Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

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Badabumm
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Hier wurde tatsächlich ausgerechnet, dass ein Schiff mit annähernd Lichtgeschwindigkeit durch den Aufprall mit Photonen eine riesige Menge an Energieverlust hätte. Es wurden nicht mal die üblichen H-Atome pro Kubikmeter angenommen, sondern allein das Durchdringen der 4°-Hintergrundstrahlung würde immense Reibung verursachen...

https://www.heise.de/hintergrund/Fast-l ... 97538.html
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Valerie J. Long
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Valerie J. Long »

Für den Aufprall einzelner fester Teilchen bei relativistischen Geschwindigkeiten kann man den Energiegehalt nach Einsteins Formel ja ausrechnen - das dürfte jede Art fester Materiepanzerung ziemlich schnell verschleißen.

Bei Photonen gilt das nicht. Eichbosonen haben keine Masse, also entsteht auch keine Reibung.

Der Artikel beschreibt etwas Anderes: Photonen sind Energiepakete, und bei Kontakt mit der Materie eines Raumschiffs übermitteln sie Energie. Das wird ganz schön warm, aber eben nicht durch Reibungshitze.

Ich muss dabei den Forschern widersprechen: Warum sollte dieser Effekt ein Raumschiff verlangsamen? Die beim Zusammenprall von Photon und Atomkern "entstehenden" Positronen und Elektronen bringen ihren Bewegungsimpuls doch mit - auch da muss der Energieerhaltungssatz gelten - also gibt es zwar vielleicht eine Abnutzung, aber immer noch keine Reibung. Oder?

Außerdem frage ich mich, warum bei einem Atom, das bereits relativistische Bewegungsenergie mitbringt, im Vergleich mit der Strahlung die "Ruhemasse" entscheidend sein soll. Aber an diesem Punkt fehlen mir wohl ein paar Jahre Physikstudium...

Jedenfalls: wenn man Photonen berücksichtigen muss, was ist mit den anderen Eichbosonen? Funktioniert die elektromagnetische Wechselwirkung noch? Und was passiert bei "Kollision" mit einem (postulierten) Graviton?

Zurück zum Thema: Auch zur Minimierung des Zusammenpralls mit Photonen dürfte eine "kosmische Stromlinienform" vorteilhaft sein, auch ohne "Reibung".


Edit:
Es ist ohnehin merkwürdig. Während es beim Wasserstoff um eine Kollision mit signifikanter Geschwindigkeitsdifferenz geht, trifft das beim Photon nicht zu. Das ist sowieso mit Lichtgeschwindigkeit unterwegs und kollidiert mit Lichtgeschwindigkeit, egal ob das Zielobjekt parkt oder gerade fast lichtschnell fliegt. Der Unterschied ist lediglich, dass ein Raumschiff in Flugrichtung den Photonen schneller hintereinander begegnet, während die Verfolger-Photonen länger brauchen, um das Raumschiff zu erreichen: also gibt es davon weniger je Zeiteinheit.
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Badabumm
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Dazu fallen mir zwei Fragen ein: erstens haben theoretisch auch Photonen eine Masse, denn sonst wäre ein „fliegender Scheinwerfer“, also ein Lichttriebwerk ja nicht möglich, oder? Auch ein Laser, auf ein Segel gerichtet, wäre wirkungslos. Diese Masse ist zwar verschwindend gering, aber bei relativistischer Geschwindigkeit vielleicht doch merklich?
Zweitens: das Photon und der Atomkern befinden sich ja in verschiedenen Bezugssystemen. Wenn also der Impuls des Photons auf das Schiff wirkt, so wirkt er ja entgegengesetzt der Bewegungsrichtung (ebenso wie bei Materiekollisionen). Deswegen wird beim Bussard-Antrieb ja unter anderem postuliert, die Materie „im Fluge“ zu zerstrahlen, damit die Impulsenergie nicht vernichtet wird. Ein Einfangen eines Protons würde ja eine Abbremsung bedeuten. Gilt das vielleicht ebenso für Photonen?
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Helli-S »

Badabumm hat geschrieben: 5. Juli 2022 18:48 Dazu fallen mir zwei Fragen ein: erstens haben theoretisch auch Photonen eine Masse, denn sonst wäre ein „fliegender Scheinwerfer“, also ein Lichttriebwerk ja nicht möglich, oder? Auch ein Laser, auf ein Segel gerichtet, wäre wirkungslos. Diese Masse ist zwar verschwindend gering, aber bei relativistischer Geschwindigkeit vielleicht doch merklich?
Äh nein, der Druck kommt aus dem Energieanteil, siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Strahlungsdruck
Viele Grüße, Helli


