besetzten Mondstation mit mindestens 217.000.000.000 $ kalkuliert. Diese Kosten muss ein amerikanischer Präsident vor unzähligen amerikanischen Sozialhilfeempfängern, welche alle das Wahlrecht haben erst einmal nachvollziehbar begründen. Bei der Staatsverschuldung der USA, welche 2020 schon im Bereich von über 27.000.000.000.000 US $ angekommen ist, wird es für die NASA und andere amerikanische Raumfahrtorganisationen immer schwerer werden, Steuermittel für die Erkundung des Weltalls bei den amerikanischen Politikern und Wählern locker zu machen.
Hierzu sei angemerkt, dass mit Informationsstand 12.2020 selbst das Arecibo-Observatorium in Puerto Rico (Freistaat der USA) nach einer schweren Beschädigung aus Geldmangel wahrscheinlich nicht wieder aufgebaut wird.
Probleme in Europa:
Am 16.11.2012 las ich eine Zeitungsmeldung, dass das Projekt LUNA LANDER (ESA 2019) auf Eis gelegt wurde, da Italien, England und Frankreich kein Geld mehr dafür übrig hätten, auf dem Südpol des Mondes eines Tages im Staub zu wühlen.
Man wird dieses Forschungsgebiet wohl China oder anderen zahlungskräftigeren Nationen überlassen müssen.
Hoffentlich kommt das böse Erwachen der Europäer nicht eines Tages, wenn die Kernfusionsforschung zur Marktreife auf der Erde herangewachsen ist und z. B. asiatische Nationen auf dem Mond ihre Claims zum Abbau von Helium 3 (im Regolith) schon abgesteckt haben.
Die heutige Problematik der Schürfung von "Seltene Erden" könnte sich in ähnlicher Weise im Weltraum dann fortsetzen.
Wir haben im Jahr 2020 und auch in der Zukunft das typische Problem von Forschung, welche im weitesten Sinne irgendwie der Grundlagenforschung zuzurechnen ist. Die Wissenschaftler, welche Teilchenbeschleuniger (LHC) im Forschungszentrum CERN betreiben, haben das gleiche Problem mit der Finanzierung.
Grundlagenforschung führt selten innerhalb kürzester Zeit zu Ergebnissen, welche sich in der Industrie sofort vermarkten lassen und Gewinne einfahren. Es ist durchaus möglich, dass sich Erkenntnisse dieser Forschung erst in über hundert Jahren auch monetär auszahlen.
Wo wären wir heute aber ohne Grundlagenforschung?
Welchen technischen Lebensstandard hätten wir heute, wenn es nicht Grundlagenforscher (m/w/s) bzw. Menschen wie
- Sir Isaac Newton (25.12.1642 - 20.03.1726),
- Johannes Kepler (27.12.1571 - 15.11.1630),
- Tycho Brahe (14.12.1546 - 24.10.1601),
- Nikolaus Kopernikus (1473 - 1543),
- Niels David Henrik Bohr (07.10.1885 - 18.11.1962),
- Albert Einstein (14.03.1879 - 18.04.1955)
- Johann Carl Friedrich Gauß (30.04.1777 - 23.02.1855)
- Marie Curie (1867 - 1934)
- Karoline Herschel (1750 - 1848)
- Maria Mitchell (1818 - 1889)
gegeben hätte?
Allen Frauenrechtlern (m/w/s) sei zudem an dieser Stelle bestätigt, dass u.a. das gesamte Apollo-Programm ohne die Vorarbeiten genialer Wissenschaftlerinnen wahrscheinlich nie so schnell möglich geworden wäre.
Im internationalen Rampenlicht standen meistens aber nur die Männer, welche oft ihre Erfolge erst nach enormer Vorarbeit von Frauen realisieren konnten.
Den Namen Wernher von Braun kennt fast jeder, aber wer kennt Margaret Hamilton?
Würden wir, wenn es Menschen wie Kopernikus nicht gegeben hätte, heute vielleicht immer noch dem geozentrischen Weltbild huldigen, oder heute immer noch an der Baumrinde nagen und jeden Blitzeinschlag auf der Erde als Zornesäußerung der Götter interpretieren?
Wäre unser GPS (Global Positioning System) je erfunden und im Weltall perfekt stationiert und installiert worden?
Könnten wir heute mit Satellitenantennen live Fußballspiele von der anderen Seite der Erde sehen?
Das Problem der Grundlagenforschung ist eben, dass man den Sinn der erzielten Erkenntnisse eventl. erst Jahrzehnte oder Jahrhunderte nach der ersten Aufzeichnung derselben erkennt. Grundlagenforschung bedeutet auch immer Vorarbeit für spätere Generationen.
Wer auf Grundlagenforschung verzichtet gefährdet den technischen Fortschritt der Menschheit!
Und ohne technischen Fortschritt, wird die Menschheit, in fernerer Zukunft, an den Problemen einer sich unkalkulierbar entwickelnden Überbevölkerung der Erde eventl. zugrunde gehen. Oder um es deutlicher zu sagen: Es könnte sein, dass unsere Zukunft allein im Weltraum liegt.
Es k ö n n t e sein!