Theoretische Raumfahrtantriebstechnik

Rubens Purple · Anmeldungsdatum: 09.03.2019 Beiträge: 3

Hallo Zusammen,

hatte grade eben ein bisschen was zum EmDrive gelesen, dieser wird auf breiter Fläche als nicht möglich betrachtet.
Meine Physik-Wissen basiert auf dem Grundstudium Verfahrenstechnik also sehr rudimentär. Die Lehre der Impulserhaltug wurde hier auch besprochen. Nun meine Frage:
Wenn der EmDrive nicht möglich ist aufgrund des fehlenden Impulses, wie wäre dann ein Sonnensegel möglich?

Desweiteren hätte ich noch eine Lösung für einen hypothetischen Weltraumantrieb ohne Materie nach hinten zu schmeissen.
Man kann doch schon jetzt mittels Teilchenbeschleuniger kurzzeitig Elektronen und Positronen "erschaffen", also quasi Energie zu Masse umsetzen. Wenn man sich an diesen entstandenen Massen abstößt (Stichwort Ionenantrieb) und gleichzeitig durch eine erneute Begegnung dieser Teilchen die Energie zurückgewinnt (ich gehe jetzt mal davon aus dass die Energie dabei nicht gerichtet ist), hätte man doch einen zwar Energie aufwendigen Antrieb aber keinen Materien Verlust.

Danke fürs Lesen, kann und soll von richtigen Physikern beantwortet werden smile

benruzzer · Anmeldungsdatum: 02.02.2014 Beiträge: 160

Ich habe mich zwar mit EmDrive nicht befasst. Ein Sonnensegel funktioniert jedoch theoretisch und sogar praktisch (siehe dazu die Liste der Experimente auf der entsprechenden Wiki-Seite).

Zu deiner Idee eines Raketenantriebs mittels Paar-Ereugung: Auch hier musst du die Impulerhaltung betrachten. Ein Elektron-Positron Paar trägt genau den Impuls, der bei der Erzeugung mitgegeben wurde. Dieser Anfangsimpuls könnte dann auch direkt ohne Umwege zum Antrieb genutzt werden und wäre bei weitem realistischer.

Rubens Purple · Anmeldungsdatum: 09.03.2019 Beiträge: 3

Realistischer ja aber rein hypothetisch müsste man den sehr hohen energieaufwand bei der paarerzeugung doch optimal ausnutzen und diese noch weiter beschleunigen bzw schwerer machen um sich noch stärker abzustoßen. Und im nachgang müsste man die annihiliation noch an Board durchführen um ein teil der energie wieder zurück zu gewinnen, erhöht den wirkungsgrad ja um ein vielfaches.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18076

Ich verstehe wirklich nicht genau, was du genau tun möchtest.

Betrachten wir ein Raumschiff, das Materie und Antimaterie als Treibstoff verwendet. Nehmen wir den Annihilationsprozess

X und X-bar seien Teilchen und Antiteilchen, y und y-bar seien die beiden Produkte des Annihilationsprozesses, zwei Photonen, zwei Fermionen (z.B. Elektron + Positron), Pion und Anti-Pion, ...

Betrachten wir das Raumschiff mit Masse M in Ruhe.

Zwei Teilchen X, X-bar annihilieren; zwei Teilchen y, y-bar werden parallel nach hinten ausgestoßen; das Raumschiff wird dabei auf eine (winzige) Geschwindigkeit v beschleunigt.

Wenn ich mich nicht verrechnen habe, dann gilt für diese Geschwindigkeit v bei Annihilation genau eines Paares X, X-bar näherungsweise

Die einzige Möglichkeit, diesen Prozess zu optimieren, besteht darin, f zu minimieren, d.h. die Differenz

zu maximieren.

(Wenn die Treibstoffteilchen X, X-bar in Ruhe sind, dann können die resultierenden Teilchen y, y-bar nicht schwerer sein als die Treibstoffteilchen).

Was möchtest du darüberhinaus tun?

Ich · Anmeldungsdatum: 11.05.2006 Beiträge: 913 Wohnort: Mintraching

Rubens Purple · Anmeldungsdatum: 09.03.2019 Beiträge: 3

Danke, für die ausführliche Antwort. Nochmal der Ablauf des Antriebsprozesses:

Schritt 1- Ein Antimaterie und Materieteilchen wird auf dem Raumschiff
erschaffen

Schritt 2- Die beiden entstandenen Teilchen werden z.B. durch ein
elektrisches Feld beschleunigt, das Schiff stößt sich ab.

Schritt 3- Nach dem Beschleunigungsprozess werden die Teilchen wieder
vernichtet. Die dabei freiwerdende Energie wird zum Teil wieder
verwendet neue Materie in Schritt 1 zu erzeugen. (so war das
gedacht)

Wenn ich deine Erklärung richtig interpretiert habe ist Schritt 3 nicht mehr Ziel führend, da das Schiff sozusagen den Impuls der freiwerdenden Photonen wieder aufnimmt, dieser ist dann in Summe wieder genau so groß wie seiner Materieeltern und somit wird das Raumschiff wieder abgebremst.

Ich dachte die Impulserhaltung wird hier ,quasi durch die Umwandlung von Energie zu Masse und umgekehrt, ausgehebelt. Bzw dass ein Impuls kurzzeitig erschaffen wird.

Würde mich freuen wenn du nochmal was dazu erklärst, danke im vorraus

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18076