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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Hm, ok, danke. Ich habe nur das Teilchenmodell als Beleg herangeführt. Von diesem hergeleitet gäbe es einen Impuls.
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von jeamy »

Der Impuls hat aber nichts mit dem "Teilchen sein" an sich zu tun. Der Impuls eines Photons ist nur abhängig von der Wellenlänge. Je höher die Frequenz, desto höher die relativistische Masse/der Impuls. Es ist ja eine "virtuelle" Masse. Die der Grund dafür ist, warum Photonen überhaupt mit Schwerefeldern interagieren. Außerdem spielt auch der Winkel eine Rolle, mit der das Photon auf ein Objekt auftrifft. Und das könnte man sich ja zunutze machen und das Photon reflektieren und einen zusätzlichen Impuls gewinnen, quasi Energie aus dem Vorgang rausholen. Wie beim Segeln gegen den Wind. Gut, grau ist die Theorie ... Aber ich glaube, es ist zu kurz gedacht, wenn man sich nur die Energie ansieht, die frei wird, wenn ein Photon irgendwo auftrifft.
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Eine Frage nebenbei: dieses Thema wird ja regelmäßig in Foren und Blogs und Fragen-Seiten aufgewärmt. Dieselben Fragen und Formeln werden immer wieder nachgefragt. Ich hatte auch mal gemeint, dass es einen Rechner für solche relativistischen Raketenflüge im Netz gab. Für jemanden, der mit Formeln gut umgehen kann und diese dann in ein nettes graphisches Interface packt, sicher kein Problem. Ich habe zwar die wichtigsten Formeln vor Jahrzehnten in meinen 99-Schritt-programmierbaren Taschenrechner eingebaut, aber es passt dann nur EINE Formel quasi rein und ich müsste, wenn ich statt der Geschwindigkeit v' mal die verstrichene Zeit auf der Erde t wissen möchte, alles wieder neu programmieren, um die nach t aufgelöste Formel zu verwenden.

Kennt jemand eine HTML-Seite, die sowas anbietet? Ich weiß nicht, ob z.B. arcsinh in jeder Sprache verfügbar ist, aber die meisten Formeln sind ja doch umsetzbar.

Ich bin gerade in Linux, weil Linux reichlich freie "Spiel"Programme anbietet, u.a. viele Mathematik-Editoren.
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von jeamy »

Kennst du WolframAlpha?
https://www.wolframalpha.com/

Da geht einiges. Eigentlich alles. ;-)
Und alles gut erklärt.
Schau dir dort mal die Beispielseite an.

z.b.
https://www.wolframalpha.com/examples/s ... relativity
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Nein, kannte ich nicht. Im Moment habe ich nur abrufbare Datensammlungen gefunden, aber tatsächlich könnte was versteckt sein. Leider steige ich durch die Seite noch nicht recht durch... Ich weiß nicht, wie und wo man eigene Werte eingeben kann; augenscheinlich sind die Berechnungen voreingestellt.
Aber ich schau mal. Vielen Dank.

https://www.wolframalpha.com/input?i=re ... tity%22%7D
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von jeamy »

Ist im pronzip ein rechenautomat. ein sehr fortschrittlicher. ein programmierbarer.
im prinzip brauchst oben im suchefeld nur eine foprmel eingeben. oder eine frage.wie google.

grundlagen:
https://www.wolfram.com/language/elemen ... metic.html

https://www.wolframalpha.com/input?i=3%2B4
https://www.wolframalpha.com/input?i=su ... 3D1+to+100
https://www.wolframalpha.com/input?i=su ... 3D1+to+100
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Ich bin bereits froh, wenn ich die Mathematik dahinter ein bisschen verstehe - jetzt aber noch auf Englisch überfordert mich jedoch...

Aber ich kann ja klein anfangen. Im Grunde gehts nur darum, die Formel "hintereinander" zu schreiben, nicht so, wie sie sonst dargestellt wird... Also genau das, was ich beim Taschenrechner vor 40 Jahren auch geschafft habe... :kaffee_muede:
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Re: Der Bussard-Antrieb und kosmische Stromlinienform

Ungelesener Beitrag von Badabumm »

Für einen SF reicht dies erstmal aus:

https://rechneronline.de/spektrum/zeitdilatation.php
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