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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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 Brillant Verfasst am: 17. Nov 2021 21:40 Titel: Weltraumstationen als Kreisel |
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Hallo,
warum werden Weltraumstationen nicht als Kreisel gebaut? Angeblich haben die Einwohner/Bewohner/Besatzer in der Schwerelosigkeit Probleme mit schwindender Muskelmasse.
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 17. Nov 2021 22:05 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
warum werden Weltraumstationen nicht als Kreisel gebaut? Angeblich haben die Einwohner/Bewohner/Besatzer in der Schwerelosigkeit Probleme mit schwindender Muskelmasse. |
Vermutlich weil es einfacher war, im Laderaum des Spaceshuttles längliche, zylinderförmige Teile zu transportieren als gekrümmte, raumgreifende Segmente. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 18. Nov 2021 00:02 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | warum werden Weltraumstationen nicht als Kreisel gebaut? |
Einer der wichtigsten Gründe für die bemannte Raumfahrt sind Experimente in Schwerelosigkeit. Da wäre künstliche Schwerkraft in einer Raumstation ein sehr teuer Schildbürgerstreich.
Es wäre zwar theoretisch denkbar, nur den Wohnbereich rotieren zu lassen und das Labor nicht, aber das bringt eine Reihe von Problemen mit sich. Damit das Labor frei von Erschütterungen bleibt, müsste es mechanisch vom Wohnbereich getrennt werden. Man hätte also zwei separate Raumstationen - jede mit ihrer eigegen Infrastruktur. Die müssten auch noch so weit voneinander entfernt sein, dass sie sich nicht zu stark gegenseitig anziehen. Zwischen diesen Stationen müssten die Besatzung dann ständig in Raumanzügen hin- und her wechseln. Das ist extrem unpraktisch. Vom Preis ganz zu schweigen.
Die Mannschaft auszutauschen, bevor es zu ungesund wird, ist viel einfacher und billiger. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18089
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| TomS Verfasst am: 18. Nov 2021 00:16 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| Brillant hat Folgendes geschrieben: | | warum werden Weltraumstationen nicht als Kreisel gebaut? |
Weil es wahrscheinlich unglaublich lästig wäre, darin zu leben.
Der wesentliche Unterschied zwischen der Gravitation auf der Erde und den Kräften in der Raumstation inklusive der Corioliskraft ist, dass letztere nicht homogen und isotrop sind. Dies fällt insbs. bei kleinen Raumstationen auf, wo sich z.B. der Kopf fast in Schwerelosigkeit befindet; Körper fallen völlig anderes zu Boden als auf der Erde …
Das ließe sich nur durch extrem große Raumstationen begeben.
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Brillant
Anmeldungsdatum: 12.02.2013
Beiträge: 1973
Wohnort: Hessen
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| Brillant Verfasst am: 18. Nov 2021 01:31 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Einer der wichtigsten Gründe für die bemannte Raumfahrt sind Experimente in Schwerelosigkeit. |
Nachvollziehbares Argument, danke.
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Glaubt nicht dem Hörensagen ... oder eingewurzelten Anschauungen, auch nicht den Worten eines verehrten Meisters; sondern was ihr selbst gründlich geprüft und als euch selbst und anderen zum Wohle dienend erkannt habt, das nehmt an. Siddhartha Gautama |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 18. Nov 2021 09:13 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Das ließe sich nur durch extrem große Raumstationen begeben. |
Oder mit zwei kleinen Stationen an einem extrem langen Seil. |
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 18. Nov 2021 10:49 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Brillant hat Folgendes geschrieben: | | warum werden Weltraumstationen nicht als Kreisel gebaut? |
Einer der wichtigsten Gründe für die bemannte Raumfahrt sind Experimente in Schwerelosigkeit.
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Das ist wohl jetzt in der Anfangsphase noch ein Hauptanliegen.
Sollten solche Stationen in viel höheren Umlaufbahnen geparkt werden u. Einsätze viel länger dauern, könnte die Weiterentwicklung durchaus auf rotierende Raumstationen hinauslaufen. (Speichenrad).
In der "Nabe" herrscht dann immer noch Schwerelosigkeit. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18089
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| TomS Verfasst am: 18. Nov 2021 13:07 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| roycy hat Folgendes geschrieben: | | Sollten solche Stationen in viel höheren Umlaufbahnen geparkt werden u. Einsätze viel länger dauern, könnte die Weiterentwicklung durchaus auf rotierende Raumstationen hinauslaufen. (Speichenrad). |
Wie oben schon gesagt, das würde sich in mancherlei Hinsicht eben nicht wie auf der Erde anfühlen.
