Raumsegler

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papermoon

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Ich habe heute einen Bericht im Fernsehen gesehen der über folgenden Plan berichtet hat:

Eine Raumsonde soll mit Sonnensegeln ausgestattet werden. Diese werden ausgeklappt und fangen die
Sonnenteilchen auf (die ja mit Lichtgeschwindigkeit auftreffen) und beschleunigen den Raumsegler.
Da es keinen Luftwiderstand im Raum gibt, könnte das Fluggerät somit bis zur Lichtgeschwindigkeit
angetrieben werden.

Kann das wirklich funktionieren? Auch wenn irgendwann die Sonnenkraft mit zunehmender Entfernung abnimmt,
bewegt sich der Raumsegler ja weiter, er wird doch durch nichts gebremst, ausser vielleicht durch einen Asteroiden
der Oortsche Wolke oder den Kuiper-Gürtel.

Gruss marslandung.com
 
Hallo Papermoon,

das Prinzip des Sonnenseglers funktioniert tatsächlich, bisher wurde es aber nur in Form eines Pilotprojektes zur Lageregelung verwendet (an der Marssonde MARINER 9, soweit ich weiß). Der Impulsübertrag von den Photonen der Sonne auf das Segel kann je nach Segelstellung zum Beschleunigen (Spiralbahn von der Sonne weg) oder auch zum Abbremsen verwendet werden.
Die Beschleunigungen, die mit so einem Segel möglich sind, liegen im Bereich mm/s^2, nur einigen zehntausendstel der Erdbeschleunigung. Anders als bei einer chemischen Rakete ist aber nicht schon nach wenigen Minuten Brennschluß, sondern der Segler kann über einen längeren Zeitraum beschleunigen. Ein Flug zu Mars, Venus oder Merkur ließe sich damit prinzipiell verkürzen, mit Merkur als Ziel wäre (z.B. bei einer Forschungssonde) eine erheblich größere Nutzlast (d.h. Meßinstrumente) möglich.

Einen "Luftwiderstand" gibt es im All schon: interplanetarische Teilchen nämlich. Da mit zunehmendem Abstand von der Sonne weniger Photonen das Segel treffen (also weniger Impulsübertrag, d.h. weniger Schub), dürfte die Beschleunigung im äußeren Sonnensystem gegen null gehen.
Weiterhin durchlöchern Partikel das Segel nach und nach, UV-Strahlung setzt dem Kunststoffteil ebenfalls zu.

H.O. Ruppe beschreibt das Ganze in seinem Buch "Raumfahrt" (erschienen im ECON-Verlag) recht anschaulich. Der Abschnitt über Sonnensegler steht im zweiten Band. Die Kunststoff-Technik dürfte heute aber nicht mehr ganz so enge Grenzen setzen wie beim Erscheinen dieses Buchs (ich hatte seinerzeit eine Ausgabe von 1982 zur Verfügung).

Laut Aussagen von U3P kann ein Sonnensegler das Sonnensystem dennoch verlassen: Demnach soll er sich so stark abbremsen lassen, daß er einen nahen Sonnen-Vorbeiflug ausführt (ähnlich einem Kometen). Vermutlich wird man die Sonde auf etwa 1 AE Sonnenabstand stark abbremsen, das (erste) Segel abwerfen, die Sonde an der Sonne vorbeifallen lassen und unmittelbar nach der Sonnenpassage mit einem zweiten, dann zu entfaltenden Segel die Beschleunigung beginnen. Anschließend kann mit "Swing-by"-Manövern an Planeten weiterbeschleunigt werden. Das Sonnensegel wird hier also zunächst also als "Bremse" genutzt.

In den 1990er Jahren gab es ein Projekt namens "Columbus 500 Space Sail Cup". Das war sowas wie eine Segelregatta zum Mond. Sieger sollte die Gruppe sein, deren Sonde als erste ein Photo von der Mond-Rückseite zur Erde funkt. Verwirklicht wurde das jedoch nicht.

Auch YANKEE-CLIPPER (Sonnensegler zum Kometen Halley, projektiert für 1986), NIÑA (NASA-Sonnensegler zum Mars), REGATA-A / REGATA-P (Sonnensegler zu Asteroiden bzw. Kometen) aus GUSland, ORTOSS (ORbitaler TOrus-SonnenSegler) aus Deutschland und weitere wurden (bisher?) nicht verwirklicht. In GUSland wurde ein "in situ"-Entfaltungsversuch für ein rotierendes Sonnensegel durchgeführt. Startort war die Raumstation MIR.


Gruß

Utz.
Astrostation RUPERT
--
:wq!
 
Dass das mit der Lichtgeschwindigkeit nicht klappt, wurde schon mal diskutiert. Am Anfang ging es zwar um etwas anderes, aber es lief darauf hinaus <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" />
Thread: Lichtgeschwingigkeit <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" />
 
Hi,

es geht zwar, aber mit Lichtgeschwindigkeit treffen die Teilchen nicht auf. Die bleiben schon erheblich darunter.

Und abgesehen davon, dass c sowieso nicht erreicht werden kann, ist die Endgeschwindigkeit erheblich geringer als c. Wenn c annähernd erreicht werden würde, würdest du einen ganz vortrefflichen "Luftwiderstand" spüren, der dir dein Raumschiff in sämtliche Atome zerfetzt. Da reicht allein die CBR aus. Hier eine sehr anschauliche Beschreibung der Hindernisse von hohen v!

Skeptische Grüße
TWR
 
Hallo.

In Aktivitätsphasen schleudert die Sonne Elektronen und positiv geladene Ionen in den Weltraum (Sonnenflares), die dann als sogenannter Sonnenwind bzw. -sturm durch das Sonnensystem brausen und sich auf den äusseren Planetenmonden als Eis ablagern können. In das Sonnensystem eindringende Asteroiden aus dem Kuipergürtel werden in diesen Entfernungen mit einem Mantel aus Eis bedeckt und setzen die Reise dann als Komet fort.

Dieser Materieaussstoss kleinster Elementarteilchen rast mit einer Geschwindigkeit von 500 - 1500 Kilometer je Sekunde durch das Planetensystem und löst z.B an den Polen die sogenannten Polarlichter aus.
Bei schweren Sonnenstürmen kann es auch zu Schädigungen von Satelliten und elektrischen Einrichtungen auf der Erde kommen. Mit einer Art grossem Segel versucht man dieses Phänomen zu nutzen.
Bei einer Geschwindigkeit von 1000 km / s und 300 000 km bis zum Mond, dauerte diese Reise dann 5 Minuten. Immerhin, oder ?

Link Sonnenwind und Polarlichter

http://www.meteoros.de/polar/polwarn.htm

Gruß
Friedrich Wilhelm
 
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