Bei Radius = 100 Meter (also deutlich größer als die ISS) komme ich bei 1g auf eine Umlaufzeit T = 20 Sekunden. Das ist schon eine recht große Geschwindigkeit. Baut man kleiner, müsste die Geschwindigkeit deutlich steigen, dann nimmt insbs. die Corioliskraft entsprechend zu.
Was noch nicht betrachtet wurde ist außerdem der Kreisel im Schwerefeld.
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 18. Nov 2021 16:39 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Bei Radius = 100 Meter (also deutlich größer als die ISS) komme ich bei 1g auf eine Umlaufzeit T = 20 Sekunden. Das ist schon eine recht große Geschwindigkeit. |
Um mal bei diesem Beispiel zu bleiben. Spaziert man in einer solchen Station mit einer Geschwindigkeit von 1m/s durch die Gänge wirken Corioliskräfte von bis zu 0.06*g. Das wirkt zwar auf den ersten Blick wenig, bedeutet aber, dass ein 80kg schwerer Mann, je nach Gehrichtung eine gefühlte Gewichtsvariation von bis zu +/- 5kg erfährt.
Viele Grüße,
Nils
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Ihr da Ohm macht doch Watt ihr Volt! |
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 18. Nov 2021 17:00 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | TomS hat Folgendes geschrieben: | | Bei Radius = 100 Meter (also deutlich größer als die ISS) komme ich bei 1g auf eine Umlaufzeit T = 20 Sekunden. Das ist schon eine recht große Geschwindigkeit. |
Um mal bei diesem Beispiel zu bleiben. Spaziert man in einer solchen Station mit einer Geschwindigkeit von 1m/s durch die Gänge wirken Corioliskräfte von bis zu 0.06*g. Das wirkt zwar auf den ersten Blick wenig, bedeutet aber, dass ein 80kg schwerer Mann, je nach Gehrichtung eine gefühlte Gewichtsvariation von bis zu +/- 5kg erfährt.
Viele Grüße,
Nils |
Vermutlich aber nur, wenn man radial von innen nach außen geht.
Liegt der Astronaut "außen" im Bett, merkt er nicht davon. |
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Nils Hoppenstedt
Anmeldungsdatum: 08.01.2020
Beiträge: 2019
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| Nils Hoppenstedt Verfasst am: 18. Nov 2021 17:07 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| roycy hat Folgendes geschrieben: |
Vermutlich aber nur, wenn man radial von innen nach außen geht.
Liegt der Astronaut "außen" im Bett, merkt er nicht davon. |
Nein, das Beispiel oben war für den Fall, dass jemand am äußeren Rand den Umfang entlang läuft. Dann wirkt die Corioliskraft nach außen bzw. innen je nach Gehrichtung und man fühlt sich leichter oder schwerer.
In radialer Richtung kann man ja eigentlich nicht einen Gang entlang laufen, weil es erstens keine Kraft gibt, die einem auf dem Boden des Gangs hält und weil zweitens die Fliehkraft einen ständig nach außen zieht.
Im Bett liegend merkt man natürlich nichts.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 18. Nov 2021 18:26 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | Spaziert man in einer solchen Station mit einer Geschwindigkeit von 1m/s durch die Gänge wirken Corioliskräfte von bis zu 0.06*g. Das wirkt zwar auf den ersten Blick wenig, bedeutet aber, dass ein 80kg schwerer Mann, je nach Gehrichtung eine gefühlte Gewichtsvariation von bis zu +/- 5kg erfährt. |
Die Gewichtsänderung ist nicht das größte Problem. Was die Corioliskraft mit dem Gleichgewichtssinn anstellt, ist viel schlimmer. Deshalb sind 100 m zu wenig. Realistisch wird das erst mit mehreren Kilometern. Selbst bei 1 km sind es in Deinem Beispiel noch 0,02 g bzw. ±1,6 kg.
In niedrigen Orbits darf der Radius aber auch nicht zu groß sein, weil sonst Gezeitenkräfte spürbar werden. In einem 400 km Erdorbit sind beide Effekte bei einem Radius von 13,8 km mit jeweils 0,0054 g bzw. ±0,4 kg gleich groß. Das könnte noch spürbar sein. Ganz ruhig wird es also nie.
Die Frage ist, welcher Effekt schwerer wiegt. Ich würde auf die Corioliskraft tippen. Die Gezeitenkräfte schwanken zwar auch ohne Bewegung, aber das tun sie sehr regelmäßig zwei mal bei jeder Umdrehung. Außerdem wirken sie hauptsächlich vertikal. Die Corioliskraft ändert sich dagegen mit der Geschwindigkeit und kann auch seitlich wirken. Daran gewöhnt man sich wohl nicht so schnell. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18089
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| TomS Verfasst am: 18. Nov 2021 18:43 Titel: |
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Die Gezeitenkräfte könnten außerdem ein Taumeln der Station bewirken; das habe ich aber noch nicht durchgerechnet.
Die Werte der Coriolisbeschleunigung habe ich ähnlich abgeschätzt wie Nils.
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 18. Nov 2021 19:05 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Die Gezeitenkräfte könnten außerdem ein Taumeln der Station bewirken |
Die Erde ist in dieser Hinsicht wenig problematisch, wenn die Station von vorn herein da liegt, wo die Gezeitenkräfte sie haben wollen - in der Äquatorialebene. Zusammen mit Sonne und Mond könnte es allerdings schwierig werden. Vielleicht kann man die Station so rotieren lassen, dass das Integral aller Drehmomente über einen wiederkehrenden Zeitraum verschwindet. Dann könnte man das Problem zumindest theoretisch mit Gyroskopen lösen. |
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 19. Nov 2021 09:53 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Nils Hoppenstedt hat Folgendes geschrieben: | | Spaziert man in einer solchen Station mit einer Geschwindigkeit von 1m/s durch die Gänge wirken Corioliskräfte von bis zu 0.06*g. Das wirkt zwar auf den ersten Blick wenig, bedeutet aber, dass ein 80kg schwerer Mann, je nach Gehrichtung eine gefühlte Gewichtsvariation von bis zu +/- 5kg erfährt. |
Die Gewichtsänderung ist nicht das größte Problem. Was die Corioliskraft mit dem Gleichgewichtssinn anstellt, ist viel schlimmer. Deshalb sind 100 m zu wenig. Realistisch wird das erst mit mehreren Kilometern. Selbst bei 1 km sind es in Deinem Beispiel noch 0,02 g bzw. ±1,6 kg.
Die Frage ist, welcher Effekt schwerer wiegt. Ich würde auf die Corioliskraft tippen. Die Gezeitenkräfte schwanken zwar auch ohne Bewegung, aber das tun sie sehr regelmäßig zwei mal bei jeder Umdrehung. Außerdem wirken sie hauptsächlich vertikal. Die Corioliskraft ändert sich dagegen mit der Geschwindigkeit und kann auch seitlich wirken. Daran gewöhnt man sich wohl nicht so schnell. |
Wir alle werden eine solche Raumstation vermutlich nicht mehr erleben.
Es könnte sein, dass andere Aspekte wichtiger sind, als die hier vermuteten, so dass diese Kräfte evtl. in Kauf genommen werden. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5044
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| DrStupid Verfasst am: 19. Nov 2021 13:38 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| roycy hat Folgendes geschrieben: | | Wir alle werden eine solche Raumstation vermutlich nicht mehr erleben. |
Ich erwarte das auch nicht unbedingt bei Raumstationen im erdnahen Raum. Wie schon gesagt ist es dort sinnvoller, die Besatzung auszutauschen bevor es zu ungesund wird. Bei bemannten interplanetaren Raumflügen sähe das schon anders aus. Solange wir keine deutlich effektiveren Antriebe haben, dauert ein Flug zum Mars beispielsweise 9 Monate. Wenn die Besatzung so lange in Schwerelosigkeit verbringt, dann besteht die Gefahr, dass sie die Landung nicht übersteht. Das ist nach Langzeitaufenthalten im All auch auf der Erde ein Risiko, aber da steht unten eine Bodencrew bereit. Mit künstlicher Schwerkraft ließe sich dieses Problem ganz oder teilweise lösen. Deshalb könnte es rotierende Raumschiffe noch vor rotierenden Raumstationen geben. |
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roycy
Anmeldungsdatum: 05.05.2021
Beiträge: 961
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| roycy Verfasst am: 19. Nov 2021 17:36 Titel: Re: Weltraumstationen als Kreisel |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | roycy hat Folgendes geschrieben: | | Wir alle werden eine solche Raumstation vermutlich nicht mehr erleben. |
Ich erwarte das auch nicht unbedingt bei Raumstationen im erdnahen Raum. Wie schon gesagt ist es dort sinnvoller, die Besatzung auszutauschen bevor es zu ungesund wird. Bei bemannten interplanetaren Raumflügen sähe das schon anders aus. Solange wir keine deutlich effektiveren Antriebe haben, dauert ein Flug zum Mars beispielsweise 9 Monate. Wenn die Besatzung so lange in Schwerelosigkeit verbringt, dann besteht die Gefahr, dass sie die Landung nicht übersteht. Das ist nach Langzeitaufenthalten im All auch auf der Erde ein Risiko, aber da steht unten eine Bodencrew bereit. Mit künstlicher Schwerkraft ließe sich dieses Problem ganz oder teilweise lösen. Deshalb könnte es rotierende Raumschiffe noch vor rotierenden Raumstationen geben. |
Ja, Danke.
Ohne künstliche Schwerkraft wird es wohl nicht gehen.
Gruß:
roycy |